| aking2008 |
2012-01-11 14:32 |
用ZEMAX设计简易LED准直镜 F2: +i#lE
一. 初始解的构建 >k<.bEx(A
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: dB ?+-aE
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) IxAKIa[HY
d!{,[8&
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. oJ ,t]e*q=
初始数据: ^Jcs0c
@\
1) 几何体部分 9w[7X"#n
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; oZH sCQ %
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. RWP`#(&/&
]sE~gro
'uGn1|Pvy
2) 光源部分 s 4Lqam!
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: J
[J,
steps=90 z\*ii<- @
incr=90/steps #max angle is 90 degree ?w`uv9NUJ8
pi = 4*ATAN(1) \|BtgT *$b
dr = pi/180 mg[=~&J^
startobj=4 DNcf2_m
For i,0,steps,1 3kx/Q #
angle = i*incr ~b+4rYNxU_
oo=i+startobj 4ZrX= e,
InsertObject 1,oo u3(zixb
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value w(U-6uA
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 %*>=L$ A
SetNSCPosition 1,oo,4,angle j!B + Q
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 8fKt6T
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays U2\g
Kg[-Q
tar = 0 G& )A7WaC
opr = i+1 L#Uk=
InsertMFO opr SL zL /5s
setoperand opr, 11, "NSRA" biKom|<nm
setoperand opr, 3, oo # src# lZ.x@hDS
setoperand opr, 6, 3 # seg# ~ J^Gzl
setoperand opr, 9, 1 # weight Ki (qA(r
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate A6v02WG_1T
setoperand opr, 8, tar # tar }]$%aMxy T
Next xPWzm
hF
update `of 5h* k
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! mjO4 GpG3
/5 B{szf
58\Rl
二. 优化 FPE[}
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. TCYjj:/
初步优化的结果如下: + ObP[F
.0k ltnB
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! ?
acm5dN
-'BC*fV r
三. 最终模型的建立和模拟 }-?_c#G 3
1) 布尔操作后的结果 X<dQq`kZ
c?A(C#~
z
C&YJvMu
2) 模拟, j|gQe .,1
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 hNgbHzW
3) 模拟结果: secD
` ]
A. 光斑 !G =!^RA
Pz7{dQqjk#
B. 发散角 F$ QN>wPpM
=>#
S7=
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.
_ +[;NBz
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