用ZEMAX设计简易LED准直镜 /^es0$Co.
一. 初始解的构建 IJb1)
ZuR
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: 8=zM~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) %I2xK.8 =
el*pYI
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. &>wce 5uV
初始数据: 7T(OV<q;#
1) 几何体部分 <^X'f
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; ZE3ysLk m
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. M
b /X@ 51
K E)D =P
$y]||tX
2) 光源部分 |?t8M9[Z
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: Ns(L1 '9=
steps=90 (gJ
)]/n
incr=90/steps #max angle is 90 degree ~ m;MM)_V
pi = 4*ATAN(1) 9' *ZEl^?D
dr = pi/180 '2q xcc o
startobj=4 U(&nh ?
For i,0,steps,1 K1wN9D{t'
angle = i*incr FsPDWy&x
oo=i+startobj 1j) !d$8
InsertObject 1,oo QGCdeE$K
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value J7xT6Q=
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 %F]9^C+
SetNSCPosition 1,oo,4,angle H*
L2gw
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays <[B[
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays w)y9!li
tar = 0 #* /W!UOu
opr = i+1 r/$)c_x`
InsertMFO opr
I~5fz4Q
setoperand opr, 11, "NSRA" UE$[;Zg
setoperand opr, 3, oo # src# 'V9aB5O&
setoperand opr, 6, 3 # seg# sq6% =(q(?
setoperand opr, 9, 1 # weight R&|)y:bg|
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate AL$ Ty
setoperand opr, 8, tar # tar w5/ X {
Next IWR q:G w
update $ ^D(%
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!! Jc#)T;# 6
Xgth| C}k
/$.vHt 5nt
二. 优化 huD \dmQ:]
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. a=T7w ;\h
初步优化的结果如下: P(i2bbU
ci NTYow
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! J ]^gF|
Nb9V/2c;V
三. 最终模型的建立和模拟 o / [yA3^
1) 布尔操作后的结果 Fh4w0u*Q
I%b :Z
_wJ#jJz2
2) 模拟, pz6-
hi7
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 ?UhAjt YIS
3) 模拟结果: pmD-]0
A. 光斑 LOG*K;v3
oYm{I ~"
B. 发散角 V5@[7ncVf
e%0#"6}
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. hA1hE?c `
