用ZEMAX设计简易LED准直镜 (n=9c%w
一. 初始解的构建 6xH;: B)d
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: j4;Du>obQ
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) Ci~f#{
}m6f^fs}
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. O( VxMO
初始数据: :KEq<fEI
1) 几何体部分 tNK^z7D m
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; "\}b!gl$8
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. ~Fy`> *
8y$5oD6g9
r5o@+"!
2) 光源部分 `-VG ?J
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: i<%m Iq1L
steps=90 L-#e?Y}$J
incr=90/steps #max angle is 90 degree oJ ^C ]E
pi = 4*ATAN(1) r"R(}`<,
dr = pi/180 \B_i$<Sz
startobj=4 wGg0 hL
For i,0,steps,1 = 0 ,|/1~
angle = i*incr 5XDgs|8
oo=i+startobj c$9sF@K?
InsertObject 1,oo R"@7m!IA
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value hM?`x(P
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 o`idg[l.
SetNSCPosition 1,oo,4,angle H4t)+(:D '
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 7 0_} S*T
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays _ w/_(k
tar = 0 .}o~VT:!?Y
opr = i+1 ".gNeY6)x
InsertMFO opr 6Lb {r4^
setoperand opr, 11, "NSRA" alFNSRY
setoperand opr, 3, oo # src# FC{})|yh
}
setoperand opr, 6, 3 # seg# j1/+\8Y
setoperand opr, 9, 1 # weight IroPx#s:i
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate )i;un.
setoperand opr, 8, tar # tar 0Z"s_r }h
Next bl=ku<}@
update ` x COR
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!! 1B 5:s,Oyj
W RF.[R"
O $^xkv5.
二. 优化 iox bf6{
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. OVZP x%a
初步优化的结果如下: vB.l0!c\e_
zVw :7-
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! 3f"C!l]Xu
`{[RjM`
三. 最终模型的建立和模拟 SrF x_n
1) 布尔操作后的结果 b]T@gJ4H=
X3<K 1/<
nob0T5G
2) 模拟, \Wr,<Y
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 J/ vK6cO\
3) 模拟结果: D SvmVI
A. 光斑 *$S# o#5
yrnv!moc%t
B. 发散角 -U >y
iPvuz7j=h
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. Q,gLi\siI
