用ZEMAX设计简易LED准直镜 R/<=mZ
一. 初始解的构建 7-9;PkGG.A
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成:
H=zN[M U
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) }Pg'
vJW
t&814Uf&\
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. ? Ekq6uz\)
初始数据: .Tm- g#
1) 几何体部分 iIU(
C.I
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; voR fjsS~
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 }u E0Z,
n'64;J5
A1,4kqmE
2) 光源部分 liNON
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: Wm6dQQ;Bj
steps=90 ?'~;Q)
incr=90/steps #max angle is 90 degree t,vTAq.))
pi = 4*ATAN(1) sdF3cX
dr = pi/180 :+kUkb-/
startobj=4 8g5V,3_6
For i,0,steps,1 ^)cM&Bx t%
angle = i*incr U
\ Dca&=
oo=i+startobj &?$ \Y,{
InsertObject 1,oo ~!
Lw1]&
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value @&/\r
7
'
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 *=^[VV!
SetNSCPosition 1,oo,4,angle ,e ELRzjl
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays cy:;)E>/
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays owMuT^x?
tar = 0 I>m;G
`
opr = i+1 fJ :jk6@
InsertMFO opr S.fXHt Sx
setoperand opr, 11, "NSRA" 2v|qLf e1
setoperand opr, 3, oo # src# A. N z_!
setoperand opr, 6, 3 # seg# +IsWI;lp
setoperand opr, 9, 1 # weight [n<.fw8$b
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate >
I%zd/q?
setoperand opr, 8, tar # tar <jL#>L%%
Next iH _"W+dq
update [oHOHp/V
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!! w:tGPort
$wXih#7
0P:F97"1,
二. 优化 59qnE Ii
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. /2: Q6J
初步优化的结果如下:
,(hY%M&\
u -/3(dKt
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! er\:U0fr#@
(j`l5r#X#/
三. 最终模型的建立和模拟 [xS5z1;
1) 布尔操作后的结果 }@4| 7
'?L%F{g/9
F0: &> '}
2) 模拟, 4O Zy&,
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 xf U hS t
3) 模拟结果: 9t\
[N/
A. 光斑 i~AJ.@
#
:,=Fx</H
B. 发散角 >huq t|S*9
G\IocZ3Gz
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. B(E tXB9
