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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 gay6dj^  
    S) [$F}  
    本文您将会学到如下内容: [X|KXlNfm  
    透镜基本参数输入; a#:K"Mf.  
    优化变量与评价函数设定; d 1bx5U  
     优化;  [EU \-  
     照度分析; S`?cs^?  
    pUXszPf  
    2. 操作流程 YXWlg%s  
    +XN/ bT  
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 nPS:T|*G  
    M]$_>&"  
    5W=jQ3 C  
    &lYe  
    2) 创建透镜 2pQdDbm  
    G.#sX  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens X6g{qzHg_  
    ~)&im.Q4  
    RTR@p =ck  
    )dgo oq  
    3) 输入透镜参数 A#P]|i  
    XKq}^M&gy  
    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; &;O)Dw  
    I>L@ P`d  
    nd/.]"  
    zgh~P^Z  
    Pwh0Se5Z  
    将第二面的圆锥系数改为-1 5*W<6ia  
    KDzTe9  
    4) 创建LED光源 nm597WeZp  
    pl.K*9+  
    X}s}E ;v9  
    光源类型为Random plane ; j[Xc i<m  
    光线数为10000; & 0*=F%Fd  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; )Cm7v@B   
    形状选为椭圆; P,@ :?6  
    8P#jC$<  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. xfyUT^  
    半径选择60度 Y$SwQ;wl  
    类型选择 Lambertian ,B=;NKo  
    形状选择 Elliptical J_=42aHO  
    M >BcYbXf  
    波长选择默认默认波长 }.j09[<  
    Power默认为1 watts 4pfv?!Oj  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm OAhCW*B  
     h7h[! >  
    |tkhsQ-;  
    LED光源设定办法 7sci&!.2`  
    jg_##Oha  
    sZ!/uN!6  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) jK{)gO  
    oMj;9,WK'  
    eZ^-gk?  
    波长设定,颜色选为绿色 J|z>5Z  
    ~J Xqyw}  
    (K(6`~  
    功率设定(在Power units选择Watts) X_0Ta_u?T  
    ,,-g*[/3  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane ATb[/=hP<R  
    C {GSf`D!T  
    !h "6h  
    创建平面探测器(plane) Jn>6y:s  
    0WjPo  
    7fg +WZ  
    ;P{HePs=)  
    6) 创建分析面 .Y"H{|]Mnh  
    x3JX}yCX  
    )fo9Qwe  
    *Q@%< R  
    光线滤光器设置 }LaRa.3  
    nz=X/J6  
    7) 执行光线追迹 Z,~EH  
    n2JwZ?  
    `]{/(pIgW;  
    Q]q`+ Z65  
    l }i .  
    -|l^- Qf!  
    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。 }BpCa6SAs  
    P1Z+XRWOM  
    )9L:^i6  
    8) 优化设定 j(`L)/|O  
    *[(}rpp M  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 ZPT6 p J  
    L %[om c?  
    wi]F\ q"Y^  
    g?'4G$M  
    i9NUv3#  
    定义变量
    k|^e=I   
    1?6;Oc^  
    b-1cA1#_cP  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread) ^b{w\HZ  
    F0O/SI(cA  
    w+P?JR!)+  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) ?3Ytn+Py  
    ZE())W"  
    9) 优化 36<PI'l#~  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 p/4\O  
    Sc!{ o!9\  
    z(AhO  
    j0p'_|)(  
    Q)\~=/L b  
    优化结束后会弹出如下报告 p*T`fOL  
    O<0G\sU  
    >i>%@  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 f_*Bd.@  
    `wJR^O!e  
    10) 光线追迹与结果分析 p nS{W \Q  
    .e $W(}  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    TNA?fm  
    #Z'r;YOzs  
    nQ/R,+6h  
    B?qLXRv  
    优化后透镜的面型如下: wt;7+  
    透镜渲染效果
    2L#$WuM~^  
    pg\Ylk"T  
     
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