用ZEMAX设计简易LED准直镜 0nG&
LL5
一. 初始解的构建 G74<s D
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: v]Pw]m5=U
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) K\=bpc"Fy
cb|`)"<HN
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. >8 VfijK
初始数据: Cg8{NNeD
1) 几何体部分 W= PDOzB>K
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;
X!nI{PE
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. d ID] {
u;1#eP\;
st'Y j
2) 光源部分 V ;"?='vVe
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: }me]?en_Ra
steps=90 e Hd{'J<
incr=90/steps #max angle is 90 degree Br1JZHgA
pi = 4*ATAN(1) )bPwB.} kq
dr = pi/180 st/T b/
startobj=4 uqX"^dn4u
For i,0,steps,1 (Q#ArMMORI
angle = i*incr $(#o)r>_R
oo=i+startobj `[57U,v
InsertObject 1,oo a5]~%xdK
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value (#\3XBG
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 ]wdudvS@6r
SetNSCPosition 1,oo,4,angle plb 'EP>e
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 75I* &Wl
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays =]U[
tar = 0 +-
c#UO>
opr = i+1 y#YCc{K
[
InsertMFO opr K31Fp; K
setoperand opr, 11, "NSRA" E5-8tHV
setoperand opr, 3, oo # src# ^
chlAQz(
setoperand opr, 6, 3 # seg# L$l o5
setoperand opr, 9, 1 # weight !OC?3W:^_
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate e[>(L% QV+
setoperand opr, 8, tar # tar |I85]'K9a
Next 2!{ CNt.-
update 8Bo'0
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!! kX5v!pm[
yd# 4b`8U`
P8z + +h
二. 优化 JFR,QUT
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. 0`,a@Q4
初步优化的结果如下: "2Js[uf
_aa3Qw x
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! )<-kS
ctH`71Y
三. 最终模型的建立和模拟 #^xiv/ sV
1) 布尔操作后的结果 LW ntZ .
$].< /
C0KP,JS&
2) 模拟, tdZ: 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 eEezd[ p
3) 模拟结果: m' z <d
A. 光斑 mbJ#-^}V
z }u
B. 发散角 u+XZdV
wjKW 3
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. ?%*Zgk!l7
