用ZEMAX设计简易LED准直镜 MPIlSMe
一. 初始解的构建 / )EY2Y'
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: 1svi8wh
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) ib$nc2BP b
{hQ6K)s
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. wG 1l+^p
初始数据: er2cQS7R
1) 几何体部分 Dzl;- ]S
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; ~>Kq<]3~
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. (u hd "
6?qDdVR~]
Ow:1?Z{4
2) 光源部分 =Q<L
eh=G
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: GaekF bW)
steps=90 Ub _4yN;
incr=90/steps #max angle is 90 degree QJn`WSw$_-
pi = 4*ATAN(1) xyA-P& N
dr = pi/180 ibpzeuUl
startobj=4 :K':P5i
For i,0,steps,1 o31Nmy
Ni
angle = i*incr RO&H5m r%@
oo=i+startobj nwA8ALhE
InsertObject 1,oo 2-'Opu
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value CST I?A"P
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 9zBMlc$X
SetNSCPosition 1,oo,4,angle wW 2d\Zd&
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays *|% ^0#$c
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays ua5?(,E`']
tar = 0
?w b+L
opr = i+1 id^sr
Mw
InsertMFO opr 9Q;c ,]
setoperand opr, 11, "NSRA" l"(6]Z 4
setoperand opr, 3, oo # src# QA#3bFZt1n
setoperand opr, 6, 3 # seg# (: pq77
setoperand opr, 9, 1 # weight h3 *
x[W
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate yX!HZu;j
setoperand opr, 8, tar # tar ,=QM#l]
Next e>}}:Ud
update !#2=\LUC
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!! 0aI;\D*Ts
FV39QG4b4
zYY$ D.
二. 优化 tK(g-u0N`(
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. "2?l{4T\
初步优化的结果如下: &HW1mNF9
ZR0r>@M3v<
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! k c `V4b%
(1R?s>3o
三. 最终模型的建立和模拟 w|[RDaA b
1) 布尔操作后的结果 o Y}]UB>
(ll*OV L
Lw1EWN6}_&
2) 模拟, ;`YkMS`=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 OZY, @c
3) 模拟结果: H*^\h ?s
A. 光斑 N6OMY P1
N2'qpxOLI
B. 发散角 {c?JuV4 q?
Ny- [9S-<
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.
+=q)
