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2025-06-24 07:56 |
FRED应用:准直透镜模拟与优化
1. 摘要 Wgl7)Xk.) 8oSndfV 本文您将会学到如下内容: G>?hojvi 透镜基本参数输入; f-9&n4=H 优化变量与评价函数设定; D6iHkDTg 优化; "_qH+=_R 照度分析; u,:GJU ~q]+\qty4 2. 操作流程 SRl:+!@. p @@TOS 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。 `~Eo;'( +^ vUGEzC M
"5mdq-h( P8K{K:T 2) 创建透镜 G9s: Wp x+zz:^yHYf 在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens 6!} @vp![ ]X,C9
mie<jha Egv (n@1 3) 输入透镜参数 7Op6>i
I_mnXd;n 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; B\a-Q,Wf +tL]qOBP
,K Ebnk|i jX^uNmb
2f1WT g) 将第二面的圆锥系数改为-1 VLW<"7I 6\ sE$!MQb 4) 创建LED光源 1 dT1DcZ \2#>@6Sqrl
*TY?*H 光源类型为Random plane ; +0mU) 4n/ 光线数为10000; j )6A LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; X
cmR/+ 形状选为椭圆; @b\/\\{ B1>aR 7dsf 在光线方向上选择Random Direction into an angular range. g$s"x r`: 半径选择60度 q/,>UtRr 类型选择 Lambertian xJ>U_Gd 形状选择 Elliptical 6q
._8% Xc;W9e(U 波长选择默认默认波长 59:Xu%Hp Power默认为1 watts hjywYd]8 位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm @K; 4'b~ "ewSh<t
s/+@o: LED光源设定办法
8%]o6'd4 ;
F% 3b47
ZI4[v> LED光源的发光强度(极化角和方位角) ,$ L> ]6NpHDip1
5y;texsj[ 波长设定,颜色选为绿色 T !C39T E}K6Op;=v5
A L|F
Bd 功率设定(在Power units选择Watts) ?s[ kUv+= LIYj__4=| 5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 25%[nkO4 .6Tan2[%
$8gj}0}eH 创建平面探测器(plane) Coz\fL <eP`Lu"
c8!q_H~ R7u &` 6) 创建分析面 vZ[wr@) a"gZw9m@
wlk{V
bK:mt `
光线滤光器设置 rM/Ona2x $'#hCs 7) 执行光线追迹 w.w(*5[ rEEoR'c6
NuZiLtC o
NX-vN-
EaaLN<i@0 k I 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。 wp7<0PP 8D3|}z? yf7p,_E/ 8) 优化设定 KwO;ICdJ pRyePxCDj) 打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 %mKM9>lf# T%|{Qo<j
XS+2OutVo a=n*}.
r ]JV!'R 定义变量 (JV [7u - %
NSb8@
`5da 定义评价函数 (RMS Direction Spread) f@Oi$9CZn !R@v\Eu
VZhtx) 优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) H,8HGL[l (lPiv+'n 9) 优化 *Ae>
,LyE 注意:在优化之前,建议先保存原始文件 o@T-kAEf-. 44@yQ?
pjG/` ->"Z1
cg`bbZ 优化结束后会弹出如下报告 ]J|]IPXy f8ucJ.{"
>~_oSC)E 在输出结果可以看到当前评价函数数值 BF)!VnJ z{;~$." 10) 光线追迹与结果分析 k5M3g* LT+QW 11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布 rnNB!T @J~hi\&`  \3K%> C[X2]zr 优化后透镜的面型如下: t[=-4; 透镜渲染效果 sKu/VAh
x $c^,TAN
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