用ZEMAX设计简易LED准直镜 *$i ; o3
一. 初始解的构建
#%? FM>
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: 3s` V)aXP
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) }+Rgx@XZ\
]<27Sw&yaG
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. EI1W
.V>@
初始数据: 5/B#) gm
1) 几何体部分 +65oC x
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; JFkN=YR8
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. >vWEUE[
_1>SG2h{fV
:`0'GM" `
2) 光源部分 v:r D3=M-
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: =X%!YZk p
steps=90 Hf VHI1f
incr=90/steps #max angle is 90 degree iv:,fkwG
pi = 4*ATAN(1) 9p <:=T
dr = pi/180 P+Wm9xR2d
startobj=4 (y1$MYZ Q
For i,0,steps,1 9s!
2 wwh
angle = i*incr ]SFWt/<
oo=i+startobj {7vgHutp
InsertObject 1,oo ~?#~ Ar
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value OmB
TA=E<
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 Y [W6Sc
SetNSCPosition 1,oo,4,angle NW
z9C=y
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays bqSM DK
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays -i#J[>=w{C
tar = 0 A9
U5,mOz
opr = i+1 pe|X@o
InsertMFO opr oP/>ju
setoperand opr, 11, "NSRA" xEjx]w/&
setoperand opr, 3, oo # src# }N ?g|
setoperand opr, 6, 3 # seg# pvl Djj}
setoperand opr, 9, 1 # weight /K7Bae5h
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate C (G(^_6
setoperand opr, 8, tar # tar 0HqPyM13Q
Next FJ{ =2]x|
update 2Kjrw;
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!! aX|g S\zx
C1b*v&1{
vX ?aB!nkw
二. 优化 elu=9d];@
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.
Nj+a2[
初步优化的结果如下: -$. 0Dc)3!
Uo~T'mA"
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! $]C=qM28-
Tr~sieL
三. 最终模型的建立和模拟 u$C\E<G^
1) 布尔操作后的结果 H ( vx/q
<Z},A-\S*
V\0E=M*P
2) 模拟, s m0fAL
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 2`EVdl7B]
3) 模拟结果: ;`DD}j`
A. 光斑 ["u#{>(X
"Ht '{ &
B. 发散角 <: ">mV+/
k0JW[04j
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,8Z|h
