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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 $4M3j%S  
uuC/F_='B  
本文您将会学到如下内容: 7PvuKAv?k  
 透镜基本参数输入; <n`|zQ  
 优化变量与评价函数设定; yi%B5KF~Al  
 优化; @LmUCP~  
 照度分析; ^Ta"Uk'  
FVpe*]  
2. 操作流程 BW*zj=N%  
{l1;&y?  
1) 创建之前,我们需要设置其喜好,点击菜单Tools>Preference , 注意其红色线框,勾选之后,其参数输入会变为曲率,所以平时设置时我们勾选此项。 S n+Yi  
B=p'2lla  
l:[=M:#p  
Cv=0&S.  
2) 创建透镜 < <xJ-N  
GS^4t mc  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens ]zm6;/ S  
p*'?(o:=  
}l2JXf55  
BdYh:  
3) 输入透镜参数 &, )tD62s  
>ylVES/V  
两个面的半径分别为 0 和 -20;半孔径为10*10,材料选择Schott库N-BK7。创建完成后,选择第二面输入圆锥系数-1; \E30.>%,  
HvngjP{>  
0jyokER  
s0h)~z  
8;5/_BwMu  
将第二面的圆锥系数改为-1 Ylf4q/-  
WV% KoM,%  
4) 创建LED光源 ~+g5?y  
8 , =$>@u  
-Z@ p   
光源类型为Random plane ; xWMMHIu  
光线数为10000; g=%&p?1@E  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; r3-3*_  
形状选为椭圆; F,bl>;{[{  
Ob6vg^#  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. t Z%?vY~!  
半径选择60度 jL8zH  
类型选择 Lambertian tEUmED0FY  
形状选择 Elliptical hG67%T'}A  
tX_eN  
波长选择默认默认波长 wfdFGoy(  
Power默认为1 watts o6r4tpiR5  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm gM*s/,;O"  
t&xx-4  
f.= E.%  
LED光源设定办法 4|(?Wt)5  
w9FI*30  
{ nV zN(  
LED光源的发光强度(极化角和方位角) GxkG$B  
EDo (  
=6sXZ"_Tw  
波长设定,颜色选为绿色 Q@8[ql1l  
qkIU>b,B  
VC.?]'OqD  
功率设定(在Power units选择Watts) X=3@M_Jzo  
[a3 0iE  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane gY9"!IVe+  
coWBKWF  
dc05,Bz  
创建平面探测器(plane) xR:h^S^W ~  
#jX>FXo  
~K9U0ypH  
nR7\ o(!  
6) 创建分析面 +RkYW*|$S  
~laZ(Bma);  
a%dx\&K  
}]I?vyQ#V  
光线滤光器设置 =r~. I  
gNwXOd u  
7) 执行光线追迹 !A!\S/x4  
Iqsk\2W]a3  
K +~v<F  
R*X2Z{n  
jO 55<s94  
qx)k1QY  
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。 ZkW@|v  
o!~bR  
-Q6pV<i  
8) 优化设定 [Ni4[\  
+&OqJAu  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 C~qhwwh  
4*x!B![]y  
\#aVu^`eX  
tWn m{mF  
W[Bu&?h$  
定义变量
PoJ$%_a}  
F-^HN%  
_sVs6AJ  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) H |UL5<:]D  
l,.?-|Poa  
` l2q G#  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) hli 10p$  
Zjg\jo  
9) 优化 |a{]P=<q  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 |Vi&f5p,@  
6[.Mx}h6  
K;[%S  
Z~c'h  
.gGvyscdH;  
优化结束后会弹出如下报告 A[kH_{to;  
_wNPA1q0J  
|QLX..  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 V=&,^qZ  
,g_onfY  
10) 光线追迹与结果分析 U@MP&sdL  
toqzS!&.v  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
\oX8/-0f  
Wk\@n+Q {]  
c^O#O  
o^Ysp&#p  
优化后透镜的面型如下: q 9S z7_K  
透镜渲染效果
1G%PXrEj8  
P0e""9JOo  
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