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FRED应用:准直透镜模拟与优化
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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
H9sZR>(^
XQK^$Iq]V
本文您将会学到如下内容:
cL?\^K)
透镜基本参数输入;
qO7fbql_
优化变量与评价函数设定;
{V.Wk
优化;
\^yXc*C
照度分析;
o(:{InpV%A
AeN 3<|RN
2. 操作流程
k - FB
"PMO
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。
3b#L17D3_
ot^q}fRX
R_maNfS]Z
!syU]Yk
2) 创建透镜
37#cx)p^f
}(m1ql
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens
$?-7OXj<
Xc{ZN1 4n
N A8 sN
B i'd5B5
3) 输入透镜参数
%WZ$]M?q
u',b1 3g(
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;
hMv2"V-X
aUAcRW
[@ILc*2O
^,LtEwd~Y
*E.LP1xP
将第二面的圆锥系数改为-1
en%J!<&W{K
OH>r[,z0
4) 创建LED光源
AHq M7+r9
tp@*=*^I
C B6A}m
光源类型为Random plane ;
su}&".e^
光线数为10000;
f#1/}Hq/I
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ;
To pHE
形状选为椭圆;
V- /YNRV
XJc ,uj7
在光线方向上选择Random Direction into an angular range.
{aoMJJq
半径选择60度
5lGQ#r
类型选择 Lambertian
p:Oz<P
形状选择 Elliptical
'(tj[&aL
uj)yk*
波长选择默认默认波长
"$r1$mBi
Power默认为1 watts
QPX`l0V
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm
GtC7^Z&E
eIsT!V"7
Y|_O8[
LED光源设定办法
o OQ'*7_
Q<1L`_.>
76_<xUt{
LED光源的发光强度(极化角和方位角)
YKY2Cw
*Z >
q~j)W$k
波长设定,颜色选为绿色
i *'Z3Z)
07FT)QTE
v$;@0t:;#
功率设定(在Power units选择Watts)
9)Ly}Kzx
1 =^
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane
fgmSgG"b
NZ+7p{&AN
JYQ.EAsr!
创建平面探测器(plane)
>nK%^T
hXc}r6<B
@y5= J`@=
_$5@uL{n"^
6) 创建分析面
F 5U|9<
FfG%C>E6~
%A)538F
Z%OW5]q
光线滤光器设置
e^8BV;+c
r%|A$=[Q
7) 执行光线追迹
7E\g &R.
lH6fvz
lm*g Gy1i
5B?i(2
?!y"OrHg
+?Ez} BP
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。
toIYE*ocv=
r**f,PDZ
:3O5ET'1
8) 优化设定
<h@]Ri
vY_eDJ~'
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化
%J!NL0x_
[,b)YjO~Xd
N2Ssf$
(:n|v%
"mA1H]r3
定义变量
`XgFga)
wDKELQ(yH
kC`Rd:5
定义评价函数 (RMS Direction Spread)
>pdnCv_c
b i~=x
F&az":
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准)
Y{+3}drJE
dp<$Zw8BE
9) 优化
S3y246|4
注意:在优化之前,建议先保存原始文件
Y[um|M315
oM-[B h]A
V:Mk)8Gf|
[0!{_E)<
M4:s;@qZ.
优化结束后会弹出如下报告
w & P&7
"V}qf3qU
yWY|]Pp
在输出结果可以看到当前评价函数数值
2y%R:Mu
2Wl{Br.
10) 光线追迹与结果分析
7n&yv9"
m9t$h
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
;==j|/ERe
vQHpf>o
RRzP*A%=
;s_"{f`Y6
优化后透镜的面型如下:
5v|EAjB6o
透镜渲染效果
b-%l-u
.iT4-
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