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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 {$V2L4  
    dl(!{tZ#  
    本文您将会学到如下内容: Ed+jSO0  
    透镜基本参数输入; ZFX6 iAxd  
    优化变量与评价函数设定; _}cD_$D  
     优化; fX2OH)6U  
     照度分析; $}fY B/  
    0es\ j6c  
    2. 操作流程 MpTOC&NG%s  
    B=%x#em  
    1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 j.[W] EfL~  
    S%e)br}  
    ?g:sAR'  
    ">5$;{;2r  
    2) 创建透镜 r[wjE`Z/T  
    xz~Y %Y|Z  
    在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens u'^kpr`y  
    \uO^w J}  
    vpC?JXz=H  
    LQR^lD+_=  
    3) 输入透镜参数 z6P~HF+&h  
    h"[:$~/UJ  
    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; r`pf%9k  
    '<>?gE0Cd  
    ErgWsAw-  
    F3t IJz>3  
    [,{Nu EI  
    将第二面的圆锥系数改为-1 yMC6 Gvp  
    C;%dZ  
    4) 创建LED光源 a}iP +#;  
    / <%EKu5  
    w"W;PdH)  
    光源类型为Random plane ; #. 71O#!  
    光线数为10000; [Zzztn+  
    LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; 5tk7H2K^<  
    形状选为椭圆; ]]e>Jym  
    } 7ND] y48  
    在光线方向上选择Random Direction into an angular range. F%.UpV,  
    半径选择60度 `xZ,*G7(*  
    类型选择 Lambertian IfT: 9 &  
    形状选择 Elliptical %xKZ" #Z#K  
    X4+H8],)  
    波长选择默认默认波长 #<s"?Y%-  
    Power默认为1 watts D;*cy<_K8  
    位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm ,9MNB3  
    5" (FilM  
    }0f~hL24  
    LED光源设定办法 EB@rIvUi,  
    dk"@2%xJ2d  
    > 6=3y4tP  
    LED光源的发光强度(极化角和方位角) IkG;j+=  
    Az-!X!O*f  
    dpX Fx"4A  
    波长设定,颜色选为绿色 IM,4Si2  
    < +k dL  
     z:   
    功率设定(在Power units选择Watts) 4j'`,a=  
    4Xww(5?3  
    5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane gf>GK/^HH  
    $My~sN8  
    URt+MTU[  
    创建平面探测器(plane) ;*ni%|K  
    k8l7.e*  
    EWY'E;0@5  
    3}fhU{-c  
    6) 创建分析面 `U|zNizO  
    EEo I|  
    b`% !\I  
    KD\sU6  
    光线滤光器设置 F,Ve,7kh  
    UJ(UzKq8  
    7) 执行光线追迹 wQ~]VV RN  
    #sk~L21A  
    ,?HM5c{'[Y  
    n,LM"N:   
    `M(st%@n  
    NFC/4  
    可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散,那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 1o_6WU  
    u^#e7u  
    q~Al[`K  
    8) 优化设定 Le{.B@2-"  
    B !wr}]  
    打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 N2Ysi$  
    g#Ta03\  
    Rha|Rk~  
    `%EcQ}Nr  
    SXN]${  
    定义变量
    @,-D P41g  
    8j :=D!S  
    'KT(;Vof  
    定义评价函数 (RMS Direction Spread)  ls7P$qq  
    }' s W[?ik  
    3 TTQf f  
    优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) Ta/ u&t4  
    )[r=(6?n  
    9) 优化 '#e T  
    注意:在优化之前,建议先保存原始文件 y~\uS  
    ^ 4Ff8Y  
    ET 0(/Zz  
    jA[")RVG  
    Zm7, O8  
    优化结束后会弹出如下报告 g5u4|+70  
    D*?LcxX  
    %DA`.Z9 #  
    在输出结果可以看到当前评价函数数值 0 0|!g"E>$  
    AT1{D!b  
    10) 光线追迹与结果分析 t 7sEY  
    x5Fo?E  
    11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
    kHhku!CH  
    I0=L_&`)  
    i1A<0W|  
    ?r5a*  
    优化后透镜的面型如下: Jf\`?g3#  
    透镜渲染效果
    mZmEE2h  
    s.n:;8RibP  
     
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