| aking2008 |
2012-01-11 14:32 |
用ZEMAX设计简易LED准直镜 +&.39q !
一. 初始解的构建 =3=8oF x8
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ~<"{u-q#K
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) @2sr/gX^
6M [OEI5
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. QtLd (&
!v
初始数据: p3qKtMs0!
1) 几何体部分 f%yNq6l
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; QwLSL<.
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. ~BgNM O;|
+*G<xW :M
TVK*l*
2) 光源部分 A27!I+M
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: cHJ4[x=
steps=90 {5 (M
incr=90/steps #max angle is 90 degree mcWN.
pi = 4*ATAN(1) !gi3J @
dr = pi/180 bQHJ}aCi
startobj=4 OG^#e+
For i,0,steps,1 i<!1s%i}
angle = i*incr B3p79 j
oo=i+startobj awSi0*d~
InsertObject 1,oo <FwAV=}6p
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 4{%-r[C9k
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 >[<f\BN|
SetNSCPosition 1,oo,4,angle B %
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays Z& bIjp
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays -u g -rdXV
tar = 0 j WK>=|)=c
opr = i+1 0QBK(_O`
InsertMFO opr G#3$sz
setoperand opr, 11, "NSRA" /a\]Dwj5
setoperand opr, 3, oo # src# gH0Rd
WX
setoperand opr, 6, 3 # seg# >iI_bcqF
setoperand opr, 9, 1 # weight ckbD/ +
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 7=HpEc
setoperand opr, 8, tar # tar /U="~{*-R
Next hmI>
7@&
update NZ- 57Ji
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!! (]$&.gE.F
IeB^B D+j
C^!~WFy
二. 优化 v>5TTL~?
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. !X1
KOG
初步优化的结果如下: b7HT<$Wg
MpJ] 1
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! }sM_^&e4X
nr%P11U\c
三. 最终模型的建立和模拟 aL/7xa
1) 布尔操作后的结果 ~uuM0POo
|^O3~!JP(>
h YVy 65Ea
2) 模拟, Hm_&``='
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 Rc}#4pM8
3) 模拟结果: nz Klue
A. 光斑 p+Fh9N<F9
1t7T\~ +F
B. 发散角 sbV_h; <
BUXlHh%<R
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. +[ #^c3x2
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