用ZEMAX设计简易LED准直镜 #V,LNX)
一. 初始解的构建 $]xE$dzJ
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: t vv[$ b&
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) JB641nv
@<0h"i
x
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. lrq>TJEcx
初始数据: ^V_ku@DY
1) 几何体部分 4,o
%e,z
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; oA5<[&~<
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. J x)~kK
@263)`9G
{H/8#y4qp&
2) 光源部分 *1%e%G
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^u 4%O['
steps=90 w V7@D[8
incr=90/steps #max angle is 90 degree x zuPie\
pi = 4*ATAN(1) [%HYh7ua<
dr = pi/180 +qE,<c} }
startobj=4 X L{{7%j
For i,0,steps,1 nYmf(DV
angle = i*incr L.R"~3
oo=i+startobj B:B0p+$I
InsertObject 1,oo R?1idl)
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value ~NTDG
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 $1:}(nO,
SetNSCPosition 1,oo,4,angle @'6S[zU
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays q}wl_ku9+
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays f>.` xC{
tar = 0 \HBVNBY
opr = i+1 UUt~W
InsertMFO opr nL "g2 3
setoperand opr, 11, "NSRA" ]?v?Qfh2
setoperand opr, 3, oo # src# HQ ELK
setoperand opr, 6, 3 # seg# =vB]*?;9
setoperand opr, 9, 1 # weight ! y[}|
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate h0'8NvalQ
setoperand opr, 8, tar # tar [ flu |v
Next W)G2Cs?p
update ,I 9][_
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!! G.A=hGw
r{; VTQ
T%;k%
二. 优化 r&H=i
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+)36/; X
初步优化的结果如下: Y3 Pz00x
2ID*U d*
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(v"? Y 6
( 9WL+S
三. 最终模型的建立和模拟 F:[Nw#gj/
1) 布尔操作后的结果 (r#5O9|S
^?sSsH z
1[fkXO{
2) 模拟, Zpn*XG
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 W07-JHV%
3) 模拟结果: yhw:xg_;Kz
A. 光斑 v%69]a-T
Fyi?,,
B. 发散角 [N0/ "> c
>S-N|uR6
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. !>a&`j2:W
