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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 U r^YG4(  
    W`#gpi)7N  
    本文您将会学到如下内容: C@%iQ]=  
    透镜基本参数输入; \). Nag+  
    优化变量与评价函数设定; eh$G.-2N  
     优化; z>6.[Z(T  
     照度分析; 5pO]vBT  
    gf+o1\5t@  
    2. 操作流程 RNGO~:k?r  
    Js/N()X  
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 uu}'i\Q  
    mHKJ  
    X$/E>I  
    >f>V5L%1  
    2) 创建透镜 V {p*z  
    i wUv`>l&  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens >yX/+p_  
    Tru c[A.2Z  
    WPIZi[hBs  
    jQ6Xr&}  
    3) 输入透镜参数 (I[s3EnhS  
    4 bn t=5]  
    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;  q$F)!&  
    N8VVGPa  
    bV_j`:MD  
    Z%#^xCz;w>  
    F"I*-!o  
    将第二面的圆锥系数改为-1 <P- $RX  
     012Lwd  
    4) 创建LED光源 2SYKe$e  
    n[|6khOL-  
    x.ba|:5  
    光源类型为Random plane ; fTcY"A,2  
    光线数为10000; ?H`j>]%&  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; {#N%Bq}  
    形状选为椭圆; n,CD  
    +s ULo  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. >Co)2d]  
    半径选择60度  s'TY[  
    类型选择 Lambertian Apmw6cc  
    形状选择 Elliptical S nW7x  
    88+ =F XG  
    波长选择默认默认波长 19p8B&  
    Power默认为1 watts Ls1B \Aw_  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm > VP5vkv=  
    6x/s|RWL1  
    L!,d"wuD  
    LED光源设定办法 ?pqU3-knH  
    0'`S,  
    a$}NW.  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) tF^g<)S;t  
     t!jYu<P  
    ~g7m3  
    波长设定,颜色选为绿色 J#''q"rZ  
    B)M& \: _  
    Z|I-BPyn  
    功率设定(在Power units选择Watts) TdFT];:  
    P 6.!3%y  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane 2e59Ez%k6  
    vQgq]mA?  
    t+O e)Ns  
    创建平面探测器(plane) >I^9:Q  
    &?y7I Pp  
    x#r<,uNn,  
    *C7F2o  
    6) 创建分析面 &iBNO,v  
    H:Y&OZ  
    Zj!Abji=O  
    8Q=ZH=SQK  
    光线滤光器设置 0e16Ow6\!1  
    |@wyC0k!  
    7) 执行光线追迹 Q+'nw9:;T  
    ,F9nDF@)  
    ~8{sA5y  
    O,'#C\   
    r[pF^y0   
    N 9LgU)-Jt  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 8EI:(NE*J  
    <<,>S&/  
    QIK 9  
    8) 优化设定 )+EN$*H  
    orqJ[!u)`  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 Jzex]_:1~  
    sJU`u'w  
    z:}nBCmLV  
    d:rGyA]  
    WbcS: !0  
    定义变量
    EI1? GB)b  
    )];aIA$  
    p$XKlg&  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) /pykW_`/-  
    wk @,wOt  
    *yez:qnx  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) J'Sm0  
    WD.U"YI8y  
    9) 优化 WU)Ss`s \  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 xaW{I7FfG  
    =J/FJb  
    H M:r0_  
    pj8azFZ  
    fYX<d%?7  
    优化结束后会弹出如下报告 ppN} k)m  
    qZ+H5AG2  
    Md&WJ };L  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 n>FY?  
    bRsTBp;R`I  
    10) 光线追迹与结果分析 "#4dW7E  
    #ekM"p  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    N`$!p9r  
    ZA820A>2!  
    Apfnx7Fv  
    K{=PQ XSU  
    优化后透镜的面型如下: 75NRCXh.  
    透镜渲染效果
    2?DRLF]  
    OH'ea5x q  
     
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