用ZEMAX设计简易LED准直镜 rf:C B&u
一. 初始解的构建 ]di9dLT
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ~ p'DPg4
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) h 5>38Kd
mm@)uV<\
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. FE[{*8
初始数据: KDW=x4*p
1) 几何体部分 OM4q/!)A]
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; ]B'H(o
R<|
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. wsg u# as|
|:{H4
5%Xny8
]|D
2) 光源部分 }ippi6b:r
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: 0s%r d>3
steps=90 fmv8)$W#U
incr=90/steps #max angle is 90 degree HsQ\xQ"k!
pi = 4*ATAN(1) Jc74A=sT
dr = pi/180 6d% |yl
startobj=4 (wtw1E5X
For i,0,steps,1 i( l'f#
angle = i*incr `Y5{opG 7-
oo=i+startobj EgY yvS)
InsertObject 1,oo F]"Hs>
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value V.8pxD5 s
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 =C[2"Y4JK0
SetNSCPosition 1,oo,4,angle C*f3PB=H_
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays ji(Y?v hQt
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays i H^Gv *
tar = 0 +# /`4EnI
opr = i+1 XM " {"
InsertMFO opr K#LG7faj
setoperand opr, 11, "NSRA" bR*/d-v^
setoperand opr, 3, oo # src# w'-J 24>=
setoperand opr, 6, 3 # seg# |k-IY] 6
setoperand opr, 9, 1 # weight ~_YU%y
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate a=!I(50
setoperand opr, 8, tar # tar
E+.%9EKU
Next t ;~H6
update \B<A.,i4
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! 9 j 6
Q5N;MpJ-
f/VrenZ_
二. 优化 5 1\N+
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. | 4XR [eX
初步优化的结果如下: <g^!xX<r?
Q;3 v ]h_
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! s=uWBh3J
xlH?J;$
三. 最终模型的建立和模拟 I'NE>!=Q
1) 布尔操作后的结果 )L%i"=<Bdy
hj gxCSp
MDo4{7
2) 模拟, GG} (*pOr
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 _c W (R,i
3) 模拟结果: #{t?[JU n
A. 光斑 7Je dS
G}lP'9/
B. 发散角 8w[nY.#T
VS:UVe
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. \*_@`1m
