用ZEMAX设计简易LED准直镜 %-1-y]R|
一. 初始解的构建 J z<-B
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: /H3z~PBa
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) Lyo!}T
6?i]oy^X]p
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. '{*{
初始数据: j*Uz.q?
1) 几何体部分 3CcCcZ9I
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; o^+2%S`]
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. !LJE o> D
kD;1+l Nz
Cw$ 0XyO
2) 光源部分 1*U)\vK~
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: /o L &
<e
steps=90 #!?jxfsFa
incr=90/steps #max angle is 90 degree B! +rO~
pi = 4*ATAN(1) )SU\s+"M
dr = pi/180 4*Uzomb?q
startobj=4 w}|XSJ!
For i,0,steps,1 %B}<5iO
angle = i*incr m#K)%0
oo=i+startobj L h@0|k
InsertObject 1,oo )_C+\K*
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value amTeT o]Tg
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 j)nL!":O
SetNSCPosition 1,oo,4,angle U_Jch i,!
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays Jn7T5$pJ
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays IN8G4\r
tar = 0 \1Xr4H
u
opr = i+1 Xfc+0 $U@
InsertMFO opr %8O1 sF
setoperand opr, 11, "NSRA" HOaNhJ{7D
setoperand opr, 3, oo # src# ]SC|%B _*
setoperand opr, 6, 3 # seg# /9pN.E
setoperand opr, 9, 1 # weight O*7vmPy
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate -=cxUDB
setoperand opr, 8, tar # tar ~] &yHzp2
Next 0Ra%>e(I^
update ]4ib ^R~Z
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! 38GkV.e}$
O=[ Q >\p
R 7h^
@
二. 优化 I q?n* P$
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. bey:Qj??
初步优化的结果如下: jn4|gQ
J`]9 n>G
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! Z;O!KsJ
pwH*&YU
三. 最终模型的建立和模拟 < z#.J]
1) 布尔操作后的结果 7@&mGUALO
J8- K
.p =OAh<
2) 模拟, gR+P !Eow
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 ;hPVe _/
3) 模拟结果: kQ]4 Bo
A. 光斑 H_ a ##z
H u9nJ
B. 发散角 1N_T/I8_F
{)iiu
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. k8\ KCKql
