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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 &ye,A(4  
GN7\p)  
本文您将会学到如下内容: ^m3[mY [a  
 透镜基本参数输入; 2u(v hJ F5  
 优化变量与评价函数设定; @V9qbr= Z  
 优化; [P,/J$v^~  
 照度分析; eH*u,/  
CL~21aslI  
2. 操作流程 ?=UIx24W  
af:wg]g  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 UUzu`>upB  
R)%1GG4  
YivWvV  
SS4'yaQ  
2) 创建透镜 +npcU:(Kg  
r N"P IH  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens WWO@ULGY  
;+) M~2 =  
Gk.;<d  
S`!MoIMsD  
3) 输入透镜参数 0 .& B  
]^='aQ  
两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; A YC22(  
,| \62B`  
5y}kI  
pB3dx#l  
W|go*+`W%  
将第二面的圆锥系数改为-1 K?y!zy  
<lx~/3<m  
4) 创建LED光源 x8]9Xe:_>O  
p'`SYEY@Z  
9Q!X~L|\S  
光源类型为Random plane ; hb6UyN  
光线数为10000; .kBZ(`K  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; oEqt7l[I{  
形状选为椭圆; VTDp9s  
:QSCky*i  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. C,+ Sv-  
半径选择60度 @ =RH_NB  
类型选择 Lambertian wYf9&}k\4  
形状选择 Elliptical 4_`ss+gk  
u6~|].j R  
波长选择默认默认波长 8Nr,Wq  
Power默认为1 watts W^c> (d</  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm t^|+|>S  
94=aVM\>>  
;2m<#~@0  
LED光源设定办法 ,{@,dw`lUz  
a\wpJ|3{=T  
39W"G7n?v  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) w3^>{2iqq  
KcGM=z?:  
(_}w4N#  
波长设定,颜色选为绿色 DqLZc01>  
%"R|tlG  
kEM5eY  
功率设定(在Power units选择Watts) lP@/x+6tg  
YpFh_Zr[  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 6%mF iX  
AZmABl  
1|za>N6[yu  
创建平面探测器(plane) [!@&t:A  
I_Q*uH.Y5  
2:(h17So  
kf3yJP/  
6) 创建分析面 'RIlyH~Yf  
X-F|&yE~<  
09Sy- je*/  
8:j8>K*6  
光线滤光器设置 3{mu7 7  
c'=p4Fcm  
7) 执行光线追迹 l \=M'D  
R@=Bk(h  
v{ F/Bifo  
H];QDix?  
Pg3O )D9  
mdu5aL  
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 Kt,ENbF  
q? x.P2  
i,=CnZCh  
8) 优化设定 * \@u,[,  
,q yp2Y7  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 90%alG 1>y  
8oI)q4V  
@u./VK  
Z 8??+d=  
^(p}hSLAfQ  
定义变量
;>o}/h  
DkP%1Crdr  
Hu .e@7  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) gi;#?gps  
`[JX}<~i  
rC>')`uk  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) /cBQE=]6  
f#:7$:{F1  
9) 优化 LPgP;%ohO/  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 C LhD[/Fo  
}e/P|7&  
$=8?@My<  
F=C8U$'S  
Z9rs,_A  
优化结束后会弹出如下报告 F`9;s@V*  
oWVlHAPj  
pIh%5Z U  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 pU`4bT(w%  
28L3"c  
10) 光线追迹与结果分析 >r7{e:~q  
YShtoaCx>  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
y%CaaK=V3  
pQaP9Y{OK  
h<oQ9zW)  
<$s G]l!\  
优化后透镜的面型如下: %?lPS  
透镜渲染效果
YX+Da"\  
Za{sT&(|  
羽翊 2025-12-26 10:30
好文,学习了 /IM5#M5~  
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