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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 |9xI_(+{kP  
=+5,B\~q@C  
本文您将会学到如下内容: U8#xgz@  
 透镜基本参数输入; -${DW^txMZ  
 优化变量与评价函数设定; [@ <sFP;g  
 优化; W^,S6!  
 照度分析; {s?M*_{|  
vq*Q.0M+  
2. 操作流程 9Ywpej*+  
dCYCHHHF  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 rjt8fN  
{n3EGSP#  
)O+}T5c=  
m8Vdb"0  
2) 创建透镜 sRVIH A ,  
R;whW:Tx  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 8eIUsI.o  
ql{(Lf$  
!  hd</_#  
a/Q$cOs  
3) 输入透镜参数 z@|dzvjl Q  
[sV"ws  
两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; 5FVndMM#y  
"|Fy+'5}  
MiT}L  
vgt]:$  
i!2TH~zl  
将第二面的圆锥系数改为-1 8kE]_t  
%t=kdc0=_  
4) 创建LED光源 [97:4.  
<P ,~eX(r  
TlL^7f}  
光源类型为Random plane ; @53k8  
光线数为10000; CQ7{1,?2  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; Jk|Q`h  
形状选为椭圆; 'crlA~&#/  
:Eh\NOc_O  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. vzzE-(\\e  
半径选择60度 !?f5>Bl  
类型选择 Lambertian C`=p +2I]  
形状选择 Elliptical exh/CK4;  
pA.J@,>`}  
波长选择默认默认波长 Ng><n}  
Power默认为1 watts @Q&3L~K"  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm yNW\?Z$@q  
T lAR.cV  
|yyO q  
LED光源设定办法 "q}FPJ^l_N  
D.D$#O_n.S  
iUMY!eqp  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) 2Y}?P+:%>  
ZN"j%E{d  
mS>xGtD&K  
波长设定,颜色选为绿色 ]3ONFa  
<9ig?{'  
YzosZ! L!<  
功率设定(在Power units选择Watts) HCK|~k  
QY/hI `  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 4p;aS$Q  
UT~a &u  
R(.}C)q3  
创建平面探测器(plane) -?]W*f  
64Lx -avf  
qQ\Y/}F  
6s,uXn  
6) 创建分析面 4tg<iH{  
fA'qd.{f^  
FYs)M O  
PcB_oG g  
光线滤光器设置 Li*eGlId  
=U|N=/y#hJ  
7) 执行光线追迹 <Q|d&vDVfV  
Uax+dl   
.xf<=ep  
Gm*X'[\DD  
u3Gjg{-N7  
+cb6??H  
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。 9rh}1eo7  
6c0>gUQx-  
T843":  
8) 优化设定 #plY\0E@  
@aJ!PV'ms  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 ;?C #IU  
RN=` -*E1  
3D?s L!W  
UH7jP#W%=  
s3Cc;#  
定义变量
Dk48@`l2  
h6dPO"  
X.`~>`8  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) 8Lw B B  
{Ay"bjZh  
[w ;kkMJAy  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) @{Gncy|  
#c^^=Z  
9) 优化 `est|C '+  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 .k,YlFvj  
UA|u U5Q  
GfC5z n>  
yA47"R  
4&l10fR5  
优化结束后会弹出如下报告 8QMPY[{   
e{Z &d  
YJ$1N!rG  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 uslQ*7S[^  
K\|FQ^#UYm  
10) 光线追迹与结果分析 W`^@)|9^)  
+^;JS3p@\  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
,@5I:X!rR  
\TU3rk&X  
I}R0q  
I!^O)4QRx  
优化后透镜的面型如下: HV<Lf 6gE  
透镜渲染效果
eF2|Wjl``;  
aMTu-hA  
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