用ZEMAX设计简易LED准直镜 N.JR($N$
一. 初始解的构建 t2o{=!$WH
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: CW+kK N
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% O\4V2s
u2oS Ci
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. r >'tE7W9
初始数据: e"t0 rScA
1) 几何体部分 EfEgY|V0
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; Z< i }XCE
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. [ [ ie
& s+l/;3
[ A7TSN
2) 光源部分 $xWwI( SaB
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: idYB.]Y(
steps=90 3 J#LxYK
incr=90/steps #max angle is 90 degree 7%Y`j/
pi = 4*ATAN(1) .G[/4h :.
dr = pi/180 @ b!]Jw
startobj=4 ]@#9B>v=
For i,0,steps,1 :*}Q/]N
angle = i*incr B> fZH \Y
oo=i+startobj !zX() V
InsertObject 1,oo %
"(&a'B
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value )q=F_:$
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 lcdhOjz!N
SetNSCPosition 1,oo,4,angle l
r&7 qu
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays bTum|GWf
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays
Z_q+Ac{p
tar = 0 [7vV#s3kJ
opr = i+1 "N}t =3i$
InsertMFO opr PQ 4mNjXN
setoperand opr, 11, "NSRA" S ~Gse+*
setoperand opr, 3, oo # src# ?@ oF@AEx=
setoperand opr, 6, 3 # seg# X <%D@$
setoperand opr, 9, 1 # weight /pj[c;aO
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate v&d1ACctJ
setoperand opr, 8, tar # tar '#+&?6 p
Next Z mJ<h&
update OXEEpoU?V
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!! p3M!H2W
;M3%t=KV
%zcA|SefP
二. 优化 (.4lsKN<
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. ( DiduS J
初步优化的结果如下: iww/ s
' h7Faj
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! O52 /fGt
8}0wSVsxV$
三. 最终模型的建立和模拟 7zG
r+Px
1) 布尔操作后的结果 l!tR<$|
M6g8+ sio
c2P}P* _
2) 模拟, 4,)9@-|0R
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 CYaN;HV@_
3) 模拟结果: @"7S$@cO
A. 光斑 bIU.C|h@
*5fe B#
B. 发散角 HA,o2jZ?In
q}LDFsU
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. .ck?JXg
