| aking2008 |
2012-01-11 14:32 |
用ZEMAX设计简易LED准直镜 jqX@&}3@
一. 初始解的构建 t;LX48 TQ
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: yA?ENAM
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) o1#:j ?sN
ra9cD"/J &
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. jI{~s]Q
初始数据: <nb3~z1
1) 几何体部分 KYkS6|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; M)`HK
.
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. S}m$,<x
2-$bh
uK;K{
2) 光源部分 (! 0j4'
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: V{T{0b" \U
steps=90 iBKb/Oi6
incr=90/steps #max angle is 90 degree )@<HCRQ'q
pi = 4*ATAN(1) "^9[ OgE:
dr = pi/180 y7M:b Uh
startobj=4 9RCO|J
For i,0,steps,1 uEScAeQXsI
angle = i*incr 83
i1
oo=i+startobj [:nx);\
InsertObject 1,oo %Le :w C
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value B=Zl&1
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 jJ*@5?A
SetNSCPosition 1,oo,4,angle G%7 4v|cd
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays c?!YFm
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays *3_f &Y
tar = 0 *t# s$G a
opr = i+1 >: F,-cx<
InsertMFO opr $N}/1R^?r
setoperand opr, 11, "NSRA" gf68iR.Gs
setoperand opr, 3, oo # src# $5TepH0D
setoperand opr, 6, 3 # seg# )YzH k ;(
setoperand opr, 9, 1 # weight p~Hvl3SxR
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate kgbobolA
setoperand opr, 8, tar # tar Lh8bQH
Next >H0) ph
update f {y]
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!! 2E`~ qn
2PVx++*]C
XJx,9trH
二. 优化 Fw_
(q!
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. ?Yq J.F;
初步优化的结果如下: $?FS00p*|X
u(pdP"
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! La"o)L +m_
V I6\
三. 最终模型的建立和模拟 `6a]|7|f
1) 布尔操作后的结果 [_y9"MMwn
'oz hz2 s
b!i` o%Vb
2) 模拟, nE/=:{~Ws
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 p+, 1Fi
3) 模拟结果: 2.[_t/T
A. 光斑 p= !#],[
v~ ^ks{
B. 发散角 (Ij0A eJ#
KxO /]
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. I 3Lg?bZ
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