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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 O<\@~U  
{V-v-f  
本文您将会学到如下内容: c=+!>Z&i$G  
 透镜基本参数输入;  ][]  
 优化变量与评价函数设定; Tqk\XILG N  
 优化; 3&/Ixm:  
 照度分析; ,=:D   
h*Pc=/p  
2. 操作流程 [sb[Z:  
B+0hzkPY  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 h=%_Ao<x  
@<Yy{ ~L|  
,u g@f-T  
2>H24F  
2) 创建透镜 )tpL#J  
Z: 7fV5b(  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens O<e{  
6u}</>}  
-)/$M(Pu"  
{u9}bx'<  
3) 输入透镜参数 65m"J'  
G/mXq-  
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; ^ K E%C;u  
"x /OIf  
_]*>*XfF(  
6Kb1~jY  
gl_^V&c  
将第二面的圆锥系数改为-1 lu6(C  
F*K_+ ?m  
4) 创建LED光源 (2 a`XwR  
HX{`Vah E  
* +wW(#[  
光源类型为Random plane ; %9RF   
光线数为10000; 1&o|TT/  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; 7fX<511(  
形状选为椭圆; HOh!Xcu  
^w06<m  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. O5t[  
半径选择60度 )@'}\_a3[]  
类型选择 Lambertian Vl!6W@g  
形状选择 Elliptical 4X(H ;  
y<bDTeoo  
波长选择默认默认波长 SG4%}wn%  
Power默认为1 watts M[112%[+4  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm r{%qf;  
.%C|+#&d  
xpx\=iAe  
LED光源设定办法 ;l-!)0 U  
QZ%`/\(!8_  
D+7Rz_=  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) 'anG:=  
4vV:EF-  
om-omo&,X=  
波长设定,颜色选为绿色 Oh\<VvZuN  
VgC2+APg  
 y%b F&  
功率设定(在Power units选择Watts) ?_"ik[w}  
_M5|Y@XN-  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ^Uh BH@ti  
a,#j =  
{LQ#y/H?  
创建平面探测器(plane) v+=BCyT  
Y.ToIka{  
'D"C4;X  
RT J3qhY  
6) 创建分析面 c>~*/%+  
x`IEU*z#  
4^OY C  
M b1s F  
光线滤光器设置 v(D;PS3r 7  
zeC RK+-  
7) 执行光线追迹 pDCeQ6?  
0aa&m[Mk  
I[##2  
xDoC(  
gH7|=W  
EJ:%}HhA  
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。 &wE%<"aRAl  
zb<6 Ov  
2eol gXp  
8) 优化设定 GMl;7?RA  
V2|aN<Sx<  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 |:<f-j7t~  
Zt.|oYH$  
7 uKY24  
>!1.  
%vhnl'  
定义变量
`LE6jp3,  
C"T;Qp~B  
><$d$(  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) 0h\smqm  
xZwLlY  
YCM]VDx4u1  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) "Yj'oE% \  
qC:raH_:  
9) 优化 t*T2Z-!P  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 9g"2^^wD  
y6, /:qm  
GV69eG3bX#  
jesGV<`?l  
/M4{Wc  
优化结束后会弹出如下报告 4k_vdz  
C$D -Pt"+  
wlk4*4dKn  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 |O9 O )o  
j<@lX^  
10) 光线追迹与结果分析 '*w00  
7Vo$(kj  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
OAkZKG|  
n}G|/v<  
uIZ-#q  
pd;br8yE$@  
优化后透镜的面型如下: $79=lEn,  
透镜渲染效果
8a'.ZdqC?  
E!l!OtFL  
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