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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 v;K{|zUdB  
P=f<#l"v  
本文您将会学到如下内容: :5r:I[FFy  
 透镜基本参数输入; mw:3q6  
 优化变量与评价函数设定; 5JQd)[Im  
 优化; "g x5XW&  
 照度分析; U,oD44  
7'-)/Pk  
2. 操作流程 vs5 D:cZ}  
r0~7v1rG  
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。 o%vIkXw  
K~7'@\2 ?  
ph Wc 8[Q  
&@mvw=d  
2) 创建透镜 0lLr[  
_DNkdS [[  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens ~0VwF  
5A0K V7N5  
X;K8,A7`  
S#dyRTmI  
3) 输入透镜参数 E'S<L|A/  
+~R.7NE%  
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; 9b{g+lMZo  
d&GKfF  
S&4w`hdD>~  
TE*>a5C|  
sqq/b9 uL/  
将第二面的圆锥系数改为-1 M]8eW  
u;l6sdo  
4) 创建LED光源 = y,yQO  
IkE'_F  
Gaw,1Ow!`2  
光源类型为Random plane ; 2vk8+LA(6  
光线数为10000; 1*c0\:BQ;z  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; BIb{<tG^N  
形状选为椭圆; @; j0c_^"!  
d~Z:$&r  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. hj#+8=  
半径选择60度 -Z\UYt  
类型选择 Lambertian j*3sjOoC  
形状选择 Elliptical U_zpLpm^  
?tal/uC  
波长选择默认默认波长 `OF ;>u*:  
Power默认为1 watts Z{R=h7P  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm +wf& L  
T_;G))q'  
XN0RT>@  
LED光源设定办法 ht[TMdV  
jy)9EU=  
,y{fqa4  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) >f9]Nj  
zqE8PbU0M;  
Pq_ApUZa  
波长设定,颜色选为绿色 "~,(Xa3x  
khO<Z^wi[  
TJGKQyG$L  
功率设定(在Power units选择Watts) b ffml  
SUQ}^gn]  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane *IfIRR>3l(  
]MH \3g;  
;lPhSkD  
创建平面探测器(plane) l#(g&x6J  
W9V=hQ2  
qm&53  
Jv$2wH  
6) 创建分析面 :r|P?;t(  
iF2IR {h  
xVmUmftD  
 kc/H  
光线滤光器设置 #cg@Z  
oGjYCVc  
7) 执行光线追迹  K`mxb}  
!P3tTL!*L  
R5YtCw]i=  
\$++.%0  
=:T:9Y_i  
cN(QTbyl6Q  
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 e}@J?tJK.L  
2/W0y!qh1  
{ l~T~3/i  
8) 优化设定 A}+r;Y8[h  
(?=(eo<N  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化  6}ewBAq%  
m<;" 1<k  
I(eR3d:  
#nL0Hx7]E  
S`PSFetC  
定义变量
9d|7#)a;  
 y3$\ m  
)bJ6{&  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) Kct +QO(  
\YyU5f7';  
um4zLsd#v  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) |iThgq_\z  
U/l ra&P  
9) 优化 bpCe&*\6K  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 =I3U.^ :  
 D -EM  
:H k4i%hGk  
J@-9{<  
FC .-u"V  
优化结束后会弹出如下报告 3 +9|7=d  
oMf h|B  
2,`mNjHh  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 tV%\Jk),  
kKO]q#9sO  
10) 光线追迹与结果分析 LLN^^>5|l  
%^A++Z$`  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
At:C4>HE@  
|]^! 4[!U  
$9$NX/P  
$RO=r90o  
优化后透镜的面型如下: .v!e=i}.  
透镜渲染效果
Q4 S8NqE  
(.) s =  
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