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2025-06-24 07:56 |
FRED应用：准直透镜模拟与优化
1. 摘要 $1Lm=2 ;U
tMWDKatb
本文您将会学到如下内容： m=Z1DJG
透镜基本参数输入； R7/"ye:7J
优化变量与评价函数设定； DP rFB y
优化； c ,$ >u,4
照度分析； G0Q8"]
hFDY2Cp]D
2. 操作流程 ` |p3@e
vd@ _LcK
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。 _uvRC+~R
=Q % F~
 4M)
s
%p5 %Fs`sd
2) 创建透镜 w7.I0)MH
v&[Ff|>
在树形文件夹中选择Geometry>Create a New Lens hOI| #(-
VA9"
Au
 oW:p6d
,tdV-9N[O
3) 输入透镜参数 0]tr&BLl*
'\I.P
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； 9{gY|2R_
_z:7Dj#
 kPN:m ow
G(LGa2;Zg
 U5uO|\+)
将第二面的圆锥系数改为-1 7$ vs X
DKd:tL24&
4) 创建LED光源 Z.a`S ~U
Pg Ng1
 oDY
$F%
光源类型为Random plane ; |hsg= L X
光线数为10000； HZp}<7NR(7
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ； 2}Ga
形状选为椭圆； J2X; =X5
\,YF['Qq
在光线方向上选择Random Direction into an angular range. 3I87|5V,Z
半径选择60度 -L;sv0
类型选择 Lambertian y be: u
形状选择 Elliptical ;T!w$({V0z
@dl{ .,J
波长选择默认默认波长 [TUy><Z
Power默认为1 watts ]a4rA+NFLB
位置选项为偏离坐标原点Z轴负方向-10mm p 8,wr )
|7$F r[2d
 jQ &$5&o
LED光源设定办法 Z=VAjJ;i[
lTl-< E;
 RR,gC"cTi
LED光源的发光强度（极化角和方位角） E$ B7E@(U
~>h_#sI BC
 A4Dj4n 0
波长设定,颜色选为绿色 1SddZ5
T%GdvtmS>
 zGtWyXP
功率设定（在Power units选择Watts） dso6ZRx
V)[ta`9
5) 创建探测面，在菜单栏Create>Element Primitive>Plane :~K c"Pg
H7&>c M
 H/qv%!/o
创建平面探测器(plane) 5F #Q1gP-
nE_g^
 :bJT2o[
A 9 I5
6) 创建分析面 |y,%dFNLf
.Ux bwTup
 60
D0z
 DG2CpR)S
光线滤光器设置 ={HY wP ;
uB;\nj5'D
7) 执行光线追迹 R#D>m8&}3
1}O&q6\"J
 in>Os@e#
O$< m(~[S
 d D%Sbb
H0!W:cIS;l
可以看到LED出射光线经过透镜后比较发散，那我们就要对其进行准直优化,其LED边缘光线没有进入到透镜内。 ;5i~McH#
t
cV=0)'&<`_
}vp pn=[Y
8) 优化设定 QqpXUyHp[
I_QWdxn
打开Optimize选择Define/Edit进行准直优化 nT(Lh/
*@2+$fg z
 :Nr y |
a]JQZo1$
 s&>U-7f x"
定义变量 R^[b
I;
Zo=w8Hr
 %E1_)^ ^
定义评价函数 （RMS Direction Spread） i3bDU(GS
+(a}S$C
 U|[+ M@F_L
优化方法设定(选择Simplex，并设定优化终止标准) puv/ +!q
OrN~ Y#D
9) 优化 <B+xE ?v4
注意：在优化之前，建议先保存原始文件 aPR0DZ@
P4h^_* d
 @;^ 7kt
Ptj,9bf<\
 WF'Di4
优化结束后会弹出如下报告 z}772hMB
UKfC!YR2J8
 "Uk "
在输出结果可以看到当前评价函数数值 ]]R!MnU:$
>~+'V.CNW
10) 光线追迹与结果分析 .>/ T c
J83{&N2u
11) 增加光线追迹数量200M，查看照度分布 
y<r@zb9 } `X.^}oe 
0$saDmED
优化后透镜的面型如下： r~<I5MZY
透镜渲染效果 .u<i<S
{? a@UUvC
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