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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 >T: Yp<  
s4h3mypw  
本文您将会学到如下内容: 5:ca6 H  
 透镜基本参数输入; =iF}41a  
 优化变量与评价函数设定; & c a-  
 优化; I[E/)R{\  
 照度分析; Huzw>  
WB~ ^R<g  
2. 操作流程 0kEz i  
OJ0Dw*K<  
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。 zfAHE {c  
$w!;~s  
yv2BbrYyy  
N4y$$.uv2  
2) 创建透镜 ^,F8 ha  
z@5t7e)!R  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens iX ;E"ov]  
svki=GD_(.  
pI*/ - !I  
@w:6m&KL9  
3) 输入透镜参数 :"BZK5{8  
(5AgI7I,  
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; <~ E'% 60;  
&Xw{%Rg  
&d/v/Y  
ra#s!m1  
eTi r-7  
将第二面的圆锥系数改为-1 ^ ]Mlkd:  
%*d(1?\o  
4) 创建LED光源 v"x{oD$R  
gHCk;dmq81  
J*@(rb#G  
光源类型为Random plane ; 38(Cj~u=3  
光线数为10000; @mM])V  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; zQsu~8PX  
形状选为椭圆; V *2 =S  
-8F~Tffx  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. OG}auM4  
半径选择60度 i^hgs`hvU  
类型选择 Lambertian bqB gq  
形状选择 Elliptical &j2fh!\4  
l+$ e|F  
波长选择默认默认波长 -.#He  
Power默认为1 watts :m|%=@]`  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm WHh=ht s\  
iM'{,~8R5  
-t28"jyj  
LED光源设定办法 tF> ?]  
[]e*Io&[  
)2c[]d /a4  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) xHN"7j}h  
K%TlBK V  
UMe@[E=  
波长设定,颜色选为绿色 ((Bu Bu>  
tmAc=?|Wa  
nr/^HjMV  
功率设定(在Power units选择Watts) X2#;1 ku  
;jb+x5t  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane +*OY%;dQ7@  
XO |U4 #ya  
E&G_7->  
创建平面探测器(plane) ]stAC3  
-:txmM T  
zw=as9z1-  
UH8)r  
6) 创建分析面 *.ffyBI*~  
V0p@wG3  
H^s@qh)L  
x Hw$  
光线滤光器设置 qx! NU}6  
@Bfwb?&  
7) 执行光线追迹 z_XI,u}  
&HKrmFgX{  
Jt4T)c9  
l\8 l.xP  
h#bpog  
% ~%>3  
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。 >c~~i-=  
@vf{_g<  
Gq5)>'D?  
8) 优化设定 ,wmPK;j  
=dbLA ,z9  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 KZV$rJ%G  
l'N>9~f  
{rr ED  
QsYc 9]:  
i3 k ',8  
定义变量
%^RlE@l9  
1 sCF -r  
[.P~-6~  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) Fs:l"5~>1  
RB'12^[  
dL"$YU9 z  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) (E)/' sEb  
Ch ` Omq  
9) 优化 .a:Oj3=0  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 ^r=#HQGt  
qv3L@"Ub  
Yg%V  
#m9V) 1"wB  
)|/t}|DIx  
优化结束后会弹出如下报告 57+^T}/>  
}/G~"&N[  
\~nUk7.  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 Pp N+q:(  
2q# t/oN3T  
10) 光线追迹与结果分析 ,K7C2PV6  
:i*JlKHJ d  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
'dj}- Rs  
<2y~7h:  
t]FFGnBZ  
URR| Q!D  
优化后透镜的面型如下: 451C2 %y  
透镜渲染效果
s4SR6hBO  
>T~{_|N  
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