用ZEMAX设计简易LED准直镜 >uUbWKn3
一. 初始解的构建 <vj&e(D ^
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: LAvAjvRc
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) Zwq_&cJK
T&{EqsI=B
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. [`
i;gx[^
初始数据: jbg@ CA*=C
1) 几何体部分 ZBn f?fU
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; CE+\|5u
W
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. & 9O-!
K3@ UoR
w.V8-9{
2) 光源部分 `9F'mT#o/
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: vUCU%>F
steps=90 8d>OtDL a
incr=90/steps #max angle is 90 degree
k &rl%P
pi = 4*ATAN(1) &KD
m5p
dr = pi/180 ?HBc7$nW
startobj=4 ,0 ]) ]
For i,0,steps,1 E.BMm/WH
angle = i*incr N8!B2uPQ
oo=i+startobj AAs&wYp8Yh
InsertObject 1,oo <CH7jbK
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value <Siz5qQI4
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 0phGn+"R
SetNSCPosition 1,oo,4,angle . Bv;Zv
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays a{{([uZ
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays .E@yB`AR
tar = 0 )v' DQAL
opr = i+1 "rX`h
InsertMFO opr iveWau292
setoperand opr, 11, "NSRA" ap=_odW~p
setoperand opr, 3, oo # src# ` bg {\ .q
setoperand opr, 6, 3 # seg# z:acrQwJ?1
setoperand opr, 9, 1 # weight \BS^="AcpP
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate qUVV374N
setoperand opr, 8, tar # tar d_OHQ pfK
Next Qn6&M
update ni3^J5X W
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! WJhI6lu
qf'uXH
O1-Ne.$
二. 优化 4|*_mC
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. ;Bp uNB
初步优化的结果如下: VdYu| w ;v
_ I7 5[W!
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! 2vK{Yw
2N>:Gw N
三. 最终模型的建立和模拟 (m @({
1) 布尔操作后的结果 ] $Z aS\m
wG -X833\(
!d^5mati)T
2) 模拟, <b{ApsRJf
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 ]"F0"UH,
3) 模拟结果: 6o
{41@v(
A. 光斑 #Ig Y'L
9.>v
;:vL
B. 发散角 XN??^1{J}]
M$|^?U>cm
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. S _1R]n1/
