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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 ]5D?Sc#-  
K' N`rx.7  
本文您将会学到如下内容: 'LIJpk3J  
 透镜基本参数输入; >69xl^Gd  
 优化变量与评价函数设定; }_}C ^  
 优化; Uj}iMw,  
 照度分析; Z[KXDQn8  
~$w-I\Q!  
2. 操作流程 c_a*{L|c  
bnLvJ]i)  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 hfP}+on%  
ch,<4E/c[R  
O?NAbxkp  
LoUi Yf  
2) 创建透镜 +jzpB*@  
yNdtq\h  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens LKY4rY!|@d  
%YefTk8cr,  
HB`u@9le  
rFZB6A<(]  
3) 输入透镜参数 8m1 @l$  
20;M-Wx  
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; 95^w" [}4Q  
%stZ'IX  
rP,i,1Ar 4  
qQ%zSJ?  
2?rg&og6  
将第二面的圆锥系数改为-1 \tLJ( <8  
By6C+)up  
4) 创建LED光源 VcIsAK".4[  
g"]%5Ow1  
YFOK%7K  
光源类型为Random plane ; N!m-gymmF  
光线数为10000; eSoOJ[&$  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; sLzcTGa2:z  
形状选为椭圆; wlBdA  
~;#J&V@D  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. z~+_sTu  
半径选择60度 QsI#Ae,O#;  
类型选择 Lambertian U#1T HO`  
形状选择 Elliptical 6'395x_ .\  
qdm5dQ (c  
波长选择默认默认波长 <M=U @  
Power默认为1 watts 3G8BYP  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm 4JFi|oK0H  
q% )Y  
d /&aC#'B  
LED光源设定办法 =|S8.|r+  
z,}1K!  
8qp!S1Qnv  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) h1G]w/.ws  
hE-`N,i }  
A2 qus$  
波长设定,颜色选为绿色 *fW&-ic  
 a)PBC{I  
FIlw  
功率设定(在Power units选择Watts) UtG@0(6C  
@)m[: n  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane <|k!wfHL  
<< LmO-92  
+|r;t  
创建平面探测器(plane) W!.UMmw`  
HD?z   
mJ<rzX  
NwD*EuPF:  
6) 创建分析面 [=u8$5/a  
>},O_qx  
IJxdbuKg  
.}kUD]pW  
光线滤光器设置 }lML..((1  
u9"b,].b  
7) 执行光线追迹 sn2SDHY  
5&v'aiWK  
EK_NN<So#  
G%;XJsFGp  
X|L.fB=  
HB{w:  
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。 5|NM]8^^0[  
6#7f^uIK  
C"k8 M\RW?  
8) 优化设定 Dd<gYPC  
99G/(Z}  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 pnca+d  
y&t&'l/m  
Sq%BfP)a(  
!w]!\H  
s) u{A  
定义变量
:IV4]`  
[WXtR  
k)Z?  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) ($7>\"+Tl  
5oGnPF  
|Q`}a %  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) YN n,{Xi  
SEr\ u#  
9) 优化 {F6hx9?  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 0?BT*  
{Mp>+e@xx  
+>KWY PH  
g}{Rk>k  
8?W\kf$  
优化结束后会弹出如下报告 1m|Oi%i4  
TmH#  
#~I%qa"_pa  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 D *Siy;  
u Y V=  
10) 光线追迹与结果分析 %((F} 9_6  
(:,N?bg  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
1& YcCN\k  
;EW]R9HCH  
\s`'3y  
+I/7eIG?|  
优化后透镜的面型如下: SY`NZJK  
透镜渲染效果
$ Etf'.  
(+4gq6b  
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