用ZEMAX设计简易LED准直镜 : ]K4KFM
一. 初始解的构建 299H$$WS,Z
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: XTs8s12
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) J6"9v; V
>I afUy
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. evJ4C#P r
初始数据: J`Q>3] wL
1) 几何体部分 (y'hyJo
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; Cl .x 'v
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. ^S<Y>Nm]
n)/z0n!\
Oamg]ST
2) 光源部分 .Z`R^2MU
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: "s-"<&>a(
steps=90
x^qVw5{n
incr=90/steps #max angle is 90 degree nUr5Qn?
pi = 4*ATAN(1) Ufj `euY
dr = pi/180 1.JK3 3
startobj=4 ;1W6 G=m
For i,0,steps,1 'c&Ed
angle = i*incr \& :nFb%=
oo=i+startobj g9pZ\$J&
InsertObject 1,oo .<?GS{6
N
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value ? V1*cVD6i
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 T~?Ff|qFC
SetNSCPosition 1,oo,4,angle P{`C^W$J^
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 2 34p9A@
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays # +>oZWVc
tar = 0 YDsb3X<0'
opr = i+1 ]EbM9Fo-U
InsertMFO opr w(Ovr`o?9t
setoperand opr, 11, "NSRA" ?,Xw[pR
setoperand opr, 3, oo # src# FkDmP`Od
setoperand opr, 6, 3 # seg# Y Uc+0
setoperand opr, 9, 1 # weight , pfG
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate S}3fr^{.
setoperand opr, 8, tar # tar 2DrM3ZU8
Next uc{ Ihw
update ZoqZap6e
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!! 2|y"!JqE1
I|!OY`ko
c ]-<vkpV
二. 优化 " {+QW
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. c):/!Q
初步优化的结果如下: 0o4XUW
Paq 4
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! ~Cttzn]pR
*R,5h2;
三. 最终模型的建立和模拟 +E+p"7
1) 布尔操作后的结果 C& f=
ywi0
}K>d+6qk5
%0?KMRr
2) 模拟, AN m
d!
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 i"FtcP^
3) 模拟结果: b_krk\e@S
A. 光斑 @bLy,Xr&
1~FOgk1;
B. 发散角 }&D WaO]J7
iVr J 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. nF:4}qy\
