用ZEMAX设计简易LED准直镜 Q ^{XM
一. 初始解的构建 !x $6wzKa
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: )#Le"&D
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) ]/6i#fTw
R8 %%EEB
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. "sU jJ|
初始数据: 1$#1
1) 几何体部分 n|N?[)^k
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; oWb\T
2!m
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. xiy=D5N.=
Z4s+8cTHn
i1 >oRT{Z
2) 光源部分 o6/"IIso3
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: EGysA{o"X
steps=90 NyR, @n1
incr=90/steps #max angle is 90 degree Aryp!oW
pi = 4*ATAN(1) r X}FhBl5
dr = pi/180 ^:u-wr8?{
startobj=4 7SJbrOL4Q-
For i,0,steps,1 wM1&_%N
angle = i*incr C7=N`s}
oo=i+startobj =1+/`w
InsertObject 1,oo <]f{X<ef
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value Jq*Q;}n
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 ;Qi0j<dXd
SetNSCPosition 1,oo,4,angle vI20G89E
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays r7jh)Q;BbR
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays {` ByZB
tar = 0 =eyPo(B
opr = i+1 M3VTzwuf^S
InsertMFO opr <%N*IE"q
setoperand opr, 11, "NSRA" @g nLY
setoperand opr, 3, oo # src# \gFV6 H?`
setoperand opr, 6, 3 # seg# 2( 2UAB"u
setoperand opr, 9, 1 # weight _ -|+k
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate x8o/m$[,=u
setoperand opr, 8, tar # tar /d*[za'0
Next )8`i%2i=
update f 7b6!R;z_
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!! 6&;h+;h
( _3QZ
_%wB*u, X
二. 优化 `Jj q5:\&
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. j x#9
初步优化的结果如下: ()W`4p
3Dx@rW\
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! INEE
37%
5VSc5*[
三. 最终模型的建立和模拟 (tCBbPW6T?
1) 布尔操作后的结果 wlFK#iK
FA{'Ki`
:7?n)=T x
2) 模拟, *Rm D%[f
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 'iU+mRLp
3) 模拟结果: CT/>x3o
A. 光斑 E> N [
XzBlT( `w
B. 发散角 iXLH[uhO;
k'NP +N<M
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. cs 58: G5
