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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  }'/`2!lY  
#Av.iAs  
本文您将会学到如下内容: /fT+^&  
 透镜基本参数输入; &c%g  
 优化变量与评价函数设定; *2Ht &  
 优化; [tA;l+Q\&  
 照度分析; [P7N{l=I  
9Z'8!$LYg  
2. 操作流程 ``e$AS  
Pgus42f%  
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。 EC8b=B<DE  
y2vUthRwo  
<l9-;2L4  
:WL'cJ9a  
2) 创建透镜 a|=x5`h04~  
fUQ6Z,9  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 3?Pn6J{O  
!0C^TCuG  
/&{$ pM|?  
$3uKw!z  
3) 输入透镜参数 k]HEhY  
(tGY%oT"  
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; ez!C?  
5 Ho^N1q  
A\#P*+k0  
]U7KLUY>:  
H4!+q:<  
将第二面的圆锥系数改为-1 'hv k  
L^4-5`gj  
4) 创建LED光源  n>`as  
deixy. |  
>P $;79<  
光源类型为Random plane ; X'% ;B  
光线数为10000; Cp]"1%M,  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; a di [-L#  
形状选为椭圆; Y.U[wL>  
FH%GIi  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. \$OF1i@  
半径选择60度 zyg  }F  
类型选择 Lambertian b2=0}~LK  
形状选择 Elliptical { e5/+W  
,qrQ"r9  
波长选择默认默认波长 9Xo[(h)5d  
Power默认为1 watts -,{-bi  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ^ Dt#$Z  
Z)xaJGbw  
,SiY;(b=\  
LED光源设定办法 ~~,rp) )  
ZzBQe  
t 6^l`6:p  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) C 2w2252T  
&0BdUU+:<  
.eO?Z^  
波长设定,颜色选为绿色 w L^%w9q-  
pdEiqLhH  
fiN3xP]V  
功率设定(在Power units选择Watts) g@Qgxsyk>  
[e4]"v`N  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane )& <=.q  
iTg;7~1pY  
1#4PG'H  
创建平面探测器(plane) {Pu\?Cq  
.ol'.t ,S  
Z0>DNmH*  
4~OQhiJ   
6) 创建分析面 hw~a:kD  
lM[XS4/TRa  
h}Wdh1.M3  
zn @N'R/  
光线滤光器设置 3u\;j; Td!  
k%op> &  
7) 执行光线追迹 ;eZ#bjw-d  
ZB[Qs   
K!mOr  
AisN@  
\rV B5|D?  
7RvUH-S[  
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。 6Ik,zQL  
DK&h eVIoZ  
Y}DonF  
8) 优化设定 @v*/R%rv t  
)*d W=r/$V  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 Wi}FY }f  
`ZaT}# Y  
{A o,t+j  
<_./SC  
tB' V  
定义变量
cubk]~VD  
nB ".'=  
*AIEl"29  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) =)OC|?9 C\  
l#wdpD a{  
do ^RF<G  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) <[/%{sUNC  
}p9F#gr  
9) 优化 J%]D%2vnk`  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 #9LzY  
d'9:$!oz  
9(!]NNf!  
il:nXpM!  
2n`Lg4=  
优化结束后会弹出如下报告 Sb:T*N0gS  
)hj|{h7  
bxXiQa  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 (HN4g;{  
s2v(=  
10) 光线追迹与结果分析 '7im  
W:QwHZ2O  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
vVs#^"-nW  
0D(cXzQP  
)J3kxmlzQ  
Ld|V^9h1;  
优化后透镜的面型如下: ~tGCLf]c\  
透镜渲染效果
u; TvS |  
xkA2g[  
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