用ZEMAX设计简易LED准直镜 Kw -gojZ
一. 初始解的构建 @$l G@I,[
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: O?)3VT*
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) bW$J~ ynM
uZ M{BgXXD
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. ZZ k=E4aae
初始数据: rQ k<90Ar
1) 几何体部分 *-MM< |Qt
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; C3eR)Yh
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. e9 1aK
{/"2Vk<H8
w,w{/T+B
2) 光源部分 9bP^`\K[N
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: L0* nm.1X
steps=90 ^oVs+ vC
incr=90/steps #max angle is 90 degree 0KYEb%44
pi = 4*ATAN(1) {aY%gk?y#>
dr = pi/180 p!>oo1&
startobj=4 -}=i 04^
For i,0,steps,1 G;&-\0>W
angle = i*incr m5L-67[sB
oo=i+startobj G"\`r* O
InsertObject 1,oo %C$ % !C
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value _jJPbKz
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 M*z~gOZ
SetNSCPosition 1,oo,4,angle .Si,dc\
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays %70~M_
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays H$@`,{M629
tar = 0 N03HQp)g
opr = i+1 7l'6g g
InsertMFO opr s~>d:' k7|
setoperand opr, 11, "NSRA" 9F4Dm*_<
setoperand opr, 3, oo # src# ko Z
setoperand opr, 6, 3 # seg# z*kutZ:6Y
setoperand opr, 9, 1 # weight T,]7ICF#
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate (^@ra$.
setoperand opr, 8, tar # tar bLe <G
Next |(pRaiJ
update V^JV4 `o
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!! E_k$W5
dls
ss\c^M
vV[eWd.o6M
二. 优化 g6Q !8
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. QrfG^GID
初步优化的结果如下: L{hnU7 sY
I|>^1kr8w
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! yHs- h
`wus\&!W
三. 最终模型的建立和模拟 MZlk0o2
1) 布尔操作后的结果 \]=7!R Q\
FO!]P
?0)&U
2) 模拟, \=uKHNP?#
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 4"{ooy^Q
3) 模拟结果: O J/,pLYu
A. 光斑 G]fRk^~
MP_'D+LS
B. 发散角 G s 9:6
VG,u7A*Z#
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. RnhL<
Ywu
