用ZEMAX设计简易LED准直镜 JA(M'&q4
一. 初始解的构建 "H"4]m1Wc
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: DI,8y"!5
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) s^6"qhTa
B(/)m B
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. ]Ac&h
aAP
初始数据: @b2J R^
1) 几何体部分 8*\PW l
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; o%1dbbh
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. 8*[Q{:'.
rV6SN.
FXd><# U
2) 光源部分 <
X&{6xu
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: eT<T [; m
steps=90 Sru}0M#M
incr=90/steps #max angle is 90 degree !y 7SCz
g
pi = 4*ATAN(1) J rhDqyk*
dr = pi/180 = Ti[Q5SZ
startobj=4 VzZ'W[/7)B
For i,0,steps,1 R3\o LT4
angle = i*incr OEwKT7CX
oo=i+startobj hnD=DLW $
InsertObject 1,oo 2F-
]0kGR|
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value '(o*l
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 D1g
.Fek5
SetNSCPosition 1,oo,4,angle 8 "5 ^mj
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays c( 5r
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays Q
xg)W b#
tar = 0 )e6)~3[^
opr = i+1 6'YsSde".
InsertMFO opr ,4`=gKn
setoperand opr, 11, "NSRA" Cg 4l*"_
setoperand opr, 3, oo # src# Kp.d#W_TX
setoperand opr, 6, 3 # seg# :i8B'|DN5
setoperand opr, 9, 1 # weight $CgR~D2G
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate ;(1Xb
setoperand opr, 8, tar # tar p.5 0BcDg
Next y)%CNH)*x
update jXCSD@?]K
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! BGO!c [-
W!.vP~ >
[Kc"L+H\
二. 优化 0S }ogU[k
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. b!hs|emo;
初步优化的结果如下: \u@*FTS
Z#nPn>,q
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! I C?b qC+
h:qt?$]J
三. 最终模型的建立和模拟 )CAEqP
1) 布尔操作后的结果 dd&n>A3O=
? ^l{t4
Yfotq9.=+
2) 模拟, o:x,zfW
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 'L1=:g.\i
3) 模拟结果: vC1D}=Fp
A. 光斑 yR|Beno
TcjTF|q>
B. 发散角 %40uw3
\4qw LM?E^
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. F
)|0U~
