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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 7"x;~X  
    g2ixx+`?|:  
    本文您将会学到如下内容: -20bPiM$A  
    透镜基本参数输入; {9pZ)tB  
    优化变量与评价函数设定; wv1iSfW  
     优化; 9T9!kb  
     照度分析; Lv7(st%`  
    <2x^slx)?  
    2. 操作流程 itP,\k7>d  
    qgHWUwr+n  
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 KYI/  
    JR21>;l#2  
    @n /nH?L  
    eJ-xsH*8  
    2) 创建透镜 m? }6)\ob  
    M"Hf :9Rk  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens ()?(I?II  
    lgy <?LI\  
    *OsQ}onv  
    Y\P8 v  
    3) 输入透镜参数 M FMs[+2_o  
    3(N$nsi  
    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; cwlRQzQ(  
    &PHTpkaam  
    {\1?ZrCI&  
    bsli0FJSh'  
    $8h%a 8I  
    将第二面的圆锥系数改为-1 G>}255qY  
    Mb}QD~=M  
    4) 创建LED光源 o:'MpKm  
    & J'idYD  
    )2o?#8J  
    光源类型为Random plane ; {dlXLx!B  
    光线数为10000; !9e=_mY  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ;  |>^JRx  
    形状选为椭圆; | YWD8 +  
    Ic<2QknmP  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. Dx?,=~W9  
    半径选择60度 n( yn<  
    类型选择 Lambertian Nh|uO?&C6  
    形状选择 Elliptical uH^-R_tQ  
    &r /Mi%  
    波长选择默认默认波长 eo?bL$A[s  
    Power默认为1 watts _|2:_N=   
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm vA{-{Q  
    Z5n1@a __  
    ?l{nk5,?-Y  
    LED光源设定办法 rs[T=CQ  
    M|h3Wt~7  
    %sP*=5?vA  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) 9cF[seE"0  
    (ZZ8L-s  
    IEi^kJflU  
    波长设定,颜色选为绿色 q<|AZ2Ai  
    /,yd+wcW#  
    S%>]q s  
    功率设定(在Power units选择Watts) 7n<{tM  
    J/$&NWF  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 7JH6A'&  
    W{+2/P  
    Yj49t_$b  
    创建平面探测器(plane) M6j y\<a  
    C&%_a~  
    ^ZcGY+/~  
    g! |kp?  
    6) 创建分析面 Q)h(nbbVak  
    %tGO?JMkd  
    #;e:A8IQ  
    vk^xT  
    光线滤光器设置 F$]Pk|,  
    -Q*gW2KmV  
    7) 执行光线追迹 b4kgFA  
    CA~-rv  
    l ymCH  
    u6JM]kR  
    chX"O 0?"  
    L="}E rmK  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 0GeTS Fj  
    rV#ch(  
    onzxx4bax  
    8) 优化设定 #"~<HG}bR/  
    wmLs/:~  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 #_p\Ie*rd  
    U Cjld  
    H.MI5O(Q  
    O\ r0bUPE  
    5rik7a)Z]  
    定义变量
    .ioEI sg  
    rx|pOz,:  
    5$k:t  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) rey!{3U  
    j#ab_3xH  
    L!xi  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) 1yhDrpm  
    bk[!8- b/a  
    9) 优化 ;4\;mmLVk  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 ww1[rCh\+  
    YT,{E,U;  
    3Y$GsN4ln  
    O=7CMbS3  
    J|73.&B  
    优化结束后会弹出如下报告 K-Ef%a2#`  
    tCt#%7J;a  
    &oMh]Z*:  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 5{,<j\#L  
    (tW`=]z-<  
    10) 光线追迹与结果分析 (E1~H0^  
    1 'Dai`  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    8}:nGK|kx  
    (T oUgVW1N  
    9\(| D#  
    $6IJ P\  
    优化后透镜的面型如下: )^hbsMhO  
    透镜渲染效果
    fk-RV>yr  
    N;%6:I./  
     
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