用ZEMAX设计简易LED准直镜 ){Z
一. 初始解的构建 !"4w&bQ
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: &jts:^N>
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) Oo%!>!Lt,
24@^{
}
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. Wb=Jj 9;
初始数据: #!!AbuhzK{
1) 几何体部分 _[E \=
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; f[/.I,9U^
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. H$!-f>Rxa
!Cj(A"uqY
GXb47_b^
2) 光源部分 5ouQQ)vA
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: |i)lh_iN
steps=90 %= u/3b:o
incr=90/steps #max angle is 90 degree +80 2`eax
pi = 4*ATAN(1) QJ4AL3
^6
dr = pi/180 gn5% F5W
startobj=4 O.:I,D&]
For i,0,steps,1 eYP=T+
angle = i*incr j8 H Oc(
oo=i+startobj .Vx|'-u
InsertObject 1,oo (-(*XNC
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value NM L|"R;
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 }z'DWp=uN
SetNSCPosition 1,oo,4,angle cb+y9wA
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays F/<qE!(
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays `mErF%b
tar = 0 J~J@ ]5/
opr = i+1 Z H-5 Qy_
InsertMFO opr .w'vD/q;
setoperand opr, 11, "NSRA" O<`R~
setoperand opr, 3, oo # src# }K8Lm-.=
setoperand opr, 6, 3 # seg# _^; ;i4VZ
setoperand opr, 9, 1 # weight ('WY5Yps
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate RWE~&w G}
setoperand opr, 8, tar # tar ##~!M(c
Next a>b8- j=J
update N$'>XtO
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!! %8Yyj{^!(
P0#`anUr1
vv h.@f
二. 优化 ^gm>!-Gx
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. xKW"X
初步优化的结果如下: A9 n41,h
.YiaXP
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! F!R2_89iy
6^ ik |k|
三. 最终模型的建立和模拟 DyX0 xx ^
1) 布尔操作后的结果 cj^ bh
Ars,V3ep
7:kCb[ji"
2) 模拟, "UpOY
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 T&4fBMBp,%
3) 模拟结果: I7b i@t
A. 光斑 a>(~ C'(<
JX&~y.F
B. 发散角 ~>w:;M=sV8
' fl(N2t
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. 2 8+HKbgK
