用ZEMAX设计简易LED准直镜 o)p[
C
一. 初始解的构建 6< >SHw
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: Co[n--@C
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) TW2Z=ks=
c_Tzyh7l4
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. ^4 8\>-Q\
初始数据: !!*;4FK"q
1) 几何体部分 > T QZk4$
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; ogJ<e_ m
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. yhwy>12,K
v&r=-}z2!
` .[ 8$
2) 光源部分
$ W R?
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: uOre,AQR
steps=90 5j`v `[B;
incr=90/steps #max angle is 90 degree {"jd_b&
pi = 4*ATAN(1) <wa(xDBw
dr = pi/180 [IMQIX
startobj=4 R^6Zafp
For i,0,steps,1 ~z`/9 ;
angle = i*incr '#<> "|
oo=i+startobj ; y OD
InsertObject 1,oo y1#O%=g
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value ]L8q
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 .it2NS
SetNSCPosition 1,oo,4,angle {_(+>v"eJ
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays ,VWGq@o%
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays 7*;^UqGjz
tar = 0 h R~v
opr = i+1 "wINBya'M
InsertMFO opr l&Q!mU}
setoperand opr, 11, "NSRA" &[~[~m|
setoperand opr, 3, oo # src# N+J>7_k
setoperand opr, 6, 3 # seg# fhr-Y'
setoperand opr, 9, 1 # weight ;ct U&`
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate (Q_2ODKo
setoperand opr, 8, tar # tar Y"*:&E2)r
Next G0/>8_Q>Nr
update Z/7dg-$?'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!! |xeE3,8
{ *$9,
fI]b zv;
二. 优化 mW +tV1XjG
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. 0+j}} ;
初步优化的结果如下: s!de2z
wS%zWdsz
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! 4TVwa(cB
Ji A'BEJN
三. 最终模型的建立和模拟 W>/UBN3
1) 布尔操作后的结果 az2X c h]
="dDA/,$VS
\iga Q\~
2) 模拟, gc,Ps
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 M _ (2sq
3) 模拟结果: e "n|jRh
A. 光斑 %E.S[cf%8&
U0IE1_R
B. 发散角 N,|r1u 9X#
~K` 1
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. O,i rpQ
