用ZEMAX设计简易LED准直镜 ['(qeS@5O
一. 初始解的构建 xgOt%7sb
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: z{.&sr>+v
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) KMT$/I{p ,
4 1R~.?
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. qLBQ!>lR
初始数据: 65B&>`H~
1) 几何体部分 dhLd2WSyH
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; covCa )kf
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. F UI/ A >
L <
s2sJJdN
2) 光源部分 D[T\_3 W
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: .9DhD=8aIO
steps=90 CS%ut-K<5M
incr=90/steps #max angle is 90 degree j+.E#:tu"
pi = 4*ATAN(1) y Jx,4be
dr = pi/180 <a
CzB7x
startobj=4 *h?*RUQ
For i,0,steps,1 |$8N*7UD
angle = i*incr =j_4!^
oo=i+startobj Mf5kknYuL9
InsertObject 1,oo _576Qa'rm
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value "<oR.f= 0
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 .:-*89c
SetNSCPosition 1,oo,4,angle af'ncZ@ U
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays a# 0*#&?7@
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays *<9M|H~
tar = 0 Tbq tT_{
opr = i+1 +MS*YpPW
InsertMFO opr QIwO _ [Q
setoperand opr, 11, "NSRA" x}C$/ 7^
setoperand opr, 3, oo # src# Ow 0~sFz
setoperand opr, 6, 3 # seg# _)CCD33$
setoperand opr, 9, 1 # weight V(G{_>>
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate wC1) \ld
setoperand opr, 8, tar # tar <Rt0
V%}-
Next jJ>I*'w
update 7vqE @;:dt
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!! 5"#xbvRS0H
a/d8_(0
F0xm% ?
二. 优化 BQMo*I>I
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(@uJ^ N
初步优化的结果如下: R<T5lkJ\/
B)DtJ f
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! Or1ik I"
FO a2VP%
三. 最终模型的建立和模拟 i .?l\
1) 布尔操作后的结果 o>M&C
X+j$
J@N q
y X\~ {%
2) 模拟, 1
RyvPP
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 Kn+B):OY+
3) 模拟结果: 0@!-+}i
A. 光斑 gA+@p'XnR
l%cE o`U
B. 发散角 w="
GQkI7C
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. *fDhNmQ `
