用ZEMAX设计简易LED准直镜 g~UUP4<$"
一. 初始解的构建 yGg,$WM
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: DoC(Z)o
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) PL{Q!QJK'
)'l*Tl
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. V8=Y@T,
初始数据: -st7_3
1) 几何体部分 1B*WfP~
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; kF7(f|*
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. Z -%(~
bbxLBD'
PiFD^w
2) 光源部分 E^w:KC2 @
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: a:~@CUD
>I
steps=90 D[O {(< 9
incr=90/steps #max angle is 90 degree 1e xl0]-
pi = 4*ATAN(1) \b[9e bME
dr = pi/180 yV)m"j
startobj=4 ,wwZI`>-
For i,0,steps,1 zb6 ju]2
angle = i*incr W:i?t8y\y
oo=i+startobj k\Q ,h75
InsertObject 1,oo >-E< n 8
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value $o@R^sJ
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 \qsw"B*tv`
SetNSCPosition 1,oo,4,angle Es 5
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays `SO|zz|'
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays =TR,~8Z|
tar = 0 :5GZ \Z8F
opr = i+1 Y}6n]n;uR
InsertMFO opr =Nz0.:
setoperand opr, 11, "NSRA" fIoIW&iy
setoperand opr, 3, oo # src# zr76_~B1u
setoperand opr, 6, 3 # seg# >k']T/%
setoperand opr, 9, 1 # weight (Lh#`L?x
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate Z,N$A7SBE
setoperand opr, 8, tar # tar ^"8G`B$r
Next df+t:a
update 6VD1cb\lF
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! 59 (U `X
fpM #XFj
0;sRJ
二. 优化 P[t$\FS
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. dsK&U\ej}
初步优化的结果如下: Ju@Q6J5
33:DH}
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! t?;T3k[RM
O?bK%P]ay
三. 最终模型的建立和模拟 Z.Rb~n&
1) 布尔操作后的结果 fYebB7Pv
~
aZedQc
K|W^l\L t
2) 模拟, ;??ohA"{5
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 OLq
0V3m
3) 模拟结果: p]W+ eT
A. 光斑 n)8Yj/5
6FfOH<\z6i
B. 发散角 >=ot8%.!,B
1;u4X `8
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. Hv#q:R8
