用ZEMAX设计简易LED准直镜 v1%rlP
一. 初始解的构建 Fw? ;Y%
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: j H#Tt;
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) [u\E*8
I) Y ^_&=
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. zBD ?O!
初始数据:
)u?pqFH
1) 几何体部分 IH8^ fyQ`
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; W< C
\g~\
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. b-R!oP+vP
d 1VNTB
+ptVAg+
2) 光源部分 #s'9Yd d
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: :#W40rUb
steps=90 E x2TV7I
incr=90/steps #max angle is 90 degree Nr)v!z~y
pi = 4*ATAN(1) Mqc"
dr = pi/180 S\=j; Uem
startobj=4 O* `v1>
For i,0,steps,1 9[K".VeT]
angle = i*incr S^0Po% d
oo=i+startobj ;1Pn bU b
InsertObject 1,oo P @N7g`u3}
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 6U[`CGL66
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 C5oslP/@
SetNSCPosition 1,oo,4,angle dU%Q=r8R
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays "`]G>,r_
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays W FVx7
tar = 0 wz^Q,Od
opr = i+1 fa7Z=:a G
InsertMFO opr MzZYzz
setoperand opr, 11, "NSRA" 7x` dEi<
setoperand opr, 3, oo # src# xL8r'gV@
setoperand opr, 6, 3 # seg# -U/"eVM
setoperand opr, 9, 1 # weight 8|k r|l
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate d,kh6'g2@
setoperand opr, 8, tar # tar e~]3/ 0
Next d 7vD
update G|eY$5!i
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!! .^6;_s>FN
'p<lfT
I3 /^{-n
二. 优化 )p*I(y
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. '.Iz*%"
初步优化的结果如下: >i^8K U
):"Z7~j=
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! S o>P)d$8+
>iD&n 4TK
三. 最终模型的建立和模拟 d%1Tv1={
1) 布尔操作后的结果 X"_,#3Ko!
_B Gw)Z 6
Co[fq3iX#
2) 模拟,
* Ju$A
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 O.61-r p
3) 模拟结果: ]D(!ua5|x`
A. 光斑 thG ;~ W
t^eWFX
B. 发散角 hx|Cam"
\Tf[% Kt x
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. w`_cmI
