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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 E7Y`|nT  
, eZ1uBI?  
本文您将会学到如下内容: =<X?sj5  
 透镜基本参数输入; .%Ta]!0  
 优化变量与评价函数设定; [vHv0"   
 优化; [5MJwRM^!;  
 照度分析; Qe} `~a9P  
X90J!  
2. 操作流程 *i- _6s  
8$ma;U d  
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。 I9 mvt e  
P3nb2.  
[-;_ZFS{  
"gne_Ye.  
2) 创建透镜 0VGPEKRh  
' )?f{  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens t $xY #:  
jlBanGs?  
oNU0 qZ5  
Mc%Nf$XQ  
3) 输入透镜参数 1I<rXY(a`  
-sjd&)~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; ;ml)l~~YU  
-xDGH  
MV\|e1B}  
4)"n RjGg  
"E8zh|m o  
将第二面的圆锥系数改为-1 ?F6pEt4  
C0 /g1;p(  
4) 创建LED光源 `(f!*Ru@/z  
 mi)LP?q  
c=L2%XPP  
光源类型为Random plane ; }2uI?i8  
光线数为10000; DV\`Wv  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; t0nI('LX,  
形状选为椭圆; &znQ;NH#  
D!.+Y-+Xzu  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. z[cyA.  
半径选择60度 yfx7{naKC`  
类型选择 Lambertian oA =4=`  
形状选择 Elliptical &Ibu>di4[  
8ZKo_I\  
波长选择默认默认波长 =ZDAeVz3w  
Power默认为1 watts S6+y?,^  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm DWID$w  
OnF3lCmu  
|ZCn`9hvn  
LED光源设定办法 <YOLxR  
l411a9o  
VsN pHQG]  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) =9z[[dQ|L  
<%Ostqj  
)EL!D%<A  
波长设定,颜色选为绿色 r ; xLP  
MH{GR)ng:9  
\uXcLhXN  
功率设定(在Power units选择Watts) e?Ho a$k  
EC\yz H*X  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 1xbK'i:-S  
LNa$ X5`  
;}1xn3THCn  
创建平面探测器(plane) g+ MdHn[  
#F*1V(!  
~-dV^SO  
Nof3F/2 N&  
6) 创建分析面 _x? uU  
C%U`"-%n@7  
L W;heO"  
RtCkVxaEx  
光线滤光器设置 F P>)&3>_  
[<{Kw=X__2  
7) 执行光线追迹 )DeA} e ?F  
9:!gI|C  
xritonG/F  
OI?K/rn  
A5H3%o(6k  
h?f>X"*|(  
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。 n':!,a[  
Pf_S[ sm  
UH"#2< |b  
8) 优化设定 ~{D[ >j][  
XO9M_*Va  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 9&2Vm;F_  
kdCP  
! /NG.Wf  
Y)$ ;Ax-D  
d5>H3D{49  
定义变量
cI=r+ OGk*  
N,f4*PQ  
6}(J6T46M[  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) -YjA+XP  
UTSL  
#_|sgS?1  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) 0z[dl Hi  
.(X lg-H,  
9) 优化 F! X}(N?t  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 .!6>oL/iF  
NFr:y<0>z  
I`w4Xrd  
8NU`^L:1  
+R\vgE68  
优化结束后会弹出如下报告 >rP#ukr5  
b-Z4 Jo G  
q\q=PB6r  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 oP2fX_v1x  
gxT4PQDy  
10) 光线追迹与结果分析 `-\/$M9s=  
R@*O!bD  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
Y'u7 IX}  
_6k*'aT~FK  
p)=~% 7DV  
g!`3{ /4  
优化后透镜的面型如下: 6AP~]e 8  
透镜渲染效果
8`]=C~ G  
K 9kUS  
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