用ZEMAX设计简易LED准直镜 =g?k`v p
一. 初始解的构建 }$#PIyz
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: M:oZk&cs
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) %v[KLMo'(
ucFfx ar"
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. 6Oy6r
初始数据: 36}&{A
1) 几何体部分 's$/-AV
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; Y?:" nhN
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. T>w;M?`9K
rW+}3] !D/
P?Kg7m W
2) 光源部分 /]2I%Q
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: ) .W0}
steps=90 cXK.^@du
incr=90/steps #max angle is 90 degree ]3uj~la
pi = 4*ATAN(1) | k]fY*z(
dr = pi/180 dte- 2?%~j
startobj=4 w`[`:H_z
For i,0,steps,1 e8{!Kjiz
angle = i*incr -fOBM 4
oo=i+startobj gUme({h&|
InsertObject 1,oo Mg&<W#$K
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value T1;>qgp4b
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 &U\//
SetNSCPosition 1,oo,4,angle .M0pb^M
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays b1yS1i
D
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays o0TB>DX$`
tar = 0 %`lLX/4 ~
opr = i+1 3e1%G#fu
InsertMFO opr w@H @[x
setoperand opr, 11, "NSRA" 6u xF<
setoperand opr, 3, oo # src# I7W?}bR*6
setoperand opr, 6, 3 # seg# f / U~X;
setoperand opr, 9, 1 # weight |{La@X
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate FBa- gm<9
setoperand opr, 8, tar # tar z pg512\y
Next
M,we,!B0
update rVwW% &
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!! Tn?D~?a*O
ld#YXJ;P.k
)lP(is FP
二. 优化 NT{ 'BJ
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. g`4WisL1n
初步优化的结果如下: {dlG3P='`f
ps*iE= D
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! O;.DQ
$F6GCM3Cx
三. 最终模型的建立和模拟 @XVx{t;g2
1) 布尔操作后的结果 ?O0,) hro
@]L $eOV_
HBA|NV3.
2) 模拟, @eYD@!
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 o1H6E1$=
3) 模拟结果: w I[Hoi
V
A. 光斑 fONycXM]
,My'_"S?
B. 发散角 B^.:dn
uM9Gj@_
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. _p<wATv?7t
