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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%5PSe n 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; zg)|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
<oQ6 Z X 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 PQ i
}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$|G w
0:jsV|5B8 光线滤光器设置 50COL66:7 " xlJs93c 7) 执行光线追迹 ~6] )*y K[n<+e;G
t6j-?c(' 3mybG%39
G}Gb|sD
Zq KLON; 可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 OW?uZ<z xiEcEz'lk W%=Zdm
rv 8) 优化设定 V, E9Uds 5VuCU 打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 3Sk5I% ybC-f'0
8 qn{ U-ERhm>uk
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7 定义变量 *q+oeAYX {npOlV
\m@]G3=] 定义评价函数 (RMS Direction Spread) gh.w Li$+ fi5YMYd1
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 Iv Y,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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