用ZEMAX设计简易LED准直镜 -Y5YCY!`
一. 初始解的构建 g/fp45s
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: "FD<^
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) \ 65vfE~ O
(jD'+ "?
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. ^\xCqVk_R
初始数据: !3O,DhH>MC
1) 几何体部分 ay!6 T`U`
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; 0[_O +u
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. ;P 0,60
BT
y]!%r'
WRN8#b
2) 光源部分 ~xsb5M5
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: tg4LE?nv
steps=90 g6x/f<2x
incr=90/steps #max angle is 90 degree fzq'S]+
pi = 4*ATAN(1) d m/ -}
dr = pi/180 ,(1vEE[9-
startobj=4 5P5A,K
For i,0,steps,1 H5F\-&cq
angle = i*incr 5i}CzA96
oo=i+startobj _stI?fz*4k
InsertObject 1,oo w ! =_
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 0:7v/S!:
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 +xo yKP!
SetNSCPosition 1,oo,4,angle \}]=?}(
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 60Xl.
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays FF~on06!
tar = 0 y\r^\ S9%
opr = i+1 ,)B~cic'u
InsertMFO opr Huc3| ~9
setoperand opr, 11, "NSRA" Cy`<^_i
setoperand opr, 3, oo # src# WcV\kemf
setoperand opr, 6, 3 # seg# Zi2Eu4p l{
setoperand opr, 9, 1 # weight Mm:a+T
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate E-5ij,bHv3
setoperand opr, 8, tar # tar Qd&d\w/
Next rw40<SS"Z
update 02]8|B(E90
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!! 8.q13t !D
, u8ZS|9
xr7-[)3Q $
二. 优化 : pE-{3I
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. i4{ /
初步优化的结果如下: &UJ Ty '
14@q $}sf
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! )eTnR:=
(IO \+
三. 最终模型的建立和模拟 9^b7jw
1) 布尔操作后的结果 |)|vG_
@SF" )j|
1%]{0P0?[
2) 模拟, (F4d Fh
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 'aSZ! R
3) 模拟结果: oJ4mxi@|#
A. 光斑 P@! Q1pr
1A)wbH)
B. 发散角 0IT20.~
dZ;~b(CA
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. b6?Xo/lJ.
