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infotek 2024-10-11 07:54

FRED应用:准直透镜模拟与优化

1. 摘要 |d~'X%b%  
<!G\%C  
本文您将会学到如下内容: k8J zey]X  
 透镜基本参数输入; )sQ/$gJ  
 优化变量与评价函数设定; =!DX,S7  
 优化; Q)XH5C2X  
 照度分析; "{+2Q  
7MZH'nO  
2. 操作流程  96;5  
%R?WkG  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 lq.]@zlSO  
*otgI"y\  
]iW:YNvXA  
LRWM}'.s  
2) 创建透镜 .* `]x  
s5G`?/  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens y5*zyd  
z}==6| {  
V= &M\58  
569p/?  
3) 输入透镜参数 8kcMgCO  
=rZ'!Pa  
两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; Nw9:Gi  
Yh^8 !  
~s-gnp  
I YtiX  
hP'4PLK  
将第二面的圆锥系数改为-1 KkTE -$-  
u^MRKLn  
4) 创建LED光源 y'b*Dk{  
\K"7U  
I0H]s/*C%9  
光源类型为Random plane ; \`z%5/@f;  
光线数为10000; }%PK %/ zI  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; 21Dc.t{  
形状选为椭圆; fwA8=o SZd  
zjow %  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. j `!Ge  
半径选择60度 7BINqVS&  
类型选择 Lambertian V'>Plb.A  
形状选择 Elliptical rp"5176  
:JX2GRL4  
波长选择默认默认波长 p/nATvh$  
Power默认为1 watts 1,h:|  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm EqtL&UHe  
ia_@fQ  
_x""-X~OL  
LED光源设定办法 l(87s^_  
&b^~0Z  
EAXl.Y. $  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) t_!p({  
<'UGYY\wg0  
VoUo!t:(+  
波长设定,颜色选为绿色 K^@9\cl^  
-n[(0n3c  
>EFWevT{  
功率设定(在Power units选择Watts) $+n6V2^K)7  
K,! V _  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane _A!Fp0}`  
-8FUR~WJ  
LWTPNp:"{w  
创建平面探测器(plane) pZ \7!rON  
Ng !d6]  
y9d"sqyh  
E X'PRNB,  
6) 创建分析面 bFajK;  
,e9M%VIu6[  
 3TCRCz  
!dGu0wE  
光线滤光器设置 u<cnz% @  
TvDC4tm-:  
7) 执行光线追迹 KgkRs?'z  
S:}"gwFM  
=c*l!."0  
7p2xst  
UQ0<sI=  
*n EkbI/  
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。 ]7K2S{/o{  
UsFn!!+  
6uo;4}0  
8) 优化设定 K6-M.I  
!YjxCx  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 VSDua.  
!*"fWahv  
4%ooJi|)  
'n,V*9  
UWKgf? _  
定义变量
`a MU2  
{LF4_9 =  
>god++,o  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) 1,;X4/*  
n8F5z|/  
n:`f.jG |  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) Qw'905;(  
1s.2z[B~  
9) 优化 9)'f)60^  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 |0=UZK7%O  
1\&j)3mC  
%;dj6):@  
.nrllVG%`  
^ U mYW  
优化结束后会弹出如下报告 LO{Axf%  
b@;Wh-{d  
W~ET/h  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 \$w kr  
XhM!pSl\  
10) 光线追迹与结果分析 6j<!W+~G  
ciS,  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
v wEbGx  
vW=L{8zu  
V3t#kv  
=otO@22Np  
优化后透镜的面型如下: ~pQN#C)CO>  
透镜渲染效果
R^*baiXVI  
O[C4xq  
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