用ZEMAX设计简易LED准直镜 ag+M L1#)
一. 初始解的构建 Xt7'clr
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ,
m\0IgZdz
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;f=\q"g
g9
yCd(2<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. ^y3\e
初始数据: -s)2b
;
1) 几何体部分 CVUJ(D&Q
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; tEEhSG)s%
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. .o-j
JZt Ft=>q
$yc,D=*Isi
2) 光源部分 :^*V [77
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: @t2 Q5c
steps=90 o|}%pc 3
incr=90/steps #max angle is 90 degree 7]^ }
pi = 4*ATAN(1) R5i8cjKZ?w
dr = pi/180 GHlra^
startobj=4 ,-1$Vh@wM
For i,0,steps,1 ]_=HC5"
angle = i*incr h1kPsg zR
oo=i+startobj $XI<s$P%(%
InsertObject 1,oo lxmS.C
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value n=SZ8Rj7
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 Y5NbY02E
SetNSCPosition 1,oo,4,angle ,C&>mv xA
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays Ly<;x^D
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays }?~uAU-
tar = 0 X
or ,}. w
opr = i+1 I L=v[)en4
InsertMFO opr o"FX+ 17
setoperand opr, 11, "NSRA" <F3sQAe
setoperand opr, 3, oo # src# %<"11;0tp
setoperand opr, 6, 3 # seg# 6^aYW#O<Ua
setoperand opr, 9, 1 # weight g@y"
B6X
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate ^VIUXa
setoperand opr, 8, tar # tar qN0#=X
Next P3yiJ|vP
update u7C{>
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!! z\h+6FC D
?|8Tgs@+
C~;0A!@]Y
二. 优化 i]-g O
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. 48ma&f;
初步优化的结果如下: ^sOm7S {
CU;nrd "
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! )[) ]@e
-5cH$]1\
三. 最终模型的建立和模拟 RsD`9>6)
1) 布尔操作后的结果 D{4hNO
-Wn. @bz6B
5Hm!5:ZB
2) 模拟, `eWc p^|
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 j~E +6f \
3) 模拟结果: iXm||?Rnx
A. 光斑 !TOi ]`vqc
cO RM R!
B. 发散角 H|)1T-%
5y3TlR
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. u,akEvH~a
