用ZEMAX设计简易LED准直镜 CwX?%$S
一. 初始解的构建 M[mYG _{J
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: %`&n ;K.c
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) !+PrgIp>
V pnk>GWD
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. ZxnPSA@%
初始数据: _ Lh0
1) 几何体部分 Df4O~j$U"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; kBR=a%kG
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. 8IlUb j
YP02/*'
ju m"T\
2) 光源部分 dA h cA.
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: }) -V,\
steps=90 y]jx-w c3O
incr=90/steps #max angle is 90 degree 6LDZ|K@
pi = 4*ATAN(1) uBbQJvL
dr = pi/180 b\(f>g[
startobj=4 L }*o8l`
For i,0,steps,1 uy<3B>3~.
angle = i*incr 5qnei\ ~
oo=i+startobj ,H7_eVLWR
InsertObject 1,oo 89&9VX^A
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 2X2Ax~d@
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 #7 O7O~
SetNSCPosition 1,oo,4,angle bPOPoq1#
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays Wa^Wn +r
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays -NwG'
U~
tar = 0 (10 t,n$
opr = i+1 ^&YtZjV
InsertMFO opr R@3HlGuRKw
setoperand opr, 11, "NSRA" E"E(<a
setoperand opr, 3, oo # src#
(sKg*G2
setoperand opr, 6, 3 # seg# G ky*EY
setoperand opr, 9, 1 # weight wMCMrv:
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate "> Qxb .Y}
setoperand opr, 8, tar # tar vX }iA|`#
Next pqO3(2F9
update >k"O3Pc@
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!! i\IpS@/{-v
bKS/T^UQ
*/K[ B(G
二. 优化 2@a 'n@-
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. )isS^O$qH
初步优化的结果如下: _K#7#qp2
_ooHB>sH
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! VzSkqWF/"
@TALZk'%
三. 最终模型的建立和模拟 la{?&75]
1) 布尔操作后的结果 J8~h Iy6]
w~B1TfqNo
_W(xO
|,M
2) 模拟, ;b [>{Q;
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 LE}`rW3
3) 模拟结果: )$^xbC#j`3
A. 光斑 _(f@b1O~
z\tY A
B. 发散角 5]*lH t
Byj fPb#
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. A/=cGE
