| aking2008 |
2012-01-11 14:32 |
用ZEMAX设计简易LED准直镜 [se^.[0,
一. 初始解的构建 i2PZ'.sL
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: vv.PF~:
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) }H y ~i
RUGv8 "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. ~Ltr.ci
初始数据: m xJXL":|
1) 几何体部分 hNbIp i=
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; y
~AmG~
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. ll<mE,
</s,pe79B
t1ze-Ht;
2) 光源部分 [X/(D9J
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: {QQl$ys/
steps=90 6GINmkA
incr=90/steps #max angle is 90 degree vM4<d>
pi = 4*ATAN(1) .Yx_:h=u
dr = pi/180 6)[< )?A.[
startobj=4 n &} s-`D
For i,0,steps,1 gyu6YD8L
angle = i*incr (C S8(C4[
oo=i+startobj B QjGv?p0s
InsertObject 1,oo CWlW/>yF
B
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value p=gX !4,9<
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 Gt~JA0+C)7
SetNSCPosition 1,oo,4,angle Do*n#=
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays .y): Rh^
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays !wh&>3~
tar = 0 5=Lq=,K$
opr = i+1 lS9n@
InsertMFO opr Gv~p
setoperand opr, 11, "NSRA" z~N a-N
setoperand opr, 3, oo # src# Q_O*oT(0
setoperand opr, 6, 3 # seg# nvyB/
setoperand opr, 9, 1 # weight T20VX 8gX
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate )`?%] D
setoperand opr, 8, tar # tar ? +`x e{k
Next N 8t=@~]
update ;/sHWI
f+Z
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!! QxpKX_@Q5
-t3i^&fj8
JP'=
UZ '
二. 优化 fgCT!s7z
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. ,]$A\+m'
初步优化的结果如下: d`%M g&
GAl+ Zg##
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! WzlC*iv
Ceg!w#8 Z,
三. 最终模型的建立和模拟 h$fe -G#
1) 布尔操作后的结果 $f -hUOuyo
) Yj%#
5 Op_*N{V
2) 模拟, Jqfm@Y
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 ]P1YHw9
3) 模拟结果: oNYZIk:
A. 光斑 h? j_Ry
y0IK,W'&?
B. 发散角 fL6e?\Pw
Yc#IFmC}
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. 0I%: BT
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