用ZEMAX设计简易LED准直镜 H5s85"U#
一. 初始解的构建 <J)A_Kx[57
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: LU{ Z
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) X*"K g
[&CM-`
N
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. //Gvk|O1
初始数据: W/>?1+r.Z
1) 几何体部分 IR
LPUP
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; L0kNt
&di
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. tD]&et
)DmiN ^:
r?!xL\C\
2) 光源部分 5E!m! nBZ
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: 'j_H{kQy
steps=90 {^W,e ^:
incr=90/steps #max angle is 90 degree skz]@{38
pi = 4*ATAN(1) D5pF:~tQ(j
dr = pi/180 !XG&=Rd?
startobj=4 $3'+V_CZ3
For i,0,steps,1 u- {l,p_H
angle = i*incr -;\+uV
oo=i+startobj @MB _gt)7?
InsertObject 1,oo 4w( vRe
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value pq3 A%|
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 & =Zg0Q
SetNSCPosition 1,oo,4,angle U
0RfovJ
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays ?@?a}
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays nb_^3K]r
tar = 0 S;Z3v)E-f
opr = i+1 cN7z(I0[
InsertMFO opr Qc;[mxQe
setoperand opr, 11, "NSRA" ig}e@]
setoperand opr, 3, oo # src# 1Wk
EPj,
setoperand opr, 6, 3 # seg# 9ET+k(wI@
setoperand opr, 9, 1 # weight {p|%hhTK%
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate B bw1k
setoperand opr, 8, tar # tar y8vH?^:%<
Next 0; v~5|r
update 5\0.[W{^
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!! q#&#*6 )B
uq4s bkP
4E-A@FR
二. 优化 =>0 M3 Qh{
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. I'9s=~VfY,
初步优化的结果如下: 4)H WPX
g]<Z]R `
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! 'UVv(-
d?M!acB
三. 最终模型的建立和模拟 bmVgTm&
1) 布尔操作后的结果 qH
Ga
8I\er omG
Hu9R.[u
2) 模拟, ; eF4J
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 n
[Xzo}
3) 模拟结果: ]cqZ!4? _
A. 光斑 9G&l qfX:
S"^KJUUc
B. 发散角 ]KK ZbEO
: a q>
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. <
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