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2024-10-11 07:54 |
FRED应用:准直透镜模拟与优化
1. 摘要 9,G94.da !+Us) 'L 本文您将会学到如下内容: X8212[7 透镜基本参数输入; *ci%c^}V 优化变量与评价函数设定; l~*D
jr~ 优化; 1JWo~E' 照度分析; r>3y87 ;LE9w^>^V 2. 操作流程 _1kcz]]F w-?|6I}T 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。 /aX5G r0/o{Y|l6
hz*H,E!> $61j_;WF` 2) 创建透镜 R"V^%z;8o w~l%xiC 在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens ]iE)8X CwQRHi
c&;Xjy @w{"6xc%a 3) 输入透镜参数 wwVg'V; n>aH7 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; *nc9u" D~LU3#n
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#^ %% A==_b
UTph(U# 将第二面的圆锥系数改为-1 6;{E-y PWbi`qF)r 4) 创建LED光源 ?2i\ERG? fNaboNj[
S1G3xY$0 光源类型为Random plane ; /Vy,6:$H3 光线数为10000; oES4X{, LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; $mLiEsJ 形状选为椭圆; L qdzqq A
^U`c'$ 在光线方向上选择Random Direction into an angular range. T,SCK^ 半径选择60度 3JcI}w 类型选择 Lambertian UgAG2 形状选择 Elliptical m.DC F|&=\Q 波长选择默认默认波长 G;Thz Power默认为1 watts AB")aX2%E 位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ~zD*=h2C F|{F'UXj|
)*I%rN8b
LED光源设定办法 |?Bb{Es vg ^&j0
l5fF.A7TT LED光源的发光强度(极化角和方位角) a-Ef$(i_ n 9N'}z
#uHl 波长设定,颜色选为绿色 c`x[C 8j<+ '
R
k:k!4 功率设定(在Power units选择Watts) bk{.9nz 2 k>mqKzT0$+ 5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane Y~+`F5xX< M+Jcgb]
bJ6@
B< 创建平面探测器(plane) PML+$ * Qe{CE
>W7IWhm3 kFsq23Ne 6) 创建分析面 2-!n+#Cdf 5'hQ6i8
[tY+P7j9)
iz pFl@WS 光线滤光器设置 K`% I!Br z3>oUq{ 7) 执行光线追迹 HG)c\b Pu7cL
h`HdM58CQ .7Lv
jYi{[** %V&I${z 可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 ;V"(! 'd k9iXVYQ.;r 0nOp'Ky\k 8) 优化设定 <{yQNXf[ y$^.HI02jP 打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 L.M|o 06peo
d
}4M4D/= :\+\/HTbh
Wr+1G 8 定义变量 6
SosVE>Z 70&]nb6f
wBK%=7 定义评价函数 (RMS Direction Spread) qn4jy6 oI6o$C
~0~f 优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) _Z|3qQ r=3knCEWK 9) 优化 j/9Uf|z-_ 注意:在优化之前,建议先保存原始文件 :*wjC.Z z}[qk:
umo@JWr i`2X[kc
8x J]K 优化结束后会弹出如下报告 @xI:ZtM "RF<i3{S
3h|:ew[ 在输出结果可以看到当前评价函数数值 $SmmrM '!6Py1i 10) 光线追迹与结果分析 \dz@hJl: mtON
dI 11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布 ~<, QxFG5 +s'qcC  W l+[{# 2"~QI xY= 优化后透镜的面型如下: {LLy4m 透镜渲染效果 =tv,B3Mo Pkbx/\
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