用ZEMAX设计简易LED准直镜 :TU|:2+
一. 初始解的构建 "a)6g0gw
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: iibG$?(
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) hU""YP ~y
ce\d35x!
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. qX-ptsQ
初始数据: 4n1g4c-
1) 几何体部分 b!@PS$BTxq
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; d#0:U
Y% ~
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. 6 P{^j
X>[i<ei
T06(Q[)
2) 光源部分 3@I0j/1#k1
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: $o?U =
steps=90 ae s k.
incr=90/steps #max angle is 90 degree )*]A$\Oc[
pi = 4*ATAN(1) rpR yB9
dr = pi/180 X!Z)V)@J8
startobj=4 Rsfb?${0G
For i,0,steps,1 {h+8^
angle = i*incr Pz2 b
oo=i+startobj }(t`s
InsertObject 1,oo t<##0#xS.
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 1p. c6[9 -
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 eT".psRiC
SetNSCPosition 1,oo,4,angle GP%V(HhN
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays w1)Tn GT
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays @v lP)"
tar = 0 4 [$:KGh3
opr = i+1 ;98 &5X\u<
InsertMFO opr %v8 &
setoperand opr, 11, "NSRA" }i~k:kmV
setoperand opr, 3, oo # src# (kL aXayn
setoperand opr, 6, 3 # seg# $os]$5(
setoperand opr, 9, 1 # weight V6][* .i!9
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate [LnPV2@e
setoperand opr, 8, tar # tar QXZXj#`
Next ^Lgvey%
update :'DyZy2Fd
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! x
7by|G(
H[~ D]RG}'
h:8P9WhWF
二. 优化 -O *_+ 8f
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. uB
I/3aQ
初步优化的结果如下: 7~XC_ Yc1
rC-E+%y
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! |eu 8;~A
^+P.f[
三. 最终模型的建立和模拟 '8;bc@cE
1) 布尔操作后的结果 ;W?#l$R
I8gNg
Z
U4!KO;Jc
2) 模拟, ?y- ^Fq|h
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 H
d|p@$I
3) 模拟结果: _c>ww<*3
A. 光斑 F\D iT|?}
:01d9|#
B. 发散角 yI:
;+K
r /sSkF F
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. `}?;Ow&2CY
