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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 %gSmOW2.c^  
(G$Q\>  
本文您将会学到如下内容: ZZ :*c"b:  
 透镜基本参数输入; 55] MRv  
 优化变量与评价函数设定; 'gD./|Z0  
 优化; ,VUOsNN4\  
 照度分析; usoyH0t!?  
+<V$G/"  
2. 操作流程 )#hR}|  
<m{#u4FC'  
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。 DR]oK_  
\'('HFr,  
R*k;4*1u  
rxJl;!7G  
2) 创建透镜 /!6 VP |  
#(a;w  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens g1y@z8Z{  
Yb[)ETf^  
i=rA;2>  
*r9D+}Y(4  
3) 输入透镜参数 Z?9G2<i  
Hl{ul'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; *J': U>p  
/S^>06{-+  
b`DPlQHj  
6e5A8e8"]  
$DnJ/hg;qD  
将第二面的圆锥系数改为-1 %X%f0J  
zA$ f$J7\^  
4) 创建LED光源 gF2 93Ez  
d#ab"&$bv  
z 3Z8vq  
光源类型为Random plane ; *] >R  
光线数为10000; M-+!z5 q~d  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; M9~'dS'XI  
形状选为椭圆; d]sg9`  
gd7! +6  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. Dd, &a  
半径选择60度 b%C7 kL-  
类型选择 Lambertian qkC{IBN92  
形状选择 Elliptical [L|vBr  
=W"T=p*j  
波长选择默认默认波长 j9/iBK\Y  
Power默认为1 watts XGYsTquSe  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm oGbh *  
fmLDufx  
o{hZjn-  
LED光源设定办法 >*+n`"6  
c0X1})q$  
Zba<|C  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) W+s3rS2  
! 8Ro5),  
'cK{FiIT  
波长设定,颜色选为绿色 GQjU="+  
I.SMn,N  
q!h'rX=_-  
功率设定(在Power units选择Watts) AnZy o a  
z$/s` |]  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ?fc<3q"  
N];K  
P/k#([:2  
创建平面探测器(plane) \"5p )(  
&,,:pL[  
fX1Ib$v  
-y$<fu9 e  
6) 创建分析面 4T){z^"  
XN3'k[  
&*Kk> 4  
oXVx9dZ  
光线滤光器设置 Udjn.D  
&=In  
7) 执行光线追迹 a'>n'Y~E  
RH$YM `cZ  
3_{rXtT)'  
YWk+}y}^d  
6J -=6t|  
*d 4A3|  
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。 l @E {K|  
c;#gvE  
6mxzE3?G  
8) 优化设定 M%$- c3x  
.`&k`  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 [l~G7u.d  
_0iV6Bj  
_ZK*p+u%  
8\?H`NN  
wkJ@#jD*[  
定义变量
.[?2_e#9%  
|`AJP  
dI%Nwl%  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) uj)fah?Wg  
oC3W_vH.%  
u})8)  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) O`9vEovjs  
@ykl:K%ke  
9) 优化 &hM7y7  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 b |ijkys  
`j 4>  
J)H*tzg  
-O $!sFmY  
@F|pKf:M+  
优化结束后会弹出如下报告 F84<='K  
7oCY@>(f  
q{L-(!uz7_  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 gA]3h8%w  
?lU(FK  
10) 光线追迹与结果分析 B@8lD\  
~bw=;xF{3  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
r( bA>L*mk  
*}>)E]O@  
X#fjIrn  
/:C<{m.[}  
优化后透镜的面型如下: NBw{  
透镜渲染效果
7T(&DOGZ  
P9jSLM  
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