用ZEMAX设计简易LED准直镜 E )Gw0]G
一. 初始解的构建 OsBo+fwT
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: Jk@]tA woM
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) |4$M]M f0
.2d9?p3Y
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. vEf4HZ&w
初始数据: +$4(zP s@
1) 几何体部分 'z76 Sa
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; x{D yTtX<
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. B9p?8.[
*I}` dC[
afjtn_IB
2) 光源部分 3bO(?l`3h
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: C{TA.\
steps=90 mF` B#
incr=90/steps #max angle is 90 degree (c0A.L)
pi = 4*ATAN(1) W3`>8v1?o
dr = pi/180 21k5I #U
startobj=4 fXrXV~'8
For i,0,steps,1 6'\6OsH
angle = i*incr ),%6V5a+E
oo=i+startobj Y5fLmPza
InsertObject 1,oo h -iJlm
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value +`3!I
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 G t9&)/#
SetNSCPosition 1,oo,4,angle 9x,RvWTb
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays ^C2\`jLMY
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays [+O"<Ua
tar = 0 a0r"N[&
opr = i+1 A? Bif;
InsertMFO opr y%
:4b@<
setoperand opr, 11, "NSRA" y:v, j42%
setoperand opr, 3, oo # src# gZ5[
C
setoperand opr, 6, 3 # seg# >2#8B
setoperand opr, 9, 1 # weight N0#JOu}~
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate % ,+le K s
setoperand opr, 8, tar # tar d)~Fmi;
Next C8F 7bG8c
update kdGT{2u
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! s-dLZ.9F
^>"z@$|\:
<&)v~-&O
二. 优化 &89 oO@5
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. 1S@v Gq}
初步优化的结果如下: {Zp\^/
)BRK ZQN
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! 1sYEZO;
GF3/ RT9
三. 最终模型的建立和模拟 ~'R(2[L!;
1) 布尔操作后的结果 &=4(l|wcg
~|<m,)!
,o]4 ?-
2) 模拟, >>[ G 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 ou
%/l4dC
3) 模拟结果: b(9FZ]7S
A. 光斑 4H@Wc^K
QBR=0(giF
B. 发散角 znJ'iV f
EI\9_}@,
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. 7Pa@1']
