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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 {ea*dX872:  
qipS`:TER  
本文您将会学到如下内容: >E WK cocM  
 透镜基本参数输入; tZ:fOM  
 优化变量与评价函数设定; s:I 8~Cc  
 优化; GE\({V.W  
 照度分析; wkT4R\H>  
5'_:>0}  
2. 操作流程 <ILi38%Y  
P#"_H}qC*  
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。 4thPR}DH}  
<)oxs ]<  
Ad4-aWH  
7>-99o^W  
2) 创建透镜 Me^L%%: @  
,,-j5Y  
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens @== "$uRw  
rK4 pYo  
i(xL-&{  
?yA 2N;  
3) 输入透镜参数 -#g0  
DXK\3vf Ot  
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; 7 *4i0{]  
8qT^=K $  
w7~&Xxa/  
!X=93%  
SA [(1dy;  
将第二面的圆锥系数改为-1 f1U: _V^d  
Apkb!"}>  
4) 创建LED光源 d%oHcn  
u2*."W\  
q\Z9.T+Qo  
光源类型为Random plane ; Vb?_RE_H  
光线数为10000; .G|U#%"6x  
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ; *k0;R[IAV  
形状选为椭圆; bLUyZ3m!  
&]c7<=`K"  
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. SnoEi~Da  
半径选择60度 8,:lw3x1  
类型选择 Lambertian XL(2Qk  
形状选择 Elliptical S4{\5ulr7  
l#]+I YD  
波长选择默认默认波长 j)}TZx4~  
Power默认为1 watts b+$-f:mj  
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm s$/ Z+"f(  
:oJ!9\5  
bW zUWLa  
LED光源设定办法 ShOB"J-  
o|V=3y Ok  
'A/ f>W  
LED光源的发光强度(极化角和方位角)  3;Tsjv}  
dz?Ey~;M  
5_SxX@fW %  
波长设定,颜色选为绿色 ]kH8T'  
l{. XhB  
sA+( |cEh  
功率设定(在Power units选择Watts) p0HcuB)Y  
D*8oFJub  
5) 创建探测面,在菜单栏Create>Element Primitive>Plane I5g!c|#y  
$oZV 54  
i.+#a2   
创建平面探测器(plane) x%RE3J-  
Ft8ii|-  
;zi4W1  
fJn4'Q*U  
6) 创建分析面 z!^3%kJJ>  
SuA`F|7?P  
`e5f69"  
OWmI$_L  
光线滤光器设置 ~-NlTx  
*w1R>  
7) 执行光线追迹 s?&UFyYb,  
|exjrsmM*  
BR0P :h  
>orDw3xC  
~Yl%{1  
&P>a  
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。 200Fd8Ju  
0+_:^z  
Z'y:r2{ql  
8) 优化设定 Yn-;+ 4 K  
d~O)mJ J  
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 y!kM#DC^  
L(3} H,t  
CS Isi]H  
h?&S*)1  
FdmoR;  
定义变量
S{)'1J_0  
8MCSU'uQ  
fngk<$lvg  
定义评价函数 (RMS Direction Spread) U9yR~pw  
(k>I!Z/&2  
@4j!M1} 4  
优化方法设定(选择Simplex,并设定优化终止标准) $lAhKpdlW  
EP]OJ$6I  
9) 优化 (1;%V>,L  
注意:在优化之前,建议先保存原始文件 %hb!1I  
 c|~f[  
(J\Qo9Il  
8,&QY%8pX  
O:te;lQ K  
优化结束后会弹出如下报告 I i J%.U  
$4]"g}_  
Dq~D4|  
在输出结果可以看到当前评价函数数值 t+ O7dZt%r  
YBY!!qjPx  
10) 光线追迹与结果分析 Z/= HQ8  
|[ ,|S{  
11) 增加光线追迹数量200M,查看照度分布
atjrn:X  
/mFa*~dj2  
/N\[ C"8  
|>AHc_:$$  
优化后透镜的面型如下: )x&OdFX  
透镜渲染效果
@`#"6y?  
L9(!L$  
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