用ZEMAX设计简易LED准直镜 e2k4 [V
一. 初始解的构建 Il{^
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1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: L\ }Pzxn
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)
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Re*| $r#
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. k G)2%
初始数据: b4C fd?'
1) 几何体部分 Mny'9h sl
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; F&QTL-pQW
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. <t{?7_ 8
" F -Y^
%M{k.FE(
2) 光源部分 ~n[b^b
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: *O@sh
steps=90 A3AP51
!
incr=90/steps #max angle is 90 degree v@8S5K J
pi = 4*ATAN(1) &P
8!]:
dr = pi/180 hCzjC|EO~
startobj=4 W.A1m4l58R
For i,0,steps,1 E@w[&#
angle = i*incr LBiow d[
oo=i+startobj ^
<qrM
InsertObject 1,oo [N)#/ 6j
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value GS\%mPZ
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 1GtOA3,~;-
SetNSCPosition 1,oo,4,angle E:
9o;JU
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays F =XF]
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays T8n-u b<
tar = 0 1~ %o}+#-
opr = i+1 I4)Nb WQ
InsertMFO opr +}Xr1fr{jw
setoperand opr, 11, "NSRA" e:N7BZl'c9
setoperand opr, 3, oo # src# mZwi7s&u
setoperand opr, 6, 3 # seg# * R%.a^R
setoperand opr, 9, 1 # weight I[#U`9Dt
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 4s9c#nVlu
setoperand opr, 8, tar # tar /b.$jn qL
Next D" L|"qJ
update ZP"yq6!i
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!! $#5klA
n`]l^qE
FbveI4
二. 优化 B4Q79gEh=
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. bA9CO\Pp`
初步优化的结果如下: tG/a H% 4S
8QV t,
'I
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! O - G1})$
X E 9)c
三. 最终模型的建立和模拟 |U#DUqw
1) 布尔操作后的结果 R1}IeeZO?&
!g8* r"[UJ
=f>HiF
2) 模拟, @7-= zt+f
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 $,TGP+vH
3) 模拟结果: q69H ^E=
A. 光斑 ?cJY
B)
Q:mZ" i5
B. 发散角 1!!\+
c2*
3 4SA~5
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. `\!X}xiWd
