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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 tH-gaDj_  
B"~U<6s0  
本文您将会学到如下内容: i{<8 hLO  
 透镜基本参数输入; b cC\  
 优化变量与评价函数设定; "AT&!t[J  
 优化; YH6snC$u  
 照度分析; cNdu.c[@  
 ]a78tTi  
2. 操作流程 slu$2-H  
c eqFQ  
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。 fy9uLl}h  
 =Ov9Kf  
^it4z gx@  
'g. :MQ8  
2) 创建透镜 Bfbl#ZkyL  
.?A'6  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens q A.+U:I8  
gBMta+<fE~  
jjxIS  
#o"tMh!f  
3) 输入透镜参数 ]a8eDy  
%rFP#L  
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; wh9L(0  
|p;4dL  
Tsu\oJ[  
! &Z*yH  
:RPVT,O}  
将第二面的圆锥系数改为-1 [.M  
B<A:_'g  
4) 创建LED光源 7^HpVcSM  
yU> T8oFh  
yxqTm%?y  
光源类型为Random plane ; QT_Srw@  
光线数为10000; $H4=QVj6  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; pH^ z  
形状选为椭圆; {>S4 #^@}  
#U\$@4D  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. ,Ak ^nX  
半径选择60度 C:Vv!u  
类型选择 Lambertian P1$f}K}  
形状选择 Elliptical fH&zR#T7U4  
*`%4loW  
波长选择默认默认波长 61G|?Aax  
Power默认为1 watts !!9{U%s  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ZHz^S)o\[s  
YRXK@'[=  
*}7U`Aa  
LED光源设定办法 *jGPGnSo  
CK=ARh#|  
R3cg2H  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) (s&ORoVGn  
D$ej+s7  
{Wh BoD  
波长设定,颜色选为绿色 2,+d|1(4o  
iW'_R{)T  
}N@n{bu+  
功率设定(在Power units选择Watts) QJQJR/g  
$-Cy  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane _n7%df  
rj}(muM,R  
FbmsN)mv!%  
创建平面探测器(plane) WBa /IM   
_$!`VA%  
*aI~W^N3  
J, r Xx:  
6) 创建分析面 ]/a g*F  
}H5/3be  
_;#9!"&  
_nP)uU$  
光线滤光器设置 {b[tA, >  
,^HS`!s[ E  
7) 执行光线追迹 yYg   
.3(;9};  
#.o0mguU  
\d:h$  
@FU~1u3d  
A4}#U=3tI  
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。 j|k @MfA  
h>| g2h  
kwO eHdV^  
8) 优化设定 A=0@UqM  
?/)lnj)e{  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 j"i#R1T  
1c / X  
YlrB@mE0n$  
2p+C%"n>  
^:+Rg}]W^  
定义变量
Rh[Ibm56  
VJ*\pM@no  
86y%=!bS  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) &/iFnYVhy  
22|"K**3J|  
? -CV %l  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) *<UGgnmLE  
.N!{ U  
9) 优化 UTvs |[  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 VE*j*U j  
uS&LG#a  
Hk~k@Wft  
Hxn<(gd G  
+O4(a.  
优化结束后会弹出如下报告 7pP+5&*  
\1]rlzXGUT  
y~dB5/  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 h07eE g  
"9%q bM B  
10) 光线追迹与结果分析 Fh^ox"3c  
X5 j=C]  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
=!<^^6LZ  
-<PC"B  
)d:K:YXt  
0d";Hh:  
优化后透镜的面型如下: X>{p}vtvf>  
透镜渲染效果
qF'~F`6  
0 7\02f  
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