用ZEMAX设计简易LED准直镜 0S4BV%7F
一. 初始解的构建 '{AB{)1
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: U1r]e%df)
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) 5csh8i'V
12lX-~[["
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. jM\{*!7b
初始数据: Y]SF0 :v!n
1) 几何体部分 ' O(=Pz
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; yIL=jzm`7
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. j"nOxs
83c2y;|8
nmU1xv_
2) 光源部分 lBbb7*Ljt<
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: E @ :9|5
steps=90 % [$HX'Y
incr=90/steps #max angle is 90 degree LJ[zF~4#
pi = 4*ATAN(1) _P.I+!w:x
dr = pi/180 yus3GqPI
startobj=4 Zkd{EMW
For i,0,steps,1 F_*']: p
angle = i*incr [@Ac#
oo=i+startobj nW)+-Wxq
InsertObject 1,oo CI{2(.n4
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value w1G(s$;C
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 $/M-@3wro
SetNSCPosition 1,oo,4,angle x{:U$ [_
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays Q !P%duO
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays n>}Y@{<]/
tar = 0 * Y(59J2
opr = i+1 O w4 _0l&
InsertMFO opr FC1rwXL(
setoperand opr, 11, "NSRA" ]u5TvI,C
setoperand opr, 3, oo # src# 6o^>q&e}%
setoperand opr, 6, 3 # seg# yq-~5u i
setoperand opr, 9, 1 # weight 2?~nA2+vm
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 8@rYT5e3c
setoperand opr, 8, tar # tar R0=f` ;
Next i%9vZ
update WRD
z*Zf
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!! eaFkDl
kD#n/R Bgf
Lw\u{E@
二. 优化 YcA. Bn|as
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. ^i 8,9T'=
初步优化的结果如下: G0 EXgq8
"0!h- bQN
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! y8 $3kXh
{P6Bfh7CZ
三. 最终模型的建立和模拟 dT0W8oL
1) 布尔操作后的结果 r^
Dm|^f#
\$_02:#
X]y8-}Qf
2) 模拟, 5 0MM05aC
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 &`qYe)1Eo
3) 模拟结果: 4C`RxQJM
A. 光斑 >2s 6Y
MUl`0H"tR
B. 发散角 ''9]`B,:a0
0HWSdf| w
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. sc]# T)xG
