用ZEMAX设计简易LED准直镜 n\&[^Q#b|
一. 初始解的构建 ^.y}2
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: 1I^[_ /_\y
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) [5^"U+`{x
/qA\|'~
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. k2muHKBlk
初始数据: FS30RP3
`/
1) 几何体部分 _c?&G`
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; ]cLO-A
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. u-0-~TwD
4M'y9 (
OF*m 9
2) 光源部分 9/TF #
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: <7cm[
steps=90 0dA'f0Uy\X
incr=90/steps #max angle is 90 degree Hzh?w!Ow
pi = 4*ATAN(1) lO>w|=<
dr = pi/180 RSXYz8{
startobj=4 jHq.W95+P
For i,0,steps,1 h^ea V,x>=
angle = i*incr ` WIv|S
oo=i+startobj Nw'i;}0v7r
InsertObject 1,oo DYkNP: +
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value IGEs1
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 vK
z/-9im
SetNSCPosition 1,oo,4,angle I5PI;t +
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 'v iF8?_
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays }stc]L{79
tar = 0 H 'Q4 IRT
opr = i+1 OD
09XO
InsertMFO opr 7(AB5.O
setoperand opr, 11, "NSRA" Ew1>
m'
setoperand opr, 3, oo # src# #@Yw]@5M
setoperand opr, 6, 3 # seg# :it52* 3=
setoperand opr, 9, 1 # weight ={y Mk
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate @DG $
setoperand opr, 8, tar # tar XOK.E&eilj
Next fvg jqiT
update Xl^=&!S>me
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!! j4>1a
n!e4"|4~z
"HSAwe`5jU
二. 优化 T7_i: HU%
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. V uZd
初步优化的结果如下: _Vr>/f
&y"e|aE
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! R@ Ch3l@
-E_lwK
三. 最终模型的建立和模拟 + HvEiY
1) 布尔操作后的结果 A7,TM&
~LqjWU
F3j#NCuO=z
2) 模拟, ^F/gJ3_;
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 ~ _R 8; b
3) 模拟结果: b C{1LY0
A. 光斑 @%mJw
u
v;4l*)$)
B. 发散角 =z`GC1]bL
HC4qP9Gs
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. _GSl}\
