用ZEMAX设计简易LED准直镜 Pqx=j_st
一. 初始解的构建 ^P(HX
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: naW}[y*y;
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) %]RzC`NZ
z_CBOJl#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. GXJJOy1"!
初始数据: bQEQH qY5
1) 几何体部分 7_n@iUG2n
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; xs+MvXTC
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!Q
`fc2vaSH =
+*~?JT
2) 光源部分 !Vv$
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: EivZI<<a
steps=90 XEY((VL0
incr=90/steps #max angle is 90 degree !SKEL6~7
pi = 4*ATAN(1) ,`)!K}2
dr = pi/180 d|w% F=
startobj=4 G S4!c8>
For i,0,steps,1 lRX*\ M\`
angle = i*incr [gQ* y~N
oo=i+startobj &3'II:x(
InsertObject 1,oo jvCk+n[
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value qGr(MDLc
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 n"- cX)
SetNSCPosition 1,oo,4,angle ~ g~z"!K
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays aZ@Ke$jD
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays dEJ>8e8
tar = 0 -D`*$rp,
opr = i+1 X#Ajt/XQ
InsertMFO opr '$UlJDZ
setoperand opr, 11, "NSRA" _Z@- q
setoperand opr, 3, oo # src# x$ ? {)EY
setoperand opr, 6, 3 # seg# ] +LleS5
setoperand opr, 9, 1 # weight a&M {y
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate } | (KI
setoperand opr, 8, tar # tar % 7z
Next "#qyX[\
update Tr-gdX ;
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!! nkSYW]aQ1g
K.dgQ-v n
%, XyhS5[o
二. 优化 wBA[L}
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. < pK 72
初步优化的结果如下: U8\[8~Xftn
)CSb\
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! I.euuzBgA
e{>X2UNW
三. 最终模型的建立和模拟 ]b-Z;Nce
1) 布尔操作后的结果 `/Zi=.rr
A|O7W|"W
mflH &Bx9
2) 模拟, ry/AF
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 W]4Gs;
3) 模拟结果: JD^(L~ n]
A. 光斑 %mAgE\y25
2$jTj<.K
B. 发散角 > 't= r
`s Az1/N
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. YJ'h=!p}G
