用ZEMAX设计简易LED准直镜 SpImd IpD
一. 初始解的构建 Cv@)tb
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: HB{'MBs
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) bZ_TW9mq
\%7fm#z6
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. I(Z\ $
初始数据: ):_@ i
1) 几何体部分 RRXp9{x`
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; BA2J dU
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. $H)Q UFyC
Rx.v/H
I J~j(.W
2) 光源部分 2e -`V5{)b
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: /wax5FS'I,
steps=90 DJ DQH \&
incr=90/steps #max angle is 90 degree tXqX[Td`0g
pi = 4*ATAN(1) m8;w7S7,j~
dr = pi/180 $_iE^zZaU^
startobj=4 ]B UirJ,2
For i,0,steps,1 O ,9^R
angle = i*incr [_nOo `
oo=i+startobj E%D T;1
InsertObject 1,oo ]
j8bv3
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value zP x R=0|
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 Gx8!AmeX
SetNSCPosition 1,oo,4,angle _- lE$
O
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays b*.aaOb
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays f9 \$,7F
tar = 0 BM/o7%]n
opr = i+1 - om9 Z0e
InsertMFO opr ^;'8yE/
setoperand opr, 11, "NSRA" ,:e~aG,B
setoperand opr, 3, oo # src# ?].MnwYo
setoperand opr, 6, 3 # seg# Q3(ulgl]
setoperand opr, 9, 1 # weight I8YUq
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate *g,ls(r\[
setoperand opr, 8, tar # tar 1C8xJ 6F
Next bY2R/FNL=
update F_ (~b
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!! Z3weFbCH
6e rYjq
In^mE(8YO
二. 优化 $TmEVC^ 0
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. v@soS1 V!
初步优化的结果如下: D>[Sib/@
O7Jux-E 1C
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! Xg96I: r'p
4hy -M>!D|
三. 最终模型的建立和模拟 5, ,~k=
1) 布尔操作后的结果 S )rr
CYLab5 A
Yu\ $Y0 {]
2) 模拟, R\5,H!V9n
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 Q $ }#&
3) 模拟结果: } Xo #/9
A. 光斑 {#qUZ z-
~c35Y9-5
B. 发散角 n2bhCd]j<b
6X*vCylI
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. >) u;X
