用ZEMAX设计简易LED准直镜 QC0^G,9.
一. 初始解的构建 b Jt397
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: 5)4*J.
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) 0'O; H[nrl
wVk2Fr(
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. u`Djle
初始数据: 6' W79
1) 几何体部分 =O~1L m;
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; {snLiCl
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. GL&ri!,
~/1kCZB
j>~^jz:
2) 光源部分 \{J gjd
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: iRo UM.%
steps=90 M= !Fb
incr=90/steps #max angle is 90 degree 6}mbj=E`
pi = 4*ATAN(1) -xq)brG
dr = pi/180 B 1m @
startobj=4 r AMnM>`
For i,0,steps,1 '5wa"/ ?w
angle = i*incr V1Dwh @iS
oo=i+startobj dA> t
InsertObject 1,oo #6'oor X
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value K^t M$l\
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 {EbR
=
SetNSCPosition 1,oo,4,angle rz+G] J
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays aWek<Y~+
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays v=nq P{
tar = 0 |J 2 _2a/"
opr = i+1 !> b>"\b
InsertMFO opr q a#Fa)g*
setoperand opr, 11, "NSRA" 6PT ,m
setoperand opr, 3, oo # src# K"Vv=
setoperand opr, 6, 3 # seg# c#nFm&}dm
setoperand opr, 9, 1 # weight `;WiTE)&)
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate >i~W$; t
setoperand opr, 8, tar # tar * #e%3N05_
Next EU]{S=T
update x*}j$n( Oa
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! r~F T,
GdEkA
* X\i=
K!
二. 优化 G40,KCa
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. ??12
J#
初步优化的结果如下: xksQMS2#
C$ oY,A,
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! w_pE up\`
k( <5tv d
三. 最终模型的建立和模拟 1;3oGuHj8
1) 布尔操作后的结果 +l@H[r;$
xB3;%Lc
rZ 9bz}K
2) 模拟, sp0& " &5
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 +m hYr]Z
3) 模拟结果: 5+rYk|*D+k
A. 光斑 QE84l
^M6v;8EU
B. 发散角 -(~Tu>KaH
VYTdK"%
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. LW?] ~|
