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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 {1;R&  
@hwe  
本文您将会学到如下内容: BcxALRWE  
 透镜基本参数输入; VRB!u420  
 优化变量与评价函数设定; /Ref54  
 优化; ?/q\S  
 照度分析; Om_- #S  
$pJw p{kN  
2. 操作流程 @!Rklhb  
Q!y%N&  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 RXRoMg!-P  
u*$]Bx  
z\`tn z7>$  
5m2f\^U  
2) 创建透镜 1) Nj.#)  
/|m0)H.>  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 0k G\9  
t76B0L{  
9Cz|?71  
hsHbT^Qm  
3) 输入透镜参数 +_1sFH`  
d_ 7hh  
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; xF6byTi  
[\e/xY(4  
E NrcIZ  
`\$EPUM  
y96HTQ32  
将第二面的圆锥系数改为-1 ;EQ7kuJQ?  
#z+?t  
4) 创建LED光源 cH6++r  
-B& Nou  
+c$:#9$ |  
光源类型为Random plane ; Wv||9[Rd  
光线数为10000; *yv@B!r  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; s:3b.*t<  
形状选为椭圆; ?I$-im  
'+\t,>nRkl  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 2ck0k,WP  
半径选择60度 hp`ZmLq/[  
类型选择 Lambertian 82iFk`)T  
形状选择 Elliptical @'<=E AXe  
,KCxNdg^#-  
波长选择默认默认波长 i5aY{3!  
Power默认为1 watts )|/%]@` N  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm wjfq"7Q  
4]#$YehM5  
>a&IFi,j  
LED光源设定办法  C TKeY  
6Yl+IP];i  
\CX6~  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) XZ@ |(_Z  
R.cR:fA  
zdm2`D;~p  
波长设定,颜色选为绿色 |`xM45  
JvK]EwR ;  
L5'?.9]  
功率设定(在Power units选择Watts) Y?3f Fg  
n(`|:h"  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane BOWBD@y  
7pou(U  
*`8JJs0g  
创建平面探测器(plane) `FEa(Q+s  
t3h){jZ  
_N=f&~T  
je5[.VTM  
6) 创建分析面 o{hX?,4i  
w2 r  
&B ]1 VZUp  
e^'|<0J  
光线滤光器设置 yO}5.  
K:^0*5Y-k  
7) 执行光线追迹 oEX^U4/=  
~Hu!iZ2]  
YN+vk}8 <  
Z/dhp0k  
I]DD5l}\  
yRIXUCy  
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。 0zE@?.  
<# RVA{  
^,#m y<{  
8) 优化设定 > lfuo  
8NiR3*1  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 tJybR"NQ  
RWGf]V]6  
/M+Du,  
EY:IwDA.}  
 vP=68muD  
定义变量
U`lK'..  
#n}~u@,o_  
WN<g _8QR  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) ?^M,Mt  
X6",Xr! {  
zh|9\lf  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) dFF=-_O>  
</WeB3#6  
9) 优化 ]8}51y8  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件  ?C#E_  
N0.|Mb"?t  
B\v+C!/f |  
l?=\9y  
4(|yl^w  
优化结束后会弹出如下报告 Z&Ciy n  
m3TR}=n  
NC#F:M;b  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 __2<v?\  
h%krA<G9  
10) 光线追迹与结果分析 LP=j/qf|  
fT|A^  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
_$ivN!k  
s4~[GO6>  
\ l#eW x  
X!p`|i  
优化后透镜的面型如下: PO`p.("h  
透镜渲染效果
Aeb(b+=  
sVK?sBs]  
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