用ZEMAX设计简易LED准直镜 xki"'
一. 初始解的构建 R3PhKdQ"
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: c 5;ROnTm
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) 3u^TJt )
?*@h]4+k'
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. c`.:"i" k3
初始数据: VJ"3G; ;
1) 几何体部分 1fy{@j(W
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; Esjv^* v9-
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. F"=MU8
LZVO9e]
P Cf|^X#B
2) 光源部分 m&q; .|W
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: fUL"fMoU
steps=90 JK(&E{80
incr=90/steps #max angle is 90 degree $ZU(bEUOG
pi = 4*ATAN(1) W24bO|>D
dr = pi/180 rYJ ))@
startobj=4 ,7(/Il9
For i,0,steps,1 b {5 |2&=
angle = i*incr W!k6qTz)
oo=i+startobj 3$8}%?i
InsertObject 1,oo 'dzp@ -\
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 6`C 27
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 7N"Bbl
SetNSCPosition 1,oo,4,angle ;$QJnQ"R
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays r ieQ&Jt"
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays eFQi
K6`i
tar = 0 uFm-HR@4
opr = i+1 + j oE
InsertMFO opr [ q&J"dt
setoperand opr, 11, "NSRA" .y/b$|d,
setoperand opr, 3, oo # src# dx}/#jMa
setoperand opr, 6, 3 # seg# u-_$?'l;~
setoperand opr, 9, 1 # weight xgz87d/<:
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate Yg[IEy
setoperand opr, 8, tar # tar p L@zZK0
Next ]3xa{ h~4
update lt4jnV2"a
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|d9 g
^
lF( !(>YZ
0EOX@;}
二. 优化 CD_f[u
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. aS vE
初步优化的结果如下: #!jRY!2Vt
Y:,R7EO{!
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! 0JNOFX
?+5 {HFx
三. 最终模型的建立和模拟 ogqV]36Idh
1) 布尔操作后的结果 b 3xkJ&Z
V(u2{4 gZ
Y:%)cUxA
2) 模拟, nq f<NH3i
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 rR@n>
Xx
3) 模拟结果: {@5WeWlz~
A. 光斑 RYl3txw
i\;&CzC:
B. 发散角 9*;isMkq<
_c 8.muQ<
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. .)> /!|i
