用ZEMAX设计简易LED准直镜 7g_]mG [6
一. 初始解的构建 ?6'rBH /w
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ?7{H|sI
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) $ImrOf^qt
qe5fek y
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. V^;jJ']
初始数据: Z1"v}g
1) 几何体部分 irjP>3_e
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; 4*$G & TX
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. ->N8#XH2=
NO :a;
W^"AU;^V56
2) 光源部分 m8.U &0
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+7PwBo%e
steps=90 <tioJG{OT
incr=90/steps #max angle is 90 degree u]OW8 rc
pi = 4*ATAN(1) ~g.$|^,.O/
dr = pi/180 |fo0
startobj=4 :,)lm.}]t
For i,0,steps,1 ({o'd=nO
angle = i*incr p) +k=b
oo=i+startobj JfPD}w
InsertObject 1,oo P9 Z}H( ?C
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value }\C- }
Q
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 6^DR0sO
SetNSCPosition 1,oo,4,angle iQ"XLrpl
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays Vx-7\NB
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays i&n'N 8D@
tar = 0 yq$,,#XDD=
opr = i+1 fum0>tff
InsertMFO opr ,cq F3
setoperand opr, 11, "NSRA" /7
Cn(s5 o
setoperand opr, 3, oo # src# -
|gmQG
setoperand opr, 6, 3 # seg# rXHv`k y
setoperand opr, 9, 1 # weight B/n[m@O
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 9 Y Bv|A
setoperand opr, 8, tar # tar "!EcbR
Next x,'!eCKN
update :<|<|qJWo
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!! ]~ Z6;
aCL!]4K84$
(P `3 @H
二. 优化 N
8-oY$*
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. SV(]9^ nW
初步优化的结果如下: 7hcNf,
E6 WA}_
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! ?^N3&ukkyo
nqf,4MR
三. 最终模型的建立和模拟 \7*`}&
1) 布尔操作后的结果 T' ~! 9Q
n..g~ $k
Y3=_ec3w
2) 模拟, LlSZr)X
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 OD_W8!-
3) 模拟结果: }C|dyyr
A. 光斑 9`9R!=NM
fYW6b[lI
B. 发散角 -ne Kuj
v En4L0D
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. &>Vf a
