用ZEMAX设计简易LED准直镜 Bpo~x2p
一. 初始解的构建 ]K XknEaxl
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: vIN6W
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) L
nw+o}
g|)e3q{M
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. }mu8fm'
初始数据: Gg5vf]VFo
1) 几何体部分 qbqJ1^!6R
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; +ZizT .$&
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. oWs&W
D@DK9 ?#
5 :ir i l
2) 光源部分 <Y~V!9(~{Q
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: ? 1Z\=s
steps=90 Gps
incr=90/steps #max angle is 90 degree SB$~Btr
pi = 4*ATAN(1) /V7u0y
dr = pi/180 Plm3vk=
startobj=4 Qf cW
For i,0,steps,1 lD/+LyTa
angle = i*incr
[POy" O
oo=i+startobj 1$".7}M4$
InsertObject 1,oo 61 jDI^:
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value TuaT-Z~U{
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 K VQZ
SetNSCPosition 1,oo,4,angle ^QYI`u` 4
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays ^e&,<+qY
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays 2{U4wTu
tar = 0 K.X% Q,XD
opr = i+1 .3ic%u;|D
InsertMFO opr ISq^ V
setoperand opr, 11, "NSRA" V!ajD!00
setoperand opr, 3, oo # src# J~ c]9t
setoperand opr, 6, 3 # seg# Ef?_d]
setoperand opr, 9, 1 # weight hp>me*vzr
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate m m`:ci
setoperand opr, 8, tar # tar fF *a/\h %
Next & VQwu O
update E"w7/k#3}C
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!! %mxG;w$
} * BY!5
9$)4 C|
二. 优化 JH?[hb
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. Zu+Z7@$}/
初步优化的结果如下: A Ys<IMQ
fY-{,+ `'
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! zL7+HY* 3o
Ad`; O+/;
三. 最终模型的建立和模拟 4~1_%wb
1) 布尔操作后的结果 {v2Q7ZO-
Hi|Oe u
zIm$S/Qe*
2) 模拟, A\ LTAp(I
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 Va
!HcG1^:
3) 模拟结果: YZmD: P
A. 光斑 JEBx|U$'Y
2TIZltFS0e
B. 发散角 [81k4kU
Z T|E1[Q
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. o&X!75^G>
