用ZEMAX设计简易LED准直镜 h Kb-l`KO
一. 初始解的构建 7g3vh%G.
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: A P><l@
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) h A6!F#1
a G Q C
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. qve2?,i8hM
初始数据: bLoAtI
1) 几何体部分 W: 8_S%~d
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; F!jY kDY
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. g7@G&Ro9J\
zDY!0QZLF\
G 8OLx+!0e
2) 光源部分 } pE<P;\]k
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: S nVIV%
steps=90 xlF$PpRNM
incr=90/steps #max angle is 90 degree xN 0n0
pi = 4*ATAN(1) k'Fc:T8:~5
dr = pi/180 UOH2I+@V
startobj=4 NK]X ="`
For i,0,steps,1 /\_`Pkd3m
angle = i*incr :9q=o|T6D
oo=i+startobj Q Pg M<ns
InsertObject 1,oo ;>Y,b4B;
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value j K? GB
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 to9
u%d 8
SetNSCPosition 1,oo,4,angle *A.E?9pL\
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays .)|r!X
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays Ko9"mHNB
tar = 0 @ae;&
opr = i+1 si,fs%D&
InsertMFO opr BO<I/J~b
setoperand opr, 11, "NSRA" g76l@QYIU
setoperand opr, 3, oo # src# v|`f8M2
setoperand opr, 6, 3 # seg# jSp4eq
setoperand opr, 9, 1 # weight ae( o:G
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate
M]:4X_
setoperand opr, 8, tar # tar azKbGS/X
Next Se+sgw_"
update wMNtN3
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! p<
Emy%
udM<jY]5p
cx M=#Go
二. 优化 jdiFb~5R
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. E#X1P #$pW
初步优化的结果如下: Q-fi(UP
TWkuR ]5
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! $EHAHNL?Lx
VU`aH9g3(
三. 最终模型的建立和模拟 p6u"$)wt
1) 布尔操作后的结果 Wg PpW!`
)3P Q|r'
%4?
2) 模拟, Z5[TmVU
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 lR_ 4iyqb
3) 模拟结果: [xq"[*Evv
A. 光斑 0<75G6wd
DJP)V8]!B
B. 发散角 B]~#+rMK
}@Lbv aa
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. YqwD vJWX
