用ZEMAX设计简易LED准直镜 n]Li->1
一. 初始解的构建 V\5 L?}
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: $0A ~uDbs
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) G'z{b$?/[
3.Gj4/f
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. zDOKShG
初始数据: ~g ;
1) 几何体部分 K{ fsn4rk
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; LaMLv<)k
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. 2{,n_w?Wy
A
Io|TD5{~
n'FwM\
2) 光源部分 ksR1k vTm
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: bO5k6i
steps=90 ]bdFr/!'S+
incr=90/steps #max angle is 90 degree >ezi3Zx^
pi = 4*ATAN(1) @Yw,nQE)b
dr = pi/180 K*-@Q0"KM{
startobj=4 Y]|:?G7l]
For i,0,steps,1 '])2k@o@
angle = i*incr 6X2PYJJZ
oo=i+startobj uGN ^!NG-0
InsertObject 1,oo 'T=~jA7SkT
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value Y.#:HRtgW
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 F/d 7q%I
SetNSCPosition 1,oo,4,angle 6vKS".4C
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 7Z,opc
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays PCrU<J 7
tar = 0 |]=2 }%1w
opr = i+1 ^Z DBO/
InsertMFO opr %^. %OCX:
setoperand opr, 11, "NSRA" |R/.r_x,V?
setoperand opr, 3, oo # src# !5@_j,lW(
setoperand opr, 6, 3 # seg# `Mj}md;O"
setoperand opr, 9, 1 # weight P,DC 7\
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate `/&SxQB<
setoperand opr, 8, tar # tar +k<w!B*
Next SlLw{Yb7\.
update ?(6m VyIe
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!! 3uu~p!2
q"qo.TPh|$
tMx}* l|]
二. 优化 BKa-
k !
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.
6M.;@t,Y
初步优化的结果如下: I&|f'pn^<
Q?t^ @
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! qo6y %[
&hIRd,1#
三. 最终模型的建立和模拟 S"m cUU}}
1) 布尔操作后的结果 -D^A: }$
8e~|.wOL
4M&`$Wim
2) 模拟, S/ywA9~3Q
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 )}%O>%
3) 模拟结果: lS^(&<{
A. 光斑 FbnO/! $8
-~" :f8
B. 发散角 f;SC{2 f
;^Sr"v6r>u
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. VQI(Vp|
