FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化

1.摘要 
本文您將會學(xué)到如下內(nèi)容:
透鏡基本參數(shù)輸入;
優(yōu)化變量與評價函數(shù)設(shè)定;
優(yōu)化;
照度分析; 
2.操作流程 
1)創(chuàng)建之前,我們需要設(shè)置其喜好,點擊菜單Tools>Preference , 注意其紅色線框,勾選之后,其參數(shù)輸入會變?yōu)榍剩云綍r設(shè)置時我們勾選此項。

FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖1
2)創(chuàng)建透鏡 
在樹形文件夾中選擇Geometry>Create a New Lens 

FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖2  
3)輸入透鏡參數(shù)  
兩個面的半徑分別為 0 和 -20;半孔徑為10*10,材料選擇Schott庫N-BK7。創(chuàng)建完成后,選擇第二面輸入圓錐系數(shù)-1;

FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖3

FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖4
將第二面的圓錐系數(shù)改為-1 
4)創(chuàng)建LED光源
FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖5
光源類型為Random plane ;
光線數(shù)為10000;
LED 芯片尺寸 2mm*2mm ;
形狀選為橢圓; 
在光線方向上選擇Random Direction into an angular range.
半徑選擇60度
類型選擇 Lambertian
形狀選擇 Elliptical 
波長選擇默認(rèn)默認(rèn)波長
Power默認(rèn)為1 watts
位置選項為偏離坐標(biāo)原點Z軸負(fù)方向-10mm
FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖6
LED光源設(shè)定辦法
FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖7
LED光源的發(fā)光強(qiáng)度(極化角和方位角)
FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖8
波長設(shè)定,顏色選為綠色
FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖9
功率設(shè)定(在Power units選擇Watts)  
5)創(chuàng)建探測面,在菜單欄Create>Element Primitive>Plane
FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖10
創(chuàng)建平面探測器(plane)

FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖11
6) 創(chuàng)建分析面
FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖12
FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖13
光線濾光器設(shè)置  
7)執(zhí)行光線追跡

FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖14

FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖15
 
可以看到LED出射光線經(jīng)過透鏡后比較發(fā)散,那我們就要對其進(jìn)行準(zhǔn)直優(yōu)化,其LED邊緣光線沒有進(jìn)入到透鏡內(nèi)。
8)優(yōu)化設(shè)定  
打開Optimize選擇Define/Edit進(jìn)行準(zhǔn)直優(yōu)化
FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖16

FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖17
定義變量
FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖18
定義評價函數(shù) (RMS Direction Spread)

FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖19
優(yōu)化方法設(shè)定(選擇Simplex,并設(shè)定優(yōu)化終止標(biāo)準(zhǔn))
9)優(yōu)化

注意:在優(yōu)化之前,建議先保存原始文件

FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖20

FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖21
優(yōu)化結(jié)束后會彈出如下報告

FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖22
在輸出結(jié)果可以看到當(dāng)前評價函數(shù)數(shù)值

10)光線追跡與結(jié)果分析

FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖23
11)增加光線追跡數(shù)量200M,查看照度分布 
FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖24

FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖25
優(yōu)化后透鏡的面型如下:  
FRED應(yīng)用:準(zhǔn)直透鏡模擬與優(yōu)化的圖26
透鏡渲染效果




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