用ZEMAX设计简易LED准直镜 zXd#kw;
一. 初始解的构建 HZ\=NDz
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: W7IAW7w8U
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) X)8Edw[?N3
>DW%i\k1V~
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. #|Je%t}~
初始数据: 14y>~~3C4
1) 几何体部分 BkDq9>
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; K%/g!t)
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. 3LVL5y7|
w/7vXz<
W#9LK
J j
2) 光源部分 ?;go5f+X
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: +ZRm1q
steps=90 iyMoLZ5
incr=90/steps #max angle is 90 degree
1_LGlu~&
pi = 4*ATAN(1) G:MQ_tfr&
dr = pi/180 oMN
Qv%U
startobj=4 QO| jdlg
For i,0,steps,1 @ t8{pb;v
angle = i*incr e4 cWi
oo=i+startobj `iwGPG!
InsertObject 1,oo yIS&ZtBA
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 1sfs!b&E
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 NbUibx J
SetNSCPosition 1,oo,4,angle =Flr05}m
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays {d,^tG}
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays 4Y@q.QP
tar = 0 d,t'e?
opr = i+1 v <?k$ e5
InsertMFO opr 8noo^QO
setoperand opr, 11, "NSRA" TI3@/SB>
setoperand opr, 3, oo # src# !(N,tZ
setoperand opr, 6, 3 # seg# hHsO?([99
setoperand opr, 9, 1 # weight ?qtL*;
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate bj 0-72V
setoperand opr, 8, tar # tar 1ka58_^
Next $H7T|`WI.,
update ^^gV@fz
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! Qexv_:C
<U""CAE
?w@KF%D
二. 优化 L$f:D2Ei
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. )`m/vYKWL
初步优化的结果如下: P/ dT;YhL
Z a1VJ5-
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! y~+U(-&.
Bj\ oo+L/
三. 最终模型的建立和模拟 F #7A6|
1) 布尔操作后的结果 P Z+Rz1x
0I>[rxal
P vS\
2) 模拟, z)p 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 1=Q3 WMT
3) 模拟结果: `"j _]
A. 光斑 M Y>o8A
xA"7a
B. 发散角 r o@`S:
+~M`rR*
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. 7vK}aOs0
