用ZEMAX设计简易LED准直镜 |~'IM3Jw(Y
一. 初始解的构建 ^xh}I5
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: z |a sa*
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) SG-'R1
J
c7tfRq
n+
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. B*4}GPQ
初始数据: Gp4A. \7
1) 几何体部分 IX*i dcxR
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; e*@{%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. _^el\
emK$`9
356>QW'm
2) 光源部分 e&>;*$)
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: Jrg2/ee,*
steps=90 L:_bg8eD#
incr=90/steps #max angle is 90 degree Bn61AFy`
pi = 4*ATAN(1) 9uRF nzJVx
dr = pi/180 PQK(0iCo4
startobj=4 ]4R[<<hd
For i,0,steps,1 \[gReaI
angle = i*incr QmLF[\Oo_
oo=i+startobj F1jglH/MF)
InsertObject 1,oo GP&vLt51
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value r *$Ner
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 Z^]|o<.<I
SetNSCPosition 1,oo,4,angle YqP Q%
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays )RO<o O
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays Tj HwjRa
tar = 0 /1x,h"T\<
opr = i+1 $/=nU*pd
InsertMFO opr iC W*]U
setoperand opr, 11, "NSRA" %^1cyk
setoperand opr, 3, oo # src# O!Oumw,$
setoperand opr, 6, 3 # seg# wk6NG /<
setoperand opr, 9, 1 # weight yaG= j
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate AC;V
m: @{
setoperand opr, 8, tar # tar :WSDf VX
Next abJ"
[
update mt5KbA>nU
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!! M/):e$S
ep=qf/vd<
34wkzu
二. 优化 wE@'ap#
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. n >A98NQ
初步优化的结果如下: ;Ra+=z}>
[8Qro8
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! #]#sGmW/L
wMdal:n^
三. 最终模型的建立和模拟 = e gW
1) 布尔操作后的结果 c %[#~;E
K]j0_~3s
+ V{7")px6
2) 模拟, /F4pb]U!*
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 _UT$,0u_i
3) 模拟结果: !'j?.F $}
A. 光斑 T"&)&"W*U
:.?gHF.?
B. 发散角 yuDZ~0]R
?{U
m
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. o99pHW(E
