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infotek 2023-05-18 08:25

FRED准直透镜模拟与优化

1. 摘要 9gIJX?  
Vp0GmZ  
本文您将会学到如下内容: Qak@~b  
 透镜基本参数输入; dXcMysRc%&  
 优化变量与评价函数设定; >p+gx,N  
 优化; *R~(:z>>  
 照度分析; /;(%Xd&:  
do?n /<@o  
2. 操作流程 .f!eRV.&  
)9W# 5V$  
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。 A#07Ly8kXn  
-gX2{dW  
xo"4mbTV  
2) 创建透镜 jKi*3-&  
i:Ct6[  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens ~!+h"%'t  
|&pz,"(  
\?ws0Ax  
3) 输入透镜参数 g!|E!\p  
an5kR_=  
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; ~v,KI["o  
%TggNU,  
";Xbr;N  
+(k)1kCMn  
将第二面的圆锥系数改为-1
u0H`%m  
4) 创建LED光源 F'_8pD7  
c(=O`%B{  
D]`B;aE>A*  
光源类型为Random plane ; qQR YHo>/e  
光线数为10000; f*&JfP  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; _G*x:<  
形状选为椭圆; |+=:x]#vV  
x$b[m 20  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. EG8R*Cm,}  
半径选择60度 =gv/9ce)3  
类型选择 Lambertian s3RyLT  
形状选择 Elliptical (tz]!Aa{s  
^znv[  
波长选择默认默认波长 vo<#sa^,j  
Power默认为1 watts Fmle|  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm |g^W @.P  
C>;8`6_!gU  
LED光源设定办法 Mz. &d:  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) K?m:.ZM  
v#2qwd3x  
波长设定,颜色选为绿色
<ORz`^27o  
功率设定(在Power units选择Watts)
snNg:rT L  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane cMk%]qfVo8  
j1CD;9i)%  
创建平面探测器(plane)
TUn@b11  
` i^1U O  
6) 创建分析面 d7zE8)DU7  
#]HjP\C  
? bg pUv  
<RsKV$Je I  
光线滤光器设置 5j 01Mx A  
7) 执行光线追迹 M#2U'jy  
g]Ny?61  
}4MG114j  
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。 %4^/.) Q  
x=+I8Q4:  
8) 优化设定 ?qW|k6{O  
a~EEow;A  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 ?0&>?-?  
df rr.i  
定义变量
gbZX'D  
定义评价函数 (RMS Direction Spread)
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准)
mpAh'f4$*  
9) 优化 >2a#|_-T  
 #7"5Y_0-  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 Bq8<FZr#!  
iW$i%`>  
raZRa*C;  
%6:2cR  
优化结束后会弹出如下报告
在输出结果可以看到当前评价函数数值
UzwIV{  
TrA Uu`?#  
10) 光线追迹与结果分析 Om{ML,d  
!]T|=yw  
.lS6KBf@  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布 `<Nc Y*  
@"2-tn@q_  
HWZ*Htr  
优化后透镜的面型如下: htlWC>*  
透镜渲染效果
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