用ZEMAX设计简易LED准直镜 mEyJ
o|
一. 初始解的构建 x DD3Y{ K
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: o{f|==<t3#
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) B&ItA76
aVNBF`
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. 8QDs4Bv|
初始数据: xb1 i{d
1) 几何体部分 tpO MKh.`
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; rJ|Q%utYz
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. CZe0kH^ :{
YBq u7&
r~&"D#)sy
2) 光源部分 QV,X> !Nz
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: >qk[/\^O
steps=90 YNyaz\L
incr=90/steps #max angle is 90 degree i `U:uwW`
pi = 4*ATAN(1) (99P9\[p
dr = pi/180 a zF|L"-RP
startobj=4 t{Ck"4Cg
For i,0,steps,1 K<TVp;N
angle = i*incr _H@Y%"ZHJ6
oo=i+startobj yr?*{;
InsertObject 1,oo (hWr!(>C4]
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value " uf*?m3
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 sL rSi
SetNSCPosition 1,oo,4,angle Z]kk.@P
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays +y'V
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays Y7(E<1Yx
tar = 0 *y<Ru:D
opr = i+1 ilJeI@
InsertMFO opr Whp;wAz
setoperand opr, 11, "NSRA" | W4
\
setoperand opr, 3, oo # src# 0goKiPx
setoperand opr, 6, 3 # seg# )[_A{#&
setoperand opr, 9, 1 # weight #2l6'gWE0
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 6$c,#%Jt*
setoperand opr, 8, tar # tar tl9=u-D13@
Next M0VC-\W7f
update o>*v G
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! j}$dYbf$
:?W {vV
KzD5>Xf]4$
二. 优化 <{ !^
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. wgfy; #
初步优化的结果如下: AKs=2N> 7
lCT N
dW+=
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! ;]YQ WK
NJK?5{H'
三. 最终模型的建立和模拟 'D#iT}Vu
1) 布尔操作后的结果 / !J1} S
nn><
k"
ZfalB
2) 模拟, E/ %S0
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 7
+A-S9P)
3) 模拟结果: Zkl:^!*
A. 光斑 D~ _|`D5WK
e Bi P\
B. 发散角 \bAsn 89O
. C=&` ;Vs
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. 0=Jf93D5
