用ZEMAX设计简易LED准直镜 BU A 6(
一. 初始解的构建 @FdCbPl$
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: !ga (L 3vf
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) ,[}yf#8@J
4lh
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. ic0v*Y$
初始数据: 7fW =5wc
1) 几何体部分 tC@zM.v%
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; 'D0X?2
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. W]y Clx \
_[ {:!?-?
x#j\"$dla
2) 光源部分 ? __aVQ7
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: qv0
DrL ,3
steps=90 I~]Q55
incr=90/steps #max angle is 90 degree 7tfivIj)e
pi = 4*ATAN(1) 3gI[]4lRH
dr = pi/180 BheEI;}
startobj=4 [6_Du6\h
For i,0,steps,1 `J=1&ae {
angle = i*incr |:e|~sism
oo=i+startobj ^0s\/qyqm
InsertObject 1,oo 4$?w D <
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value Oa}V>a
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 >Z2,^5P{
SetNSCPosition 1,oo,4,angle yK&* ,J
|
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays H7yg9zFT
N
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays Ff Yd+]+?
tar = 0 GIRSoRVsh
opr = i+1 :<N6i /
InsertMFO opr <nb3~z1
setoperand opr, 11, "NSRA" hLyTUt~\L
setoperand opr, 3, oo # src# X@yr$3vC
setoperand opr, 6, 3 # seg# 0 .FHdJ<
setoperand opr, 9, 1 # weight Xb<DpBrk
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate K{ zCp6
setoperand opr, 8, tar # tar Pn+IJ=0Y
Next PHRGhKJW})
update h"PS-]:CD
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! 0E?s > -b
pyg!rf-
O/D Af|X|
二. 优化 CrNwALx
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. .B 85!lCF
初步优化的结果如下: T}n}.JwU
zmB31' _
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! 7>'uj7r]=
%qS]NC
三. 最终模型的建立和模拟 ^zaKO'KcV
1) 布尔操作后的结果 y^mWG1"O
N>A{)_k3
aJ5H3X} Y
2) 模拟, 2 /yXY_L
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 q:Y6fbt<7
3) 模拟结果: ggm2%|?X
A. 光斑 |RR%bQ^{
*%T)\\H2
B. 发散角 T|o` a+?
I!$jYY2
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. gf68iR.Gs
