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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 Uq{$j5p8  
|-S+x]9  
本文您将会学到如下内容: ""|;5kJS4  
 透镜基本参数输入; %4V$')rek  
 优化变量与评价函数设定; o~L(;A]yN  
 优化; 4i }nk T  
 照度分析; ;cPPx`0$9  
UugR  
2. 操作流程 u?g&(h  
t.VVE:A^%  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 ,=c(P9}^  
/lPnf7  
G -K{  
bAN>\zG+  
2) 创建透镜 HY?#r]Ryt  
;T8(byH ?  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 7 b(  
9ZatlI,  
)R?uzX^qf  
J7aYi]vI  
3) 输入透镜参数 +Wy`X5v  
o:"(\$  
两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; K IR3m )  
@g+v2(f2v  
UL#:!J/34  
V"2 G  
Y  9z*xS  
将第二面的圆锥系数改为-1 _*8 6  
BA@M>j6d  
4) 创建LED光源 skTa IGRL  
7ncR2-{g  
f#m@eb  
光源类型为Random plane ; j!oX\Y-:&  
光线数为10000; S')DAx  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; |`Yn'Mj8rm  
形状选为椭圆; G(Hr*T%  
!Fxn1Z,  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. PYs0w6o  
半径选择60度 L:mE)Xq2  
类型选择 Lambertian Kb;Pd!Q  
形状选择 Elliptical `.3.n8V  
&DHIYj1 i  
波长选择默认默认波长 P?c V d2Y  
Power默认为1 watts M5dEZ  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm F9r/ M"5  
@JLN3  
"Ms{c=XPK  
LED光源设定办法 <exyd6iI  
c=bK_Z_  
cXf/  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) c&wiTvRV  
w^ofH-R/  
4}cxSl]jf!  
波长设定,颜色选为绿色 Y8IC4:EO  
`,/5skeJ  
+|8.ymvm  
功率设定(在Power units选择Watts) Dd/]?4  
_h,_HW)G  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane x%goyXK  
\v<S:cTf  
+oO7UWs>6  
创建平面探测器(plane)  iycceZ  
,O-_Pv  
>hq{:m  
u>agVB4\F  
6) 创建分析面 M.Tp)ig\#  
iQG]v[$  
uysTyzx  
Lp@Al#X55  
光线滤光器设置 (a-Lx2T  
O7LJ-M  
7) 执行光线追迹 )D'# >!Y  
$ve$Sq  
@(E6P;+{  
0.nkh6 ?  
On!+7is'  
!v9`oL26  
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。 m?Cb^WgcF  
J.U%W}Hx  
KD+&5=Y  
8) 优化设定 )1@%!fr  
B1E:P`t  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 I!u=.[5zdC  
Lyn{Uag  
hgE :2@  
`U\l: ~]e  
 ^4Xsdh5  
定义变量
ya^8mp-  
fGs\R]  
Le bc @,  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) eX}aa0  
#8M^;4N >[  
8 *{jxN'M  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) wmXI8'~F&  
QkHG`yW  
9) 优化 Y+vIU*O  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 iCh 8e>+  
=-GxJ PL  
ed_+bCNy  
;/?w-)n?  
3W#E$^G_v  
优化结束后会弹出如下报告 8)pL0bg  
Q2woCx B  
=OPX9oG  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 ^*B@=  
 QV\a f  
10) 光线追迹与结果分析 JgKhrDx  
1|H4]!7kE  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
cVO- iPK  
^u"WWLZ  
K4]ZVMm/*  
VQG$$McJ  
优化后透镜的面型如下: v+79#qWK|n  
透镜渲染效果
]$^HGmP  
;E.f%   
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