用ZEMAX设计简易LED准直镜 ik|-L8
一. 初始解的构建 Uawpfgc}
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: wfvU0]wk}
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) 0n ~ Zz
yL^UE=#C_
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. +(D$9{y
初始数据: 8l?piig#
1) 几何体部分 !|q<E0@w\
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; zOEY6lAwI
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. SjjI r ^
1p v}]&X
H+}"q$
2) 光源部分 0,s$ T2
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: ' /Bidb?
steps=90 m]_FQWfet
incr=90/steps #max angle is 90 degree ;? }l
pi = 4*ATAN(1) g>d;|sK
dr = pi/180 2-zT$`[]J
startobj=4 /<CSVJ_r
For i,0,steps,1 ]W0EVf=,k
angle = i*incr 0c.s
-
oo=i+startobj ~m1P_`T
InsertObject 1,oo H_ !4>G@
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value VN0mDh?E
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 SYeadsvF
SetNSCPosition 1,oo,4,angle xt'tL:d
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays vB37M@wm
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays fl
Jp4-nx
tar = 0 {Y}dv`G#Iu
opr = i+1 P X;Ed*y
InsertMFO opr 2Nxm@B` {
setoperand opr, 11, "NSRA" ,< <4*
setoperand opr, 3, oo # src# \ 6 EKgC1
setoperand opr, 6, 3 # seg# 2,vB'C AI
setoperand opr, 9, 1 # weight t:JI! DR
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate ]J9cVp
setoperand opr, 8, tar # tar k+V6,V)my
Next Ov-b:l H
update 2eeQ@]Wj[Z
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! G5dO 3lwq
Hv]7e|
d0hhMx6$
二. 优化 S1 _6C:^k
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. wdzOFDA
初步优化的结果如下: K x"<J@
G>YAJ o
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! T{]~07N?
4RKW
三. 最终模型的建立和模拟 VN4yn| f/
1) 布尔操作后的结果 L.xZ_ 6
Vh3 Ijn
2 ;L|y._`w
2) 模拟, E ^_w I>
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 IdIrI
3) 模拟结果: p
<eC<dtu
A. 光斑 41#w|L
\
C
]Si|D
B. 发散角 @4%L36k
=k 3!RW'
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. 5e p /h5*/
