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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 倒序阅读 楼主  发表于: 2024-10-11
    1. 摘要 y xT}hMa  
    >dgq2ok!u  
    本文您将会学到如下内容: _<2{8>EVf  
    透镜基本参数输入; \(=xc2  
    优化变量与评价函数设定; |7n%8JsY!"  
     优化; p:$v,3:  
     照度分析; ? p[Rv  
    tI^[|@,  
    2. 操作流程 ;XyryCo  
    D-t!{LA  
    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。 pbqk  
    K?e16;   
    %dr*dA'  
    P0_Ymn=&  
    2) 创建透镜 +_vf=d  
    x $[_Hix  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens z19%!k  
    $%ND5uK  
    P_mP ^L  
    fuCt9Kjo<  
    3) 输入透镜参数 k#~oagW_Gw  
    "X!1^)W -8  
    两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; |9.J?YP8 (  
    )MTf  
    P*}aeu&lnD  
    2'OY,Ooe  
    50A\Y)i_mZ  
    将第二面的圆锥系数改为-1 s:_j,/H0A}  
    t5i58@{~  
    4) 创建LED光源 %qE"A6j  
    W?!rqo2SP  
    9C Ki$L  
    光源类型为Random plane ; wL]#]DiE  
    光线数为10000; ~ Al3Dv9x  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; 5A 5t  
    形状选为椭圆; /zQx}U)TP  
    cBOK@\x:Wi  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. c=?6`m,"M  
    半径选择60度 |%#NA!e4wA  
    类型选择 Lambertian jLO$[c`;  
    形状选择 Elliptical 5{iNR4sq  
    #j+cl'  
    波长选择默认默认波长 3QVUWhJ  
    Power默认为1 watts kD1Nq~h2  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm o$U{.#  
    2ve<1+V_  
    'Ox "YE  
    LED光源设定办法 Fo%`X[?  
    L})*ck  
    Uugq.'>  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) :J x%K  
    *V+,X  
    ySDo(EI4  
    波长设定,颜色选为绿色 p15dbr1  
    <}c7E3Uc  
    Ly2!(,FB.  
    功率设定(在Power units选择Watts) WD[jEWMV7D  
    mMWhUr  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane }y J,&N'p  
    SdMLO6-  
    6CGk*s  
    创建平面探测器(plane) aZa1eE  
    '"LaaTTs  
    8WpNlB+:{  
    +;pw^QB  
    6) 创建分析面 dN:^RCFzS  
    !Z{7X ^  
    ;Oq>c=9%  
    1;{nU.If  
    光线滤光器设置 u}_x   
    I3sfOU  
    7) 执行光线追迹 MU `!s b*  
    "A~D(1K  
    z^4+U n  
    t.O~RE  
    _F4=+dT|  
    yzL9Ic  
    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。 #u\~AO?h  
    .A6pPRy e  
    U;u4ey  
    8) 优化设定 d>#X+;-k  
     Yy`A0v  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 CQ Ei(ty  
    o"P)(;  
    IeA/<'U s  
    4&e<Sc64  
    2lN0Sf@  
    定义变量
    *J': U>p  
    /S^>06{-+  
    b`DPlQHj  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) 6e5A8e8"]  
    $DnJ/hg;qD  
    %X%f0J  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) zA$ f$J7\^  
    gF2 93Ez  
    9) 优化 d#ab"&$bv  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 [x`),3qD  
    ^Mhh2v  
    f/0k,~,*  
    *qm>py`O  
    f= }!c*l"  
    优化结束后会弹出如下报告 JLu$UR4  
    dPV<:uO  
    0Am\02R.C,  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值  zNn  
    +~ Y.m8  
    10) 光线追迹与结果分析 Zk|PQfi+  
    Y q|OX<i`K  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    WigTNg4  
    :zO;E+s  
    \]S)PDqR  
    }~0}B[Rf  
    优化后透镜的面型如下: o{hZjn-  
    透镜渲染效果
    ~Xr[d07bC  
    p-!/p#  
     
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