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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 `68@+|#  
> $O]Eu!  
本文您将会学到如下内容: 3$jT*OyG#  
 透镜基本参数输入; eVEV}`X  
 优化变量与评价函数设定; 9"N~yKa`"K  
 优化; HCIU!4rH  
 照度分析; _:ReN_0  
)\1@V+!E%  
2. 操作流程 8Q.T g.  
Giid~e33  
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。 2Sle#nw3  
KKb,d0T[  
E:,/!9n  
J-[,KME_^  
2) 创建透镜 9Uh"iMB  
+=>,Pto<  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens ntu5{L'8  
5us:adm[pD  
6`&a&%,O  
jSJqE _1  
3) 输入透镜参数 ^\hG"5#  
m~w[~flgZ  
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; b10cuy|a/X  
MOQ6 :  
>Ifr [  
6gkV*|U,e  
{yBs7[Wn  
将第二面的圆锥系数改为-1 kS%Ydy#:'  
+xRK5+}9  
4) 创建LED光源 nB_?ckj,  
Hf%@3X  
u^^vB\"^  
光源类型为Random plane ; p99 ]  
光线数为10000; pD8+ 4;A  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; bYcV$KJk  
形状选为椭圆; {IjF+@I  
t DO=P c  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. G ?9"Y%  
半径选择60度 zZ:>do\2  
类型选择 Lambertian ?L x24*5%  
形状选择 Elliptical kF3k7,.8&  
AKY1o.>z  
波长选择默认默认波长 .fn \]rUv  
Power默认为1 watts xn?a. 3b'  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm &U{#Kt5q  
, |0}<%  
DMs,y{v  
LED光源设定办法 ajve~8/&  
q'+)t7!  
i9rN9Mq?O  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) j SHk{T!J  
<c*FCblv  
 nI[os  
波长设定,颜色选为绿色 l\f*d6o  
3t.l5m Rg5  
m\;R2"H%  
功率设定(在Power units选择Watts) 3 D6RLu  
SDL7<ZaE  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ZVW'>M7.  
uY0lR:|  
;^+\K-O]c  
创建平面探测器(plane) !d'GE`w T  
\h+AXs<j  
6S},(=  
u]:oZMnj  
6) 创建分析面 sm9k/(-  
} F E>|1  
Qo>b*Ku;  
zlyS}x@p  
光线滤光器设置 aasoW\UG  
-7SAK1c$  
7) 执行光线追迹 "WlZ)wyF%  
\c,ap49RC  
S2E8G q9  
`34zkPB??  
CJtcn_.F  
N1}c9}  
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。 y~(h>gi,x  
2{D{sa  
ky8_UnaO  
8) 优化设定 rUTcpGH  
mD/9J5:  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 'Jiw@t<o3`  
=pr` '  
q$p%ZefZ  
Qd)q([  
0mpX)S  
定义变量
(DJ"WG  
zofa-7'Bn  
%) /s;Q,  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) &]V.S7LC #  
><RpEnWZ<  
DP[IZ C  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) Gq+z/Be  
FO+Zue.RS  
9) 优化 lvdf^b/ j  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 1 Rq,a  
s kv GU(G}  
Hfv7LM  
*lYVY) L  
)(A]Ln4  
优化结束后会弹出如下报告 :D euX  
\j+1V1t9  
$>G8_q  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 H  >j  
u&^b~# T  
10) 光线追迹与结果分析 oOnop-z7  
[I0:=yJ+  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
67VL@ ]  
FFl!\y*0z  
8H;t_B  
oNr-Q& C,  
优化后透镜的面型如下:  R(!s  
透镜渲染效果
nR7d4)  
y.anl  
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