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    [技术]FRED应用:准直透镜模拟与优化 [复制链接]

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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2023-03-01
    1. 摘要 F# y5T3(P  
    J p!Q2}  
    本文您将会学到如下内容: S j)&!  
    透镜基本参数输入; C!]hu)E  
    优化变量与评价函数设定; dG'aJQw  
     优化; s}uOht} o  
     照度分析; w [D9Q=  
    fDNiU"  
    2. 操作流程 kTT!gZP$  
    {PnvQ?|Z  
    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。 vXAO#'4tm%  
    H? Z5ex  
    Nj5Mc>_   
    E;*#fD~@  
    2) 创建透镜 !<Ma9%uC{  
    ?"N, do  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens $5jQm,V$K  
    oa?bOm  
    }Ry:})  
    NBwxN  
    3) 输入透镜参数 zp:kdN7!^  
    ) gYsg  
    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; g'ha7~w(p  
    @#hd8_)A.  
    p#wQW[6  
    'c*Q/C;  
    ]B/Gz  
    将第二面的圆锥系数改为-1 S}f 3b N  
    brx 7hI  
    4) 创建LED光源 y[:\kI  
    ON.C%-T-  
    9fj3q>Un,  
    光源类型为Random plane ; u9ObFm$7  
    光线数为10000; 2a|9D \  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; %nk]zf..  
    形状选为椭圆; {4J:t_<nKO  
    M{cF14cQ  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. cVYDO*N2T  
    半径选择60度 @E;'Ffo  
    类型选择 Lambertian %N$,1=0*  
    形状选择 Elliptical r"sK@  
    K4~z@. G6*  
    波长选择默认默认波长 iZ}Afj  
    Power默认为1 watts I .jB^  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm W/DSj :  
    bnHQvCO3$  
    qM= $,s*  
    LED光源设定办法 h\| ~Q.kG  
    s.7\?(Lg  
    @SeInew;`l  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) "Zm**h.t  
    ;,2i1m0"  
    b* k=  
    波长设定,颜色选为绿色 5x856RQ'  
    sdN@ZP  
    HY-7{irR~  
    功率设定(在Power units选择Watts) 8T<LNC  
    W%&t[ _21  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane KZrg4TEVi  
    (K9pr>le  
    DQ%bcXs  
    创建平面探测器(plane) S:2M9nC  
    riw0w  
    .)=T1^[hI  
    @uA=v/>+  
    6) 创建分析面 c=d` DJ  
    (zbV-4C  
    eb1WTK@  
    SB~HHx09  
    光线滤光器设置 m8M2ka  
    1i=lJmr  
    7) 执行光线追迹 ^4MRG6G  
    Ac^hZ.qPz  
    QIl=Ho"c  
    wavyREK   
    P"*#mH[W|  
    D+4oV6}~  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 )R %>g-dw  
    kXW5bR  
    t =LIkwD  
    8) 优化设定  &<nj~BL  
    F:$*0!  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 !O )je>A  
    xWRkg$A  
    d23;c )'  
    X|&v]mJ  
    Y@(izC&h  
    定义变量
    GN1Q\8)o  
    DP@F-Q4  
    r+%$0eB1^  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) 0*J},#ba$  
    k2-+3zx  
    . E8Gj'yO  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准)  " fXs!  
    =w!>/#U  
    9) 优化 eP(|]Rk  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 a~*wZJ  
    q%S^3C&  
    R6m6bsZ`  
    R) ep1X^  
    Wf!u?nH.5  
    优化结束后会弹出如下报告 J;DTh ]z?:  
    $G<!+^T  
    t~v_k\` {  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 L l$,"}0T  
    D4OJin^}  
    10) 光线追迹与结果分析 e6`g[Ap  
    MSqW {  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    E !EENg  
    d DrzO*a\  
    #1)#W6 h\  
    Hb&C;lk  
    优化后透镜的面型如下: :pJK Z2B,  
    透镜渲染效果
    M o?y4X  
    ]mR!-Fqj  
     
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