用ZEMAX设计简易LED准直镜 ATewdq[C
一. 初始解的构建 sJYX[
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: 4[j) $!l`
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) ,\RC gc
?U Ib!k>
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了.
0d)n} fm
初始数据: Y mSaIf
1) 几何体部分 5S?Xl|8E
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; \s rOU|
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. "d*
CA~S$H\"
aq**w?l
2) 光源部分 fP*C*4#X
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: O4 URr
steps=90 qo ![ #s
incr=90/steps #max angle is 90 degree ../(gG9
pi = 4*ATAN(1) ~. SU$
dr = pi/180 ~$ Yuxo
startobj=4 "q8 'tN><
For i,0,steps,1 "lMWSCas
angle = i*incr $(hZw
oo=i+startobj 1 6{;24
InsertObject 1,oo ,peFNpi
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value t*$@QO
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 v8=MO:>{R
SetNSCPosition 1,oo,4,angle S+ x [1#r
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays \Bf{/r5x
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays * tqeq y-X
tar = 0 *V+fRN4 W
opr = i+1 }zLE*b,
InsertMFO opr +<#-52br\
setoperand opr, 11, "NSRA" g M.(BN
setoperand opr, 3, oo # src# +%^xz
1m
setoperand opr, 6, 3 # seg# ? -tw *2+
setoperand opr, 9, 1 # weight WocF ID:b
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate *9 xD]ZZF
setoperand opr, 8, tar # tar fe,CY5B{
Next IrK )N
update /$Jh5Bv
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!! ~Y$1OA8
Q0A1N [
e;v2`2z2
二. 优化 uDUS R+E>
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. <aS1 bQgaU
初步优化的结果如下: $~l :l[Zs
-R]S)Odml
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! pgarGaeq
^8*.r+7p
三. 最终模型的建立和模拟 _;+&'=6.[
1) 布尔操作后的结果 :2+ :(^l
3H2'HO
l,3tU|V
2) 模拟, 23m+"4t
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
C .Yz<?;S
3) 模拟结果: w\a#Bfcv
A. 光斑 0Oq1ay^
t `oP;
B. 发散角 auU{I y
nfEk ,(:
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. s4\2lBU?
