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FRED应用:准直透镜模拟与优化
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infotek
2023-03-01 08:33
FRED应用:准直透镜模拟与优化
1. 摘要
E7Y`|nT
,eZ1uBI?
本文您将会学到如下内容:
=<X?sj5
透镜基本参数输入;
.%Ta]!0
优化变量与评价函数设定;
[vHv0"
优化;
[5MJwRM^!;
照度分析;
Qe}`~a9P
X90J!
2. 操作流程
*i- _6s
8$ma;U d
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。
I9mvte
P3nb2.
[-;_ZFS{
"gne_Ye.
2) 创建透镜
0VGPEKRh
' )?f{
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens
t$xY #:
jlBanGs?
oNU0 qZ5
Mc%Nf$XQ
3) 输入透镜参数
1I<rXY(a`
-sjd&)~S[
两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1;
;ml)l~~YU
-xDGH
MV\|e1B}
4)"n RjGg
"E8zh|m o
将第二面的圆锥系数改为-1
?F6pEt4
C0 /g1;p(
4) 创建LED光源
`(f!*Ru@/z
mi)LP?q
c=L2%XPP
光源类型为Random plane ;
}2uI?i8
光线数为10000;
DV\`Wv
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ;
t0nI ('LX,
形状选为椭圆;
&znQ;NH#
D!.+Y-+Xzu
在光线方向上选择Random Direction into an angular range.
z[cyA.
半径选择60度
yfx7{naKC`
类型选择 Lambertian
oA =4=`
形状选择 Elliptical
&Ibu>di4[
8ZKo_I\
波长选择默认默认波长
=ZDAeVz3w
Power默认为1 watts
S6+y?,^
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm
DWID$w
OnF3l Cmu
|ZCn`9hvn
LED光源设定办法
<YOLx R
l411a9o
VsN pHQG]
LED光源的发光强度(极化角和方位角)
=9z[[dQ|L
<%Ostqj
)EL!D%<A
波长设定,颜色选为绿色
r; xLP
MH{GR)ng:9
\uXcLhXN
功率设定(在Power units选择Watts)
e?Ho a$k
EC\yzH*X
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane
1xbK'i:-S
LNa $ X5`
;}1xn3THCn
创建平面探测器(plane)
g+ MdHn[
#F*1V(!
~-dV^SO
Nof3F/2 N&
6) 创建分析面
_x?uU
C%U`"-%n@7
L W;heO"
RtCkV xaEx
光线滤光器设置
FP>)&3>_
[<{Kw=X__2
7) 执行光线追迹
)DeA}e?F
9:!gI|C
xritonG/F
OI?K/rn
A5H3%o(6k
h?f>X"*|(
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。
n':! ,a[
Pf_S[ sm
UH"#2< |b
8) 优化设定
~{D[ >j][
XO9M_*Va
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化
9&2Vm;F_
kdCP
! /NG.Wf
Y)$ ;Ax-D
d5>H3D{49
定义变量
cI=r+OGk*
N,f4*PQ
6}(J6T46M[
定义评价函数 (RMS Direction Spread)
-YjA+XP
UTSL
#_|sgS?1
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准)
0z[dlHi
.(X lg-H,
9) 优化
F! X}(N?t
注意:在优化之前,建议先保存原始文件
.!6>oL/iF
NFr:y<0>z
I`w4Xrd
8NU`^L:1
+R\vgE68
优化结束后会弹出如下报告
>rP#ukr5
b-Z4 Jo G
q\q=PB6r
在输出结果可以看到当前评价函数数值
oP2fX_v1x
gxT4PQDy
10) 光线追迹与结果分析
`- \/$M9s=
R@*O!bD
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
Y'u7 IX}
_6k*'aT~FK
p)=~% 7DV
g!`3{ /4
优化后透镜的面型如下:
6AP~]e 8
透镜渲染效果
8`]=C~G
K9kUS
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