用ZEMAX设计简易LED准直镜 e 3G7K8
一. 初始解的构建 1fmSk$ y.9
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: }7otuO(pRo
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) &`-_)~5]
9$n+-GSK
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. |)~Ex 9%ev
初始数据: ~D$#>'C#
1) 几何体部分 +0p gq (
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; @263)`9G
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. D<lQoO+
xq8}6Q
\z &03@Sw
2) 光源部分 {(8U8f<'=y
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: CD*f4I#d
steps=90 Ka[Sm|-q
incr=90/steps #max angle is 90 degree ( K!M*d+
pi = 4*ATAN(1) 9(i0" hS^
dr = pi/180 |k/`WC6As.
startobj=4 R?1idl)
For i,0,steps,1 W9:fKP
angle = i*incr z7D*z8,i
oo=i+startobj m
T> b ;
InsertObject 1,oo WK/b=p|#o
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value `NYF ?%
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 3RBpbTNWp
SetNSCPosition 1,oo,4,angle /F\>Z]
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays s|fCR
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays ;P 0,60
tar = 0 Q"x`+?!
opr = i+1 -6.i\
B
InsertMFO opr U ^vUdM"
setoperand opr, 11, "NSRA" $%N;d>[ U,
setoperand opr, 3, oo # src# z(8)1#(n7
setoperand opr, 6, 3 # seg# we6+2
setoperand opr, 9, 1 # weight \ SoYx5lf
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate m70`{-O
setoperand opr, 8, tar # tar
&"@HWF
Next E#IiyZ
update _stI?fz*4k
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! SaX,^_GY
7UeE(=Hr5
Ngm O0H
二. 优化 x9FLr}e
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. %OezaNOtm
初步优化的结果如下: tal> b]B;
&etL&s v
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! UBUB/N Y
b <29wL1
三. 最终模型的建立和模拟 wsdB;
6%$
1) 布尔操作后的结果 LLXg
E-5ij,bHv3
E-BOIy,
2) 模拟, :V5!C$QV
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 k'WS"<-
3) 模拟结果: iMOPD}`IX
A. 光斑 jWO&SW so
46Y7HTwE
B. 发散角 \S|VkPv
YG}p$\R
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. *Dd(+NI
