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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 :Wg-@d  
HS\3)Ooj>  
本文您将会学到如下内容: wY3|#P CDV  
 透镜基本参数输入; YWRE&MQ_  
 优化变量与评价函数设定; 0SMQDs5j  
 优化; i#RElH  
 照度分析; #~4{`]W6  
4W!\4Va  
2. 操作流程 kOAY@a  
d]CviQUq  
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。 z$c&=Q  
,rZn`9  
cZe'!CQS  
}F{C= l2  
2) 创建透镜 au~]  
9^PRX  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens *M wfod  
)WVItqQKV  
\5Vp6^  
tE]5@b,R  
3) 输入透镜参数 x2C/L  
#9$V 08  
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; )X~Pr?52?  
$N;"}G z  
$ZI~8rI~  
2cCWQ"_,  
ADYx.8M|9i  
将第二面的圆锥系数改为-1 4= Tpi`  
5pRY&6So  
4) 创建LED光源 >f\zCT%cf  
(Qk&g"I  
3(!/["@7  
光源类型为Random plane ; b JfD\  
光线数为10000; ^]$$)(jw  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; .3{[_iTM  
形状选为椭圆; vpm ]9>1[  
aKv[  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. F!7f_m0=  
半径选择60度 Opv1B2  
类型选择 Lambertian pi`;I*f/  
形状选择 Elliptical (R_CUH  
e0f":Vct  
波长选择默认默认波长 K??1,I  
Power默认为1 watts ,b<9?PM  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm \!^i;1h0c3  
#)GW}U]X  
f49"pTw7  
LED光源设定办法 @Ex;9F,Q  
cz2,",+~  
2)wAFO6u  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) 4~O6$;!|~  
=/6p#d*0  
I"ca+4]  
波长设定,颜色选为绿色 9>N\sOh  
XtCoX\da  
=G( *gx  
功率设定(在Power units选择Watts) LGIalf*7  
>b>M Km>q  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane xC-BqVJ%_T  
{Q)dU-\  
* [tc  
创建平面探测器(plane) jCzGus!rM  
i{8]'fM  
bE?'C h  
hG= k1T%=  
6) 创建分析面 8N% z9b  
R'zu"I  
U,PZMz`2j  
h$70H^r  
光线滤光器设置 75ZH  
cTM$ZNin  
7) 执行光线追迹 Y}ng_c  
q(IZJGb  
)s7bJjT0=X  
AHwG<k  
.eo~?u<j&  
t9.,/o,  
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。 #+9rjq:v#]  
%y>+1hakkX  
wa!zv^;N*  
8) 优化设定 wX ,h< \7  
gmY/STN   
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 Q!yb16J  
dIk' pA^d  
Z==!C=SBv  
Hle\ON  
MM#i t=u  
定义变量
jyi FM5&  
Z?17Pu'Dp  
4QE=f(u;h  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) abBO93f^  
3cqQL!Gm  
eIg+PuQD]  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) OUzR@$  
cGNvEM(4AV  
9) 优化 T"?Y5t`(  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 )CLf;@1  
O~27/  
G}VDEC  
oV9z(!X/  
>SoO4i8  
优化结束后会弹出如下报告 DzC Df@TB"  
C/G]v*MBQ  
:&qhJtGo  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 CbOCk:,g5  
yHNuU)Ft  
10) 光线追迹与结果分析 O$qtq(Q%  
 DtWxr  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
5 6DoO'  
w2{g,A|  
Z~p!C/B  
Fu7M0X'p  
优化后透镜的面型如下: '^iUx,,ZQ  
透镜渲染效果
<~{du ?4n  
nO{ x^b <  
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