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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 4E 32DG*  
    m(rd\3d  
    本文您将会学到如下内容: Fsi;[be$A  
    透镜基本参数输入; gWLhO|y  
    优化变量与评价函数设定; + )lkHv$R  
     优化; ~;D5j) 9I  
     照度分析; m#a1N  
    PGNH<E)  
    2. 操作流程 -![>aqWmj1  
    S*w;$`Y  
    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。 Zy&?.d[z  
    o%_Hmd;_'  
    W0;MGBfb  
    i{2ny$55h  
    2) 创建透镜 ka?EXF:  
    6 H' W]T&  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens SEXmVFsQ  
    >NMq^J'/  
    ,]H2F']4Z  
    C<yjGt VD  
    3) 输入透镜参数 s~n@|m9k  
    cVuT|b^  
    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; 45U!\mG  
    AEE&{ _[S  
    =kDh:&u%  
    M=#'+CF}W  
    HMl M!Xk?  
    将第二面的圆锥系数改为-1 tr@)zM GB  
    Qa@] sWcM  
    4) 创建LED光源 H*E4+3y  
    Mi:i1i cdn  
    qj1Fj  
    光源类型为Random plane ; .~7:o.BE`n  
    光线数为10000; M&J$9X  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; -n~%v0D8c  
    形状选为椭圆; PS'SIX  
    XkEE55#>|  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. >bbvQb +j  
    半径选择60度 0@/C5 v  
    类型选择 Lambertian `L7Cf&W\l8  
    形状选择 Elliptical 9?zi  
    aK?PK }@  
    波长选择默认默认波长 5nS}h76mZ  
    Power默认为1 watts Y_,Tm  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm $8WeWmY  
    ^7iP!-w/  
    qx";G  
    LED光源设定办法 80"oT'ZFh  
    Z7J4r TA  
    )(-aw,i K  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) {ug*  
    ]/{iIS_  
    0;tu}]jnN  
    波长设定,颜色选为绿色 sfzDE&>'  
    L!0}&i;u~5  
    ui<Mnm_T;d  
    功率设定(在Power units选择Watts) OPJ(ub  
    hUe\sv!x?  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane !dOpLUh l  
    79Ur1-]/  
    tu6<>  
    创建平面探测器(plane) J6gn!  
    ccwz:7r  
    (je`sV  
    7[:?VXQ  
    6) 创建分析面 $J=`fx  
    _*-b0}T   
    S~U5xM^s  
    ta0;:o?/d  
    光线滤光器设置 G6pR?K+  
    KN'twPFq  
    7) 执行光线追迹 Uj^Y\w-@Z  
    &(h@]F!  
    6\USeZh  
    [~ !9t9+~  
    MUUhg  
    R~BFZF>:  
    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。 <K <|G  
     `l  
    WF-^pfRq~  
    8) 优化设定 s){R/2O3F  
    T;v^BVn  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 &?# YjU"  
    wlpcuz@  
    jvhD_L/  
    et<@3wyd]  
    ?ZYj5[op,H  
    定义变量
    k#G+<7c<  
    5")BCA  
    -BH T'zq1S  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) YGhHIziI  
    j.:f =`xf  
    5uU{!JuSa  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) S"/gZfxer  
    4MRN{W6  
    9) 优化 `[~LMV&2U  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 zKGr(9I  
    ).jna`A,  
    xLw[ aYy4  
    h([qq<Lzs  
    Fl++rUT  
    优化结束后会弹出如下报告 qG0gc\C}  
    M] W5 %3do  
    e*o:ltP./  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 0p=  
    !%QbE[Kl>  
    10) 光线追迹与结果分析 !={QL:  
    X iM{YZ`B  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    M+lI,j+  
    (ewcj\l4*  
    i>;6Z s>S  
    _? u} Jy_  
    优化后透镜的面型如下: hYh~[Kr^@^  
    透镜渲染效果
    ||.Ve,<:  
    4<U6jB5  
     
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