| aking2008 |
2012-01-11 14:32 |
用ZEMAX设计简易LED准直镜 Om \?<aul
一. 初始解的构建 "e&S*8QhM
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: W&A22jO.1
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)
Qx>S>f
Aq^ 1(-g
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. fM]zD/ g
初始数据: %+:%%r=Q
1) 几何体部分
|4\.",Bg
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; N FDi2L>Ba
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. !}9k
@=[
{-PD3 [f"
pa~.[cBI
2) 光源部分 C o4QWyt:
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: VuN=
JX
steps=90 _SJ#k|vcq
incr=90/steps #max angle is 90 degree ?}D@{%O3T
pi = 4*ATAN(1) Q$iYhR
dr = pi/180 'ZgrN14
startobj=4 . 8<bz4
For i,0,steps,1 O'Lgb9
angle = i*incr SaH0YxnY+
oo=i+startobj iN %kF'&9
InsertObject 1,oo po}Jwx!
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value DB We>Ef(
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 6 wYd)MDLL
SetNSCPosition 1,oo,4,angle 7{
(t_N >
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays uCB7(<
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays <{Wsh#7 }.
tar = 0 $Vv L
opr = i+1 U]riBlg>
InsertMFO opr V*@pmO hz
setoperand opr, 11, "NSRA" -fI-d 1@
setoperand opr, 3, oo # src# x=pq-&9>B
setoperand opr, 6, 3 # seg# p~Fc *g[!
setoperand opr, 9, 1 # weight _Jn-# du
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate [8EzyB>fH
setoperand opr, 8, tar # tar 5`53lK.C
Next y/Fv4 <X
update `f,SY
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! K9\`Wu_qL
]x8 ^s
c |
二. 优化 &> tmzlww
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. 9XImgeAs
初步优化的结果如下: r K;F]ei
494"-F 6
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! I,OEor6%R(
ZW{pO:-
三. 最终模型的建立和模拟 3qR%Mf'
1) 布尔操作后的结果 ~L)9XK^15
wWB-P6
"a
%5on
2) 模拟, bnt>j0E
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 P!q! +g
3) 模拟结果: 2fM*6CaS
A. 光斑 'gHa3:US
@ iWql*K;m
B. 发散角 }ac0}
X-%XZD B6
以上是一个简单的准直镜的构建. 采用ZEAMX的优化算法结果特定的建模完成该设计, 当然还可能存在诸多不足之处,但此思路可供参考. 也可以设计相似的透镜或变型. 0l=g$G
\%
|
|
