用ZEMAX设计简易LED准直镜 ,t"?~Hl".
一. 初始解的构建 EW$.,%b1
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: p:*)rE
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) Z~&$s
IUB#Vdx
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. mGss9eZa
初始数据: 1k= w 9
1) 几何体部分 5<Ly^Na:
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; 9|kc$+(+6
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. :% _*C09
vJybhdvP
U/hf?T;
2) 光源部分 Ll "
Kxg
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: YkOl@l$D
steps=90 OZDd
incr=90/steps #max angle is 90 degree 9'1XZpM1
pi = 4*ATAN(1) vBFMne1h
dr = pi/180 gLm ]*
startobj=4 T0:%,o
For i,0,steps,1 }> q%##<n
angle = i*incr %pikt7,Z~
oo=i+startobj QCm93YZs6E
InsertObject 1,oo K1S:P( S
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value Z2Q'9C},m
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 F0 .Rv):
SetNSCPosition 1,oo,4,angle v'0WE
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays caG5S#8-"
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays $#z
` R;
tar = 0 c(@(j8@S
opr = i+1 Fe
r&X
InsertMFO opr SRU }-
setoperand opr, 11, "NSRA" [-ONs
setoperand opr, 3, oo # src# Th\w#%'N
setoperand opr, 6, 3 # seg# h>w(Th\H
setoperand opr, 9, 1 # weight r6JQRSakR
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate Yz%A K p
setoperand opr, 8, tar # tar ~J~@mE2ks
Next =nVEdRU
update B//2R)HS
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! A7`+XqG
-0I]Sm;$
VVd9VGvh
二. 优化 =3~5I&
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. +#;t.&\80N
初步优化的结果如下: Gy]ZYo(
Jw+k=>
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! QPD[uJ(I
]'.D@vFGO
三. 最终模型的建立和模拟 "dkDT7
1) 布尔操作后的结果 /v <FH}
iBqxz:PHN(
bjL8Wpk
2) 模拟, h!~Qyb>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 b] EC+.
3) 模拟结果: @ K=:f
A. 光斑 :@~Nszlb
qS9z0HLE
B. 发散角 5bj9S
OM Y^'g%w
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. Kggc9^ 7
