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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 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;'(+^  
vUGEzCM  
"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]qO BP  
,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$9CZn  
!R@v\Eu  
VZhtx)  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) H,8HGL[l  
(lPiv+'n  
9) 优化 *Ae> ,LyE  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 o@T-kAEf-.  
44@yQ?  
pjG/`  
->"Z1  
cg`bbZ  
优化结束后会弹出如下报告 ]J|]IP Xy  
f8ucJ.{"  
>~_oSC)E  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 BF)!VnJ  
z{;~$."  
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  
羽翊 2025-12-26 10:30
好文,学习了 T~D2rt\  
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