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FRED应用:准直透镜模拟与优化
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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
pRpBhm;iJ
]7BvvQ
本文您将会学到如下内容:
UHkMn
透镜基本参数输入;
=R|HV;9 h
优化变量与评价函数设定;
}C?'BRX
优化;
Tv=mgH=b
照度分析;
P>D)7V9Hh
=BAr .m+"
2. 操作流程
AKfDXy
o[w:1q7
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。
HM1Fz\Sf
~jk|4`I?T
ie95rZp
mdg8,n
2) 创建透镜
()?(I?II
4l'fCZhA}
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens
Lg.gfny[(t
2MIi=c:oqK
Gj?t_Zln
7Q9 w?y~c
3) 输入透镜参数
MKk\ u9
P3=G1=47U
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;
-@2iaQ(5a2
|SSSH
JFmC\
lfgq=8d
gZXi]m&
将第二面的圆锥系数改为-1
8kIksy
GL}]y -f
4) 创建LED光源
3;9^
O8r|8]o
^uc=f2=>,
光源类型为Random plane ;
R) h#Vc(
光线数为10000;
SKN`2[ahD
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ;
i1d'nxk6
形状选为椭圆;
Gb6 'n$g
&Z@o Q
在光线方向上选择Random Direction into an angular range.
N>`Aw^ _@&
半径选择60度
t{9GVLZ
类型选择 Lambertian
vI>w e
形状选择 Elliptical
V f&zL Sgr
h(dvZ= %
波长选择默认默认波长
(%6P0*
Power默认为1 watts
%[TR^Th6
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm
5C]x!>kX
;[DU%f
!f[_+CD
LED光源设定办法
'IQ0{&EI
/{_:{G!Q0
hn@08t G
LED光源的发光强度(极化角和方位角)
q<|AZ2Ai
.`eN8Dl1
\}b%E'+_T
波长设定,颜色选为绿色
UI0VtR]
(w3YvG.
W{+2/P
功率设定(在Power units选择Watts)
Yj49t_$b
M6jy\<a
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane
C&%_a~
bI1N@=
tyFzSrfc
创建平面探测器(plane)
XpHrt XD
#;yZ
1))8 A@,
gwMNYMI
6) 创建分析面
}my`K
lL3U8}vn
oMa6(3T?E
T8$y[W-c
光线滤光器设置
R-$!9mnr
W${Ue#w77
7) 执行光线追迹
}Sv:`9=
W|mo5qrLS2
TvbE2Q;/UL
usF.bkTp
gM:".Ee
ON(kt3.h
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。
y<Ot)fa$
%h!B^{0
(!WD1w
8) 优化设定
Q;rX;p^W
8d'0N
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化
+ ePS14G
)SGq[B6@I
eSq.GtI
\4fQMG
/\n-P'}
定义变量
3!]rmZ-W
` Sz}`+E
'`Hr}
定义评价函数 (RMS Direction Spread)
Q~Wqy~tS
NzvXN1_%
&6VnySE?
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准)
:V||c 5B+
6'f;-2
9) 优化
cvL;3jRo
注意:在优化之前,建议先保存原始文件
J|7 3.&B
K-Ef%a2#`
S f# R0SA
nxFBI D
f/?P514h
优化结束后会弹出如下报告
Mo|2}nf
!4+<<(B=E
RViAwTvY
在输出结果可以看到当前评价函数数值
FS.L\MjV]U
xAm6BB c
10) 光线追迹与结果分析
C3g_!dUs
)^hbsMhO
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
}jPSUdo
N;%6:I./
>vsqG=x
!&E-}}<
优化后透镜的面型如下:
jL}v9$
透镜渲染效果
aN3;`~{9
Aos+dP5h,8
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