用ZEMAX设计简易LED准直镜 #Jqa_$\.
一. 初始解的构建 m6oaO9"K
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: v\:P _J
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) hIv8A_>@`
JM-+p
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. I?!7]S n $
初始数据: ]~1Xx:X-
1) 几何体部分 'lD"{^
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; :gJ?3LwTf
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. w
`0m[*
HRxA0y=
y q2pg8%
2) 光源部分 ~t-!{F
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"Z=`I)KON
steps=90 lboi\GP|
incr=90/steps #max angle is 90 degree 1f zHmD
pi = 4*ATAN(1) ]1 (G:h\
dr = pi/180 7; e$ sr
startobj=4 -@EAL:kY
For i,0,steps,1 5p7?e3
angle = i*incr 1$#{om9
oo=i+startobj P 4|p[V8
InsertObject 1,oo kg^ VzNX
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value ,_(AiQK
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 yhpeP
SetNSCPosition 1,oo,4,angle |kXx9vGq@
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays E 'O[E =
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays k6?;D_dm
tar = 0 R# x~f
opr = i+1 .!pr0/9B
InsertMFO opr $ |V @3`0
setoperand opr, 11, "NSRA" 86AZ)UP2D
setoperand opr, 3, oo # src# d^sm;f
setoperand opr, 6, 3 # seg# H ]x-s
setoperand opr, 9, 1 # weight OmR) W '
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate A3 |hFk
setoperand opr, 8, tar # tar ~DYv6-p%
Next dRD t.U!T
update WQ1~ 9#
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!! o'SZ sG
,p\ :Z3{ZH
[, )G\
二. 优化 n+XLZf#
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. \_w>I_=F
初步优化的结果如下: =h
Lw 1~
BHZCM^
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! 5SNa~
kC&
8*iIJ
三. 最终模型的建立和模拟 4 ru-qF
1) 布尔操作后的结果 R#^.8g)t
[ u.r]\[J
?~p]Ey}~9
2) 模拟, $%P?2g"j,
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 ! Enq2
3) 模拟结果: H-|%\9&{S
A. 光斑 W Y]
j
LS<S_`
B. 发散角 7H l>UX,|
j*' +f~ A
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. Bgvv6(i
