用ZEMAX设计简易LED准直镜 Th[f9H%
一. 初始解的构建 -L u)'+
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: [sV"ws
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) 5FVndMM#y
"|Fy+'5}
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. v!3A9!.
初始数据: nL@KX>
1) 几何体部分 GY3 Wj
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; 0|xIB 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. ' # NcZy
+i ?S
+[@z(N -h
2) 光源部分 e"]8T },
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: MfO :m[s
steps=90 f|A
r iM
incr=90/steps #max angle is 90 degree 0<"k8
k@J
pi = 4*ATAN(1) !J1rRPV
dr = pi/180 M j- vgn&/
startobj=4 5wB =>
For i,0,steps,1 *,C(\!b
!?
angle = i*incr -\ZcOXpMx=
oo=i+startobj +;BAV
InsertObject 1,oo r0t^g9K0
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value y4Z &@,_{
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 -& 82$mj
SetNSCPosition 1,oo,4,angle n8=5-7UT
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays T lAR.cV
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays |yyO q
tar = 0 ]Y6cwZOe
opr = i+1 ] $ afC!Z
InsertMFO opr -U~
setoperand opr, 11, "NSRA" 2 &/v]
setoperand opr, 3, oo # src# 65 z"
setoperand opr, 6, 3 # seg# Y^Nuz/
setoperand opr, 9, 1 # weight waX> 0e
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate v}@xlB=
setoperand opr, 8, tar # tar ~vLW.:
Next rn DCqv!'P
update W)'*m-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!! V^y^
;0I}[
Z U Kf`m[
U<XSj#&8|
二. 优化 _(J&aY\
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. @3fn)YQ'
初步优化的结果如下: 9[!,c`pw
_AV1WS;^^8
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! O/:UJ( e{
tH=P6vY
三. 最终模型的建立和模拟 ^@P1
JNe
1) 布尔操作后的结果 8u[-'pV!
}:: S 0l
_'4A|-9
2) 模拟, xw {-9k -~
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 #T`t79*N
3) 模拟结果: d]9U^iy
A. 光斑 %h1N3\y9i(
sGvIX D
B. 发散角 Li* eGlId
ld$i+6|
以上是一个简单的准直镜的构建. 采用ZEAMX的优化算法结果特定的建模完成该设计, 当然还可能存在诸多不足之处,但此思路可供参考. 也可以设计相似的透镜或变型. r&-m=Kk$
