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infotek 2024-10-11 07:54

FRED应用:准直透镜模拟与优化

1. 摘要 CO`_^7o9(  
; d J1  
本文您将会学到如下内容: /K(o]J0F  
 透镜基本参数输入; k3uit+ge }  
 优化变量与评价函数设定; `|/<\  
 优化; ]bK=FIK2  
 照度分析; yr lf+tl  
/C6k+0ApMT  
2. 操作流程 uB]b}"+l  
D}mjN=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。 6*3.SGUY  
Dp':oJC  
HBMhtfWW  
)/wk ( O+  
2) 创建透镜 sNLs\4v  
m8o(J\]  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens <?@NRFTe  
;NHt7p8SE  
oIduxbAp  
]4pkcV P  
3) 输入透镜参数 yI"6Da6|y  
0`[wpZ  
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; fyByz=pl  
o/+13C  
r_-_a(1R:  
fP(d8xTx2y  
Y$?9Zkp>  
将第二面的圆锥系数改为-1 <x<"n t  
#N`~xZ|$  
4) 创建LED光源 |563D#?cR  
;oy-#p>N%  
*^:N.&]  
光源类型为Random plane ; E<Q f!2s$  
光线数为10000; l\@)y4 +  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; iLkZ"X.'|1  
形状选为椭圆; 50o~ P!Lz|  
c1E'$- K@  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. PEc=\?  
半径选择60度 uLWh |   
类型选择 Lambertian PEW=@xj2y  
形状选择 Elliptical ~,i-8jl,  
.p e(lP  
波长选择默认默认波长 9R7 A8  
Power默认为1 watts "CI=`=  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm .8by"?**  
4#:W.]U8  
lc~%=  
LED光源设定办法 n6BQk 2l  
-(~!Jo_*'  
z}*9uZ  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) *q-['"f  
TztAZ2C  
tF{D= ;G  
波长设定,颜色选为绿色 H*$jc\ dC  
IX>d`O61*g  
*1fb}C_  
功率设定(在Power units选择Watts) C<m{*C-`a  
gk0(ANx  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 5'X ]k@m_  
c'S,hCe*  
%nV]ibp2)  
创建平面探测器(plane) F*3j.lI  
K>DR Jz  
MM x9(`t*.  
H\0~#(z?.  
6) 创建分析面 4}eepJOn  
B4i!/@0s  
r}mbXvn  
JNJ=e,O,  
光线滤光器设置 <U!`J[n%  
v33dxZ'  
7) 执行光线追迹 'U\<IL#U  
rjp-Fw~1w  
,^eYlmT>6  
s#)5h0t#du  
DUC#NZgw  
SBIj<Yy]  
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。 9.a3&*tV[  
K0 }p i +=  
z6w3"9Um  
8) 优化设定 :uK? 4  
ih P|E,L=L  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 #nK>Z[  
%\H|B0  
o!{w"K  
|ayVjqJ*  
%0,#ADCqOe  
定义变量
}}>q2y  
8p@Piy{p  
TiO"xMX  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) r0,:J   
pJt,9e6  
w6{TE(]zp  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) &' Ne! o8  
|>tKq;/  
9) 优化 /iJ4{p   
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 37|&?||  
~,5gUl?Il  
17G'jiY H  
[N#, K02mk  
NR5oIKP?  
优化结束后会弹出如下报告 [5+}rwm&W  
:=\Hoz  
\0vr>C  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 O2f-5Y$@  
'{ V0M<O  
10) 光线追迹与结果分析 7[5.> h  
O^^C;U@U<1  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
-U/c\-~fU  
h >s!K9  
8_ tK4PwP  
?l^1 *Q,  
优化后透镜的面型如下: HLZ;8/|48m  
透镜渲染效果
Ko&>C_N  
ZfgJ.<<  
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