用ZEMAX设计简易LED准直镜 / q?g py
一. 初始解的构建 I"HA(
+G
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: yG,uD!N]|
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) 6-f-/$B
R dLk85<n
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. #E4|@}30`
初始数据:
V6fJaZ
1) 几何体部分 :O]US)VSj
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; axz.[L_elB
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. ? w@)3Z=u
z(1`I y
M
{ukQBu#}<
2) 光源部分 ev1 :0P
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: u4D rZ-v
steps=90 FM <`\ d'
incr=90/steps #max angle is 90 degree | *N;R+b
pi = 4*ATAN(1) Jo: S *D
dr = pi/180 __`6 W1
startobj=4 }N"YlGY\Yn
For i,0,steps,1 KxQMPtHstz
angle = i*incr zB'_YwW
oo=i+startobj hY|- l%2f
InsertObject 1,oo /&zlC{:G92
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value cue aOtD
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 gPIl:, d(
SetNSCPosition 1,oo,4,angle t@q==VHF
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays gB]jLe
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays T%w5%{dqJ
tar = 0 ?b\oM
v5y
opr = i+1 UvuA N:'
InsertMFO opr @x_0AkZU
setoperand opr, 11, "NSRA" L)" CE].
setoperand opr, 3, oo # src# +6:jm54
setoperand opr, 6, 3 # seg# xMFEeSzl>S
setoperand opr, 9, 1 # weight =Jswd
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate Gyb| {G_
setoperand opr, 8, tar # tar ~ "r(PCa@
Next $>rKm
update g1~wg$`S8S
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!! \6%`)p
I/go$@E"
I? _WV_T&
二. 优化 o,{]<Sm
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. 5),&{k!
初步优化的结果如下: '~zi~Q7M
_}tPtHPa/
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! 0 KA@ ]!
hP$5>G(3
三. 最终模型的建立和模拟 }H|'W[Q.
1) 布尔操作后的结果 ]rji]4s
.z^O y_S{
DC0O N`
2) 模拟, SNSHX2
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 0/uy'JvWru
3) 模拟结果: Y I2x*t!
A. 光斑 M,<UnAVP-
FIx|4[&>S
B. 发散角 \cK# /;a#
~Gl5O`w(
以上是一个简单的准直镜的构建. 采用ZEAMX的优化算法结果特定的建模完成该设计, 当然还可能存在诸多不足之处,但此思路可供参考. 也可以设计相似的透镜或变型. #X2wy$GTG
