用ZEMAX设计简易LED准直镜 C# IV"Pkq
一. 初始解的构建 },G6I uH%
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: h}r64<Y2{
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) ovJwo r
0V6gNEAUg
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. ]FV,}EZ
初始数据: Xr'Y[E [
1) 几何体部分 F_0vh;Jo
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; v&6I\1
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. 60p*$Vqy
:H($|$\h
&U/7D!^X
2) 光源部分 A (z
lX_
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: N T+%u-
steps=90 s8;/'?K
incr=90/steps #max angle is 90 degree @9S3u#vP
pi = 4*ATAN(1) t Dn{;E D<
dr = pi/180 -DD2
startobj=4 46`(u"RP
For i,0,steps,1 9>,$q"M }?
angle = i*incr ?/"Fwjau
oo=i+startobj &`"Q*N2{
InsertObject 1,oo A'Q=Do E
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value &L6xagR7M
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 %%`Q5I
SetNSCPosition 1,oo,4,angle trD-qi
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays <j
CD^
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays &ru 2&Sz
tar = 0 o"h * @.
opr = i+1 17IT: T,'
InsertMFO opr _Q&O#f
setoperand opr, 11, "NSRA" x [XN;W&
setoperand opr, 3, oo # src# d C&{zNG
setoperand opr, 6, 3 # seg# H{&o _
setoperand opr, 9, 1 # weight H|V q
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 2R W^Nqc9
setoperand opr, 8, tar # tar c:;m BS>~
Next ~n)gP9Hv
update VE_% /Fs,
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!! fMg3
,V$PV,G
lawjGI
二. 优化 6: PQkr
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了.
~lg1S
初步优化的结果如下: W=Y?_Oz
b
\pjjb[
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! mv%Zh1khn/
ZAK NyA2
三. 最终模型的建立和模拟 L H>oG$a
1) 布尔操作后的结果 z
x e6M~+
V s /Z8t
E05RqnqBn0
2) 模拟, {3 V%
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 qRV5qN2{XY
3) 模拟结果: Os1o!w:m5
A. 光斑 8[2.HM$Y
]J`yh$a
B. 发散角 drv"I[}{A
zxo0:dyw7
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. ^
W/,Z`
