用ZEMAX设计简易LED准直镜 BC ]^BKP
一. 初始解的构建 %<6oKE
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: bg[k8*.:F
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) *91iFeKj=
j0B, \A
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. d8`^;T
;}d
初始数据: BG_m }3j
1) 几何体部分 z6#N f,
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; u c<XdFcu
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. iT1"Le/N
$~`a,[e<
PX65Z|~ >_
2) 光源部分 <6Q]FH!6
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: "#z4
steps=90 )tl=tH/$
incr=90/steps #max angle is 90 degree {";5n7<<)
pi = 4*ATAN(1) i;;CU9`E2q
dr = pi/180 =K I4
startobj=4 }0 0mJ]H (
For i,0,steps,1 $)\%i =
angle = i*incr fQi7e5
oo=i+startobj %Rj:r!XB:
InsertObject 1,oo \Si@t{`O
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value t_6sDr'.
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 t uo'4%]i
SetNSCPosition 1,oo,4,angle m8,P-m
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays D-\\L[
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays E]WammX c
tar = 0 GzW mXm
opr = i+1 I~H:-"2
InsertMFO opr rp u9
setoperand opr, 11, "NSRA" ;ZPAnd:pb
setoperand opr, 3, oo # src# o\vIYQ
setoperand opr, 6, 3 # seg# G,9osTt/
setoperand opr, 9, 1 # weight
Z+`mla
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate YNA %/
setoperand opr, 8, tar # tar hV#+joT8i
Next #~*fZ|sq+3
update uy)iB'st&
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! {LYA?w^GT
,uqSq
?1?D[7$
二. 优化 !^cQ PX2<
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. gm~Ka%O|F
初步优化的结果如下: zD}d vI}
wr,X@y%(!
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! ZGK*]o =)
cG1-.,r
三. 最终模型的建立和模拟 { c`kC]9
1) 布尔操作后的结果 /f~ V(DK
9Xo' U;J
2#~ 5[PtP^
2) 模拟, N(q%|h<Z/=
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 :$."x
'
3) 模拟结果: " NnUu 8x
A. 光斑 li;Np5P
"^VKs_U8o
B. 发散角 EpSVHD:*
Qc#<RbLL
以上是一个简单的准直镜的构建. 采用ZEAMX的优化算法结果特定的建模完成该设计, 当然还可能存在诸多不足之处,但此思路可供参考. 也可以设计相似的透镜或变型. EL$l .
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