用ZEMAX设计简易LED准直镜 Txl|F\nK`
一. 初始解的构建 n5oX 51J
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: tZx}/&m-
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) 3_9CRE ZCl
TC2%n\GH*
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. } tBw<7fe
初始数据: <5Ll<0
1) 几何体部分 ukVBC"Ny
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; -awG1 4%
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:l y.
]1zud
-ON-0L
2) 光源部分 FSz<R*2
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: ;"#y HP`
steps=90 R'vNJDFY
incr=90/steps #max angle is 90 degree R-<8j`[0
pi = 4*ATAN(1) 1he5Zevm}
dr = pi/180 KiFTj$w,
startobj=4 CAx
eJ`Q
For i,0,steps,1 _E8Cvaob
angle = i*incr }/\`'LQ
oo=i+startobj C[jX;//Jiu
InsertObject 1,oo 8mLW^R:`
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value Al@. KTK
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 ~z]VDEJ{q
SetNSCPosition 1,oo,4,angle yJ ]Va $M
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays >z/.8!#Q
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays ]t& ^o **
tar = 0 F&+qd`8J
opr = i+1 t ,r: = '
InsertMFO opr GL-b})yy
setoperand opr, 11, "NSRA" Z'uiU e`&
setoperand opr, 3, oo # src# O&y`:#
setoperand opr, 6, 3 # seg# tcRJ1:d
setoperand opr, 9, 1 # weight n'q:L(`M
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate ;!=i|"P G
setoperand opr, 8, tar # tar Ahba1\,N$
Next s V5" ) /~
update oP4+:r)LKD
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!! |*b- m k
$%M]2_W(
UU[z\^w| E
二. 优化 &%@O V:C
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. -&]!ig5v
初步优化的结果如下: Jd v;+HN[
~Ma r
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! f)a0 !U 44
wD$UShnm9-
三. 最终模型的建立和模拟 7hu7r WY`E
1) 布尔操作后的结果 FIVC~LDd
x H=15JY1W
Fsx<Sa
2) 模拟, cPAR.h,b?
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 }a9G,@:k
3) 模拟结果: u3,O)[qV
A. 光斑 |#SZd Xg
Ok\X%avq
B. 发散角
q~W:W}z
`]@=Hx(
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. u-:3C<&>
