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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 gP>pb W_  
> TYDkEs0  
本文您将会学到如下内容: 2/3yW.C  
 透镜基本参数输入; 4b<|jVl\  
 优化变量与评价函数设定; M6wH$!zRa  
 优化; >lIzeEW#  
 照度分析; /Xi21W/  
/ =9Y(v  
2. 操作流程 #?)6^uTW  
;bwBd:Y  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 y A5h^I  
g;Ugr8  
M4Cb(QAVP  
QtfL'su:  
2) 创建透镜 4A+g-{d  
b'pwRKpx  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens X>$Wf3  
g#(+:^3'  
]s Euh~F  
4L>8RiiQE;  
3) 输入透镜参数 ;?q(8^A  
 8s22VL  
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; ObM/~{rKx  
'A|c\sy  
0d2RB^"i  
<Y6Vfee,&  
NK|U:p2H  
将第二面的圆锥系数改为-1 |6^a[x3/U  
xDeM7L'  
4) 创建LED光源 oL9<Fi  
A< .5=E,/  
2<*"@Vj  
光源类型为Random plane ; TeuZVy8a  
光线数为10000; Ch{6=k bK  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ;  0Y!"3bw|  
形状选为椭圆; ,m*HRUY  
gZ&4b'XS,  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. e!0xh  
半径选择60度 oaha5aWH  
类型选择 Lambertian m> +  
形状选择 Elliptical [? "hmSJ  
 }c||$  
波长选择默认默认波长 64b AWHv  
Power默认为1 watts 1q;R+65  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm n3?P8m$  
0#GnmH  
g@x72$j  
LED光源设定办法 n7i~^nf>  
] K&ca  
m\*ca3$  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) 8;`B3N7  
K"[jrvZ=  
+s_a{iMVP  
波长设定,颜色选为绿色 I!Dx)>E&  
K?M~x&Q  
AHr^G'  
功率设定(在Power units选择Watts) +Y*4/w[   
Qxy ~ %;X  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane :*g$@T   
+)h# !/  
c\[&IlM  
创建平面探测器(plane) {{gd}g  
 %o/@0.w  
#k<l5x`  
1c/<2xO~  
6) 创建分析面 n[y=DdiKGS  
}JOz,SQHP  
L$a{%]I  
k~;~i)Eg  
光线滤光器设置 _s-X5 xU  
m; =S]3P*  
7) 执行光线追迹 sAO/yG  
U(+QrC:  
us5Zi#}  
& :W6O)uY  
 })!-  
"=%YyH~WY  
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。  o4 "HE*  
- A}$5/  
dC4`xUv  
8) 优化设定 gzK/l:  
EhD%  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 XmO]^ `  
EQ"_kJ>81Y  
#mioT",bm=  
'M?pg$ta_V  
{a>JQW5=  
定义变量
4`5W] J]6  
{>64-bU  
VAheus  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) `{yD\qDyX  
W#d'SL#5  
}#g &l*P  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) 1A(f_ 0,.Q  
Zq: }SU  
9) 优化 zb~;<:<  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 -'oxenu  
MD;,O3Ge  
9l[C&0w#\  
\'w.<)(GI  
iN Lt4F[i  
优化结束后会弹出如下报告 V#4oxkm  
s)'+,lKw  
:hB6-CZkqN  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 1_xkGc-z<  
,o `tRh<  
10) 光线追迹与结果分析 *!NW!,R  
_M>S=3w  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
2 =>3B  
} ?+0s=Z  
I?q- :9:  
n68qxD-X  
优化后透镜的面型如下: <X5V]f  
透镜渲染效果
fA V.Mj-  
+Z9ua%,3%  
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