用ZEMAX设计简易LED准直镜 ^#z*
一. 初始解的构建 wvEdZGO8!
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: C.VU"= -
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) kfs[*ku
1n>(CwLG"
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. 'iEu1! t\0
初始数据: yRldPk_
1) 几何体部分 /E5>cqX4A
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; `R_;n#3F0
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. 9.l*#A^
zHQSx7Ow 5
vqJq=\ .m
2) 光源部分 Jw
-3G3h
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: |Y;[)s =q
steps=90 .vtV2lq
incr=90/steps #max angle is 90 degree t`"pn<
pi = 4*ATAN(1) lemUUl(^
dr = pi/180 E Ks4N4k
startobj=4 LVBE+{P\5?
For i,0,steps,1 P^m&oH5]EG
angle = i*incr }Gh95HwE
oo=i+startobj d`J~w/]
`\
InsertObject 1,oo sk~inIj-
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value ee
.,D
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 \) g?mj^
SetNSCPosition 1,oo,4,angle yo!Y%9
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays _ v3VUm#
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays ECvTmU'=
tar = 0 AP/#?
opr = i+1 V*F |Yo:
InsertMFO opr KWiP`h8
setoperand opr, 11, "NSRA" qPgny/(
setoperand opr, 3, oo # src# o9c?)KQ
setoperand opr, 6, 3 # seg# -~`)V`@
setoperand opr, 9, 1 # weight %"BJW
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate %HcCe[d5l
setoperand opr, 8, tar # tar ?4YLt|sn
Next =r>u'wRQ
update Q-y`IPtA<
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! J42/S [Rt
FZ=xy[q]~
{Z^q?~zC[
二. 优化 \MB$ Cwc
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. `]wk)50BVp
初步优化的结果如下: UKp^TW1^
NbUbLzE
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! 0K^?QM|S
^W,~
三. 最终模型的建立和模拟 i&\cDQ 3
1) 布尔操作后的结果 ?CE&F<?#@
Z90]I<a~
WXe]Q bg
2) 模拟, P$*9Z@
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 ]Yk)A.y
3) 模拟结果: O*ER3
A. 光斑 ;_p!20.(
EfGy^`,'G
B. 发散角 r&Qq,koE
y=SVS3D
以上是一个简单的准直镜的构建. 采用ZEAMX的优化算法结果特定的建模完成该设计, 当然还可能存在诸多不足之处,但此思路可供参考. 也可以设计相似的透镜或变型. $Ahe Vps@@