| aking2008 |
2012-01-11 14:32 |
用ZEMAX设计简易LED准直镜 8geek$FY x
一. 初始解的构建 UP;Q= t
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: / Mo d=/e
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) l( %k6
fw' r.
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. o\ ngR\>
初始数据: R-pH Quu3
1) 几何体部分 4.|-m.a
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; qL|
5-(P
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. \+k, :8s/
~uI**{
tAqA^f*{
2) 光源部分 #JA}LA"l
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: zF5q=9 4$
steps=90 o]Wz6 L
incr=90/steps #max angle is 90 degree 1")FWN_K/T
pi = 4*ATAN(1) MO[kr2T
dr = pi/180 u#`+[AC`
startobj=4 X JY5@I.
For i,0,steps,1 HG2GZ}~^1
angle = i*incr /_V'DJV
oo=i+startobj &%^K ,Q"
InsertObject 1,oo \M5P+Wk '
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value pW\z\o/2
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 6Rcu a<;2P
SetNSCPosition 1,oo,4,angle vsKl#R B
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays } ^"0T-ua
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays -~
0] 7Cpl
tar = 0 #?9 Q{0e
opr = i+1 Xv0F:1
InsertMFO opr .f>,6?
setoperand opr, 11, "NSRA" &p5&=zV}
setoperand opr, 3, oo # src# TPHYz>D]
setoperand opr, 6, 3 # seg#
tPA:_
setoperand opr, 9, 1 # weight v ~"Ef_`
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate ~ m=$VDWm
setoperand opr, 8, tar # tar 4O!E|/`wO
Next =7 VCtd /
update 3gp o
%
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! 0q {[\51*
3DW3LYo{
j 1(T )T
二. 优化 mDfwn7f
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. ]:&n-&@L
初步优化的结果如下: f =o4I2Y[
cC%j!8!
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! [ Tb\woU
vM`7s[oAK
三. 最终模型的建立和模拟 >AG^fUArH
1) 布尔操作后的结果 Wr5 Q5s)c
@EHIp{0.
, /&Z3e
2) 模拟, vX+.e1m
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 S[mM4et|
3) 模拟结果: V&i2L.{G)
A. 光斑 Uky9zGa
=_
y\Y@J
B. 发散角 7^MX l
VD$ Eb
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. Vl<9=f7 [
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