用ZEMAX设计简易LED准直镜 \n_7+[=E
一. 初始解的构建 K Ggt Eh|
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: {-5)nS^_
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) )w].m
)q<VZ|V
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. 2?
E;(]dQ
初始数据: P`Zon
1) 几何体部分 6m&GN4Ca
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; F+*E}QpM
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. NCk-[I?R
URVW5c
T.#_v# oM
2) 光源部分 s ~,!E
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: nDn+lWA=g
steps=90 fS} Eu4Xe
incr=90/steps #max angle is 90 degree xiW}P% bf
pi = 4*ATAN(1) R V#w 0 r
dr = pi/180 7Ydqg&
startobj=4 -(57C*#ap
For i,0,steps,1 |e8A)xM]wC
angle = i*incr Vs A_ x
oo=i+startobj :/6:&7s
InsertObject 1,oo og$dv
23
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value t_^cqEr
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 q!&:y7O8
SetNSCPosition 1,oo,4,angle oxFd@WV5
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays e[k\VYj[
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays J*g<]P&p0
tar = 0 4=q4_ \_T
opr = i+1 wPghgjF{
InsertMFO opr em'3 8L|(
setoperand opr, 11, "NSRA" #p"F$@N
setoperand opr, 3, oo # src# Tx ?s?DwC
setoperand opr, 6, 3 # seg# KUW )F
setoperand opr, 9, 1 # weight f$ /C.E
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate :V8oWMY
setoperand opr, 8, tar # tar }!g$k
$y
Next LZ#A`&qUd
update 2s2KI=6
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! r(]G d`]
\.P'8As
!@gjIYq_Y
二. 优化 f[zKA{R
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. F\+9u$=
初步优化的结果如下: 937<: zo:
"7 alpjwb
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":^:i'M
\(Dm\7Q.
三. 最终模型的建立和模拟 #) D$\0ag
1) 布尔操作后的结果 'o]}vyz;
B%Oi1b O
Jv2V@6a(
2) 模拟, 3rh t5n2 -
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 g 7%vI8Y)@
3) 模拟结果: ygm=q^bV]s
A. 光斑 YbV ZK4
;XY#Jl>tg
B. 发散角 {KqW<X6Hp
@)ozgs@e
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. "gpfD-BX
