| aking2008 |
2012-01-11 14:32 |
用ZEMAX设计简易LED准直镜 W+*5"h
一. 初始解的构建 +:3*
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: K Fa_
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) P;pl,~
jYiv'6z
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. !Ci~!)$z6
初始数据: N41 R
1) 几何体部分 .rPn5D Y
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;
^xPmlS;X
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. p">EHWc}D
7OjR ._@
J<Pw+6B~
2) 光源部分 :{(w3< i
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: -R{V-
steps=90 s i4don
incr=90/steps #max angle is 90 degree `Y?87f :SP
pi = 4*ATAN(1) w1;hy"zPsj
dr = pi/180 $ cu00K
startobj=4 ~{}#)gGU
For i,0,steps,1 GJqE!I,.
angle = i*incr y,pZTlE
oo=i+startobj x1 1U@jd+1
InsertObject 1,oo @,XSs
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 3OM2Y_
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 j5I`a 1j`
SetNSCPosition 1,oo,4,angle @]bPVG?d
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays h_d<!
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays K R"M/#
tar = 0 oq*N_mP0
opr = i+1 _e9:me5d"$
InsertMFO opr c)0amM
setoperand opr, 11, "NSRA" 3Tq\BZ
setoperand opr, 3, oo # src# P9T5L<5
setoperand opr, 6, 3 # seg# !a$ D4(`v
setoperand opr, 9, 1 # weight ^T~gEv
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate Pl-5ncb\
setoperand opr, 8, tar # tar 9_sA&2P{uV
Next >&!RWH9 *q
update #Km:}=
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!! {,OS-g
Cye$H9 2
L,; D@Xi
二. 优化 H:H6b
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. ; +1RU v
初步优化的结果如下: fm~kM
J
M,}|tsL
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! nL:SG{7
<5=JE*s$NS
三. 最终模型的建立和模拟 RI2f`p8k
1) 布尔操作后的结果 *._|- L
8>/Q1(q0
_Jv
9F8v
2) 模拟, 7w;O}a xI
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 lcV<MDS
3) 模拟结果: D#S\!>m
A. 光斑 ,
*qCf@$I
dz>;<&2Z
B. 发散角 !.1%}4@Q]
|w}xl '>q
以上是一个简单的准直镜的构建. 采用ZEAMX的优化算法结果特定的建模完成该设计, 当然还可能存在诸多不足之处,但此思路可供参考. 也可以设计相似的透镜或变型. (z$r : p
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