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infotek 2025-06-24 07:56

FRED应用:准直透镜模拟与优化

1. 摘要 ,Hh*3rR^  
6ZEdihBei  
本文您将会学到如下内容: y.ql#eQ,  
 透镜基本参数输入; f9F2U )  
 优化变量与评价函数设定; X <FOn7qf  
 优化; $WClpvVj  
 照度分析; ^S=cNSpC  
)JX$/- RD-  
2. 操作流程 zn^v!:[  
qmID-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。 xFX&9^Uk  
d<v~=  
G1p'p&x.  
to51hjV  
2) 创建透镜 ?\M)WDO  
?OO%5PSen  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens "ZqEP R)  
B{99gwMe]  
yU!GS-  
dq2@6xd  
3) 输入透镜参数 (GNEYf|  
7@@<5&mN  
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; F-tFet  
RxMoD.kx  
ZR6&AiL(Bj  
_G[6+g5|  
Pv[ykrm/  
将第二面的圆锥系数改为-1 _j>L4bT  
-U:2H7  
4) 创建LED光源 kkL(;H:%  
kw#X]`c3  
qzHU)Ns(_  
光源类型为Random plane ; ,@479ZvvR3  
光线数为10000; My],6va^  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; gtMw3D`FL  
形状选为椭圆; z g)|rm  
qZP:@r"  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 6qf-Y!D5  
半径选择60度 ;da4\bppt  
类型选择 Lambertian py.!%vIOQ  
形状选择 Elliptical Cg7)S[zl  
_^-D _y  
波长选择默认默认波长 eN4t1 $  
Power默认为1 watts [lZ=s[n.  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ]h0Y8kpd  
)Z&HuEg{ZR  
{F/q{c~]  
LED光源设定办法 Z]7tjRvq)  
K,]woNxaw  
<oQ6ZX  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) wZ O@J|  
VH[l\I(h  
Z"]xdOre  
波长设定,颜色选为绿色 *iYMX[$  
C&e8a9*,(a  
8ZFH}v@V1'  
功率设定(在Power units选择Watts) X4Lsvvz%@  
dt0T t  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane PQi }Evxa  
eA1'qww"'  
C!hXEtK  
创建平面探测器(plane) [Zh2DNp  
16L"^EYq  
k 5t{  
JLml#Pu4  
6) 创建分析面 Ls(&HOK[p  
:ET x*c  
G$|G w  
0:jsV|5B8  
光线滤光器设置 50COL66:7  
" xlJs93c  
7) 执行光线追迹 ~6] )*y  
K[n<+e;G  
t6j-?c('  
3mybG%39  
G}Gb|sD Zq  
KLON;  
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 OW?uZ<z  
xiEcEz'lk  
W%=Zdm rv  
8) 优化设定 V, E9Uds  
5VuC U  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 3Sk5I%  
ybC-f'0  
8 qn{  
U-ERhm>uk  
cl ?< 7  
定义变量
* q+oeAYX  
{n pOlV  
\m@] G3=]  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) gh.w Li$+  
fi 5YMYd1  
cn@03&dAl  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) j )<;g(  
QziN]  
9) 优化 ^tQPJ  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 K3j_C` Se  
NJ.rv  
"0!~g/X`rK  
l# }As.o}  
4 `j,&=  
优化结束后会弹出如下报告 Z3OZPxm  
y?[5jL|Ue  
?f(pQy@V  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 IvY,9D  
#( $k 3OA  
10) 光线追迹与结果分析 >hHJ:5y  
[c,|Lw4  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
<)r,CiS  
A9NOeE  
^vYVl{$bT  
EI[e+@J  
优化后透镜的面型如下: nh _DEPMq  
透镜渲染效果
zv8aV2?D  
45]Ym{]  
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