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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 HEbL'fw^s  
i8k} B o  
本文您将会学到如下内容: x}pH'S7  
 透镜基本参数输入; -%Vh-;Ie(  
 优化变量与评价函数设定; s`H|o'0  
 优化; n]Yz<#  
 照度分析; -k7b# +T  
lY"l6.c  
2. 操作流程 m!G(vhA,_w  
.tLRY  
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。 NZv8#  
)L6 it  
8|{ZcW  
>QvqH 2  
2) 创建透镜 PdVx&BL*  
gh*k\0  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens +58^{_k+%  
rgCC3TX  
] 9C)F*r7  
>*gf1"  
3) 输入透镜参数 !{CIP`P1  
?m2FN< 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; Y\_mq d  
XrTc5V  
{ CR`~)v&  
FT~c|ep.  
#&IrCq+  
将第二面的圆锥系数改为-1 Cj3Xp~  
 2=;ZJ  
4) 创建LED光源 w^&UMX}  
`Zo5!"'  
K/C}  
光源类型为Random plane ; "?6*W"N9  
光线数为10000; G@D;_$a  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; X%-hTl  
形状选为椭圆; #S/~1{   
<ZZfN@6  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. ~h8k4eM  
半径选择60度  EJC}"%h  
类型选择 Lambertian ^Ff fc@=  
形状选择 Elliptical (AZneK :*  
?:60lCqj  
波长选择默认默认波长 U= n  
Power默认为1 watts  8q9 ^  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm W3\+51P  
EB+4]MsD  
lmoYQFkYP  
LED光源设定办法 YGChVROG~  
C'A D[`p  
: c iwh  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) !lEV^SQJs  
K6B6@  
R6;229e  
波长设定,颜色选为绿色 E.:eO??g  
md{1Jn"  
|Zn,|-iW  
功率设定(在Power units选择Watts) NPBOG1q%  
fvTp9T\f3  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane `ZC -lAY  
epk C '  
Rb b[N#p5  
创建平面探测器(plane) T[},6I|!  
2g)q (  
>/GYw"KK  
2-g 5Gb2|  
6) 创建分析面 '2|mg<Ft  
<4?(|Vh[m]  
<Vyl*a{%  
QB* AQ5-  
光线滤光器设置 =hh,yi  
'zt}\ Dt  
7) 执行光线追迹 S,+|A)\#  
Vz,"vBds  
$dt* 4n'  
6 ;\>,  
,5*<C'9  
%tkL<e  
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 :Z;kMrU  
"[L+LPET  
Hn)^C{RN*{  
8) 优化设定 =snJ+yn!  
`$;%%/tx  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 J(,gLl  
'OYnLz`"6  
[9CBTS r  
Y5IQhV.  
3XjY  
定义变量
Vc|QW  
F+Hmp\rM#  
ug`Jn&x!  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) jvE&%|Ngw  
.a]av   
Bb5RZ#oa  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) !| GD8i  
t_X=x`f  
9) 优化 Kzfy0LWM  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 y7 W7270)  
3 _DJ  
W2,Uw1\:1  
[*=UH* :'N  
6CWm;%B#G  
优化结束后会弹出如下报告 r<kqs,-~  
}cy<$=c#E_  
M059"X="  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 hKK"D:?PRs  
2I~a{:O  
10) 光线追迹与结果分析 4L6'4t"s  
]:]w+N%7  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
/{X2:g{  
r?n3v[B  
q&k?$rn  
!='&#@7u  
优化后透镜的面型如下: ->YF</I  
透镜渲染效果
V)r6bb{^  
5./(n7d_  
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