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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 }(}vlL  
,k' 6<Hw  
本文您将会学到如下内容: |RXC;zt9s  
 透镜基本参数输入; >Mw =}g@P  
 优化变量与评价函数设定; 8&hn$~ate  
 优化; W%Q>< 'c  
 照度分析; TiEJyd`P  
_?LI0iIFx  
2. 操作流程 0%j; yzQ<  
Qh%vh ;|^  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 Jn&>Z? @  
D|3QLG  
D ,^ U%<`  
4tNgK[6M  
2) 创建透镜 g]JI}O*5  
B#n}y  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens `&7? +s  
wk/U"@lq  
i.,B 0s] Z  
&`W,'qD$  
3) 输入透镜参数 vu >@_hv  
R$`T"C"  
两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; Ll48)P{+}V  
B%;+8]  
I65GUX#DV  
-bQvJ`iF  
NO1]JpR  
将第二面的圆锥系数改为-1 CMUphS-KE  
Py<vN!  
4) 创建LED光源 t2<(by!  
xF0*q  
{a%cU[q  
光源类型为Random plane ; \?}.+v  
光线数为10000; :7*\|2zA  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; <!$Cvx\U  
形状选为椭圆; rMloj8O*  
K?WqAVK  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. ZH :X 4!  
半径选择60度 I !~Omr@P  
类型选择 Lambertian a)b@en;v  
形状选择 Elliptical A(5? ci  
JOk`emle  
波长选择默认默认波长 V4D&&0&n  
Power默认为1 watts S_=uv)%a  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm a[De  
](pD<FfS]'  
E ..[F<5  
LED光源设定办法 E"!*ASN  
Atw^C+"vW&  
Rwk|cqr  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) dRmTE  
 _>l,%n  
zvWQ&?&o2  
波长设定,颜色选为绿色 G#>X~qk()  
0Jrk(k!  
.X9^A,9  
功率设定(在Power units选择Watts) ^,gKA\Wli  
. b"e`Bw_=  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane AF}HS8eYy  
Lb/_ULo6-V  
ebchHnOd  
创建平面探测器(plane) 3z<t#  
f#jAjzmYL  
+TX]~k79Oq  
WUWQcJj  
6) 创建分析面 }e$);A|  
'*:YC  
K!X8KPo  
DzEixE-  
光线滤光器设置 |(N4x(xl  
i F Ab"VA  
7) 执行光线追迹 $H}Q"^rs  
jZGmTtx  
8b/yT4f  
a Sj$62G"  
$f%_ 4 =  
x]:mc%4-Z  
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 G2rvi=8=  
k"6^gup(U  
LX8vVj8K  
8) 优化设定 g8C+j6uR0  
83h6>D b  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 t|/ /oEY  
_%x|,vo`(  
n\QG-?%Pi  
)wC>Hq[mhW  
3k=q>~& @  
定义变量
"371`!%  
JS4pJe\q  
Z?~7#F~Z`  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) CyE.q^Wm  
UuN(+&oD-  
J[9jNCq|  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) N%0Z> G  
?p5Eo{B  
9) 优化 Yd@9P 2C  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 -Iq#h)Q*  
*yB!^O  
8!1o,=I$  
3vy5JTCz~  
_onHe"%{  
优化结束后会弹出如下报告 <#c2Hg%jh  
S>6APQ-   
RE Hfk6YE  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 %o5GD  
"zr%Q'Ky  
10) 光线追迹与结果分析 VRD2e ,K  
JAgec`T%  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
&fW;;>  
&We'omq  
B-o"Y'iXs  
xe 6x!  
优化后透镜的面型如下: 4p F%G  
透镜渲染效果
n] &fod  
r&^4L  
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