用ZEMAX设计简易LED准直镜 ] .Ra=^q
一. 初始解的构建 ~jzT;9:
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: z@~mu
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) %$bhg&}
f(\S +4
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. 'H"!%y{:i
初始数据: EWXv3N2)
1) 几何体部分 y3bL\d1
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; Fu% n8
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. gQ|?~hYYv
Zqv
n0t+xvNDF_
2) 光源部分 LoSrXK~0~J
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: \^!<Y\\
steps=90 7UqDPEXU]`
incr=90/steps #max angle is 90 degree zm_8{Rta}
pi = 4*ATAN(1) aCi)icn$
dr = pi/180 ys :F
startobj=4 R%\<al$O
For i,0,steps,1
Y=H_U$
angle = i*incr gc
b8eB ,
oo=i+startobj E_P,>f
InsertObject 1,oo Hq&MePl[
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 9|NF)~Q}'
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 ')iyD5/4
SetNSCPosition 1,oo,4,angle b(adM3MP
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays F>?~4y,b7
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays xa 967Ki9"
tar = 0 1c *:"
k
opr = i+1 Fh&USn"
InsertMFO opr #iRd2Qj%
setoperand opr, 11, "NSRA" F uAs$;
setoperand opr, 3, oo # src# sp_19u
setoperand opr, 6, 3 # seg# b/tc D r
setoperand opr, 9, 1 # weight j'Gezx^.<e
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate >u|4490<0
setoperand opr, 8, tar # tar @y 6 ^/'
Next jN(c` Gb
update 9lkl-b6xG
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!! |Qpd<L
\K lY8\c[
:c(I-xif
二. 优化 LaL{
^wP
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. '#yIcV $
初步优化的结果如下: f1B t6|W%
ti R i_
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! ?5E MDawt
X@/wsW(kM\
三. 最终模型的建立和模拟 H2+V1J=
1) 布尔操作后的结果 =(bTS n
!G<gp4Js+N
MR HRa
2) 模拟, <W^>:!?w
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:}'f-
:T
3) 模拟结果: +O8} twt@
A. 光斑 & Gm3
/8,cF7XL*
B. 发散角 %wGQu;re
;0Ih :YY6
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. 0OnqKgf
