用ZEMAX设计简易LED准直镜 l<qxr.X
一. 初始解的构建 J nv91*>h8
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: TXy*- <#vR
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) Vw)\#6FL
n}?kQOg0/
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. |4-Ey! P
初始数据: <pPI:D@G
1) 几何体部分 ikm4Y`c
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; MK=:L
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. t/q\Ne\\,
x28B z*O
x{ZcF=4
2) 光源部分
NU_VUd2
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: )EcF[aO
steps=90 fT'A{&h|U
incr=90/steps #max angle is 90 degree 8qBw;A)
pi = 4*ATAN(1) w1s#8 :
dr = pi/180 8SKDL[rN
startobj=4 c?z% z&
For i,0,steps,1 GU"MuW`u2
angle = i*incr v8w N2[fC
oo=i+startobj %*r P d>*
InsertObject 1,oo @];Xbbw+c
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value orL7y&w(v:
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 } 10Dvt>+
SetNSCPosition 1,oo,4,angle R?]>8o,
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays LFh(.
}
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays /?by4v73P
tar = 0 [i&tE.7
opr = i+1 i&?~QQP`
InsertMFO opr oXz:zoNQ
setoperand opr, 11, "NSRA" d n5T7a~
setoperand opr, 3, oo # src# KXdls(ROP
setoperand opr, 6, 3 # seg# bg 7b!t1F
setoperand opr, 9, 1 # weight 7GPBn}{W
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate g=Qj9Z
setoperand opr, 8, tar # tar `d8$OC
Next ~%GUc
~
update ?DpMR/
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! @Yt[%tOF+
'rd{fe_g!
=>BT]WK>
二. 优化 oR3$A :!P=
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. eJ?SL MLY
初步优化的结果如下: JbG+ ysn
8B WLi5R[
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! C0kwI*)
67f#Z&r2k
三. 最终模型的建立和模拟 ^
*m;![$[
1) 布尔操作后的结果 >r{,$)H0
7e u7ie6
7]
~'8
2) 模拟, 2M|jWy _
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 #>!!#e!*
3) 模拟结果: N (F9vZOs
A. 光斑 N!btj,vx
n1!u
aUC
B. 发散角 McA,
TrHBbyqk
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. k deJ B-
