| aking2008 |
2012-01-11 14:32 |
用ZEMAX设计简易LED准直镜 ";7xE#jRk
一. 初始解的构建 'l`prp3
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: gwsIzYV
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) u#rbc"
^<qi&*
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. y.I&x#(^
初始数据: F~qZIg gD
1) 几何体部分 !4 cY^4>o
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; ~,oz hj0f/
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. W;cY g.W2
i\l}M]Z#
r#2F k &Z9
2) 光源部分 Vs{\ YfF
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: /gl8w-6
steps=90 \>pm (gF
incr=90/steps #max angle is 90 degree 5O d]rE
pi = 4*ATAN(1) : {Z wzJ
dr = pi/180 +0z7}u\x
startobj=4 ZAU#^bEQB
For i,0,steps,1 GF8wKx#J
angle = i*incr T ]Ai{@i
oo=i+startobj rIJPgF
InsertObject 1,oo Fz,jnV9=j
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value A] 'jsv!+
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 +x}9a~QG#
SetNSCPosition 1,oo,4,angle CX{6
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays (g/A uL
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays *j&)=8Y|
tar = 0 [SC6{ |
opr = i+1 d[p 2? ]
InsertMFO opr r>F wJm!
setoperand opr, 11, "NSRA" @WS77d~S
setoperand opr, 3, oo # src# gee ~>l
setoperand opr, 6, 3 # seg# $8UW^#Bpq
setoperand opr, 9, 1 # weight \q1tT!]
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate ;]Q6K9.d8
setoperand opr, 8, tar # tar @Q Vg5
Next z5]6"v -
update ,P`NtTN-
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! s.
A}ydtt
*YeQC t-l
v;o1c44;
二. 优化 HS{Vohy >
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. )w M%Ul<s
初步优化的结果如下: X'PZCg W
ftxL-7y%
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! 8.B'O>\T
(b f
IS
三. 最终模型的建立和模拟 ^BA%]pe$I
1) 布尔操作后的结果 n>q!m@ }<
w/nohZF6H
p l nH
2) 模拟, bKCE;Wu:G
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 Cj8&wz}ez
3) 模拟结果: F1@Po1VTD
A. 光斑 1 6zxPSTr}
K/
On|C
B. 发散角
JFm@jc
*XhlIQ
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. Z2$_9 .
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