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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 y:HH@aa)  
Cg8s9qE?  
本文您将会学到如下内容: W(jOD,QMB  
 透镜基本参数输入; WEaG/)y  
 优化变量与评价函数设定; 0 :iR=S  
 优化; u~xfI[8C  
 照度分析; !qu/m B  
[%c5MQ?H  
2. 操作流程 Te6cw+6  
<rihi:4K  
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。 Zxw cqN  
i7XM7 +}  
fsjCu!  
ZX8 AB  
2) 创建透镜 1j*E/L  
a$=He   
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens ^`S.Mw.  
`Sx1?@8(  
J))U YJO  
[.Rdq]w6  
3) 输入透镜参数 L9$`zc  
rT|wZz9$@  
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; \ z3>kvk  
~@\sN+VS  
<y=+Gh  
^]NFr*'!  
oLS/  
将第二面的圆锥系数改为-1 `m`Y3I  
L O;?#e7  
4) 创建LED光源 N mA6L+  
9i46u20  
_:\zbn0\  
光源类型为Random plane ; eakQZ-Q  
光线数为10000; msVi3`q~  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; `$9sYv 2R  
形状选为椭圆; kQ`p\}7_  
Aw]kQ\P&  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 1)#dgsa  
半径选择60度 }60/5HNr  
类型选择 Lambertian f+lPQIB  
形状选择 Elliptical ?[=OQ/E  
u[HamGxx$u  
波长选择默认默认波长 w|1O-k`  
Power默认为1 watts 7NRm\%^q  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ] T<#bNK\1  
mndKUI}d  
$H`{wJ?2(  
LED光源设定办法 fZp3g%u  
[pC2#_}  
#}HdylI\}  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) {TZV^gT4  
jp7cPpk:LG  
]*hH.ZBY"^  
波长设定,颜色选为绿色 w$Z%RF'p  
3T/&T`T+c  
&I:ZJuQ4  
功率设定(在Power units选择Watts) j[A:So  
\hWac%#  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane NX5$x/uz  
"Hk7s+%  
:=*V i`  
创建平面探测器(plane) )b1X6w[  
J@OK"%12  
g2?yT ?  
} ,@ex  
6) 创建分析面 0YC|;`J  
F!fsW9  
Yd(<;JKF[  
q+} \ (|  
光线滤光器设置 !X9^ L^v}  
uu.}<VM.1  
7) 执行光线追迹 /Pxny3  
V%B~ q`4  
R9  Y@I  
91-[[<  
LLKYcy  
_'4S1  
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。 K $WMrp  
(I#mo2  
*I[tIO\  
8) 优化设定 ia (&$a8X  
r@}8TE*|P  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 \8g= Ix  
MxH |yo[  
I9dX\w}  
;XQ27,K&  
8 C9ny}  
定义变量
{9@u:(<X9  
%@:6&  
7%W1M@  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) 0 6M?ecN  
"%b Gw v  
O~v~s ' c&  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) CYlS8j  
uQ&> Wk  
9) 优化 Wffz&pR8  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 1=,y +Xpw  
wFMw&=j  
Zu<S<??Jf  
#G_'5{V  
EqGpo_  
优化结束后会弹出如下报告 J7qTE8W=  
\ @[Q3.VX  
<s7cCpUFP  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 ~L>86/hP,N  
&YcOmI/MM  
10) 光线追迹与结果分析 =6+99<G|%M  
pp@B]We  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
mYj)![  
T--%UZD]W  
hu1ZckIw?  
8O$ LY\G  
优化后透镜的面型如下: 6(BgnH8oc  
透镜渲染效果
74a@/'WbE  
3<xDxj 0<  
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