用ZEMAX设计简易LED准直镜 o%[swoM@
一. 初始解的构建
L }pj+xB
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: {Z^q?~zC[
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) \MB$ Cwc
`]wk)50BVp
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. UKp^TW1^
初始数据: x^)W}p"
1) 几何体部分 >|g(/@IO
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; x5eSPF1
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. v] hu5t
wg]VG,
#7p !xf^
2) 光源部分 -s9()K(vZG
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: Ex@o&j\93
steps=90 s- JS[
incr=90/steps #max angle is 90 degree ygYy [IZ
pi = 4*ATAN(1) b
r\_
dr = pi/180 28LYGrB
startobj=4 ZFRKzPc
{V
For i,0,steps,1 z^\-x9vL
angle = i*incr o4nDjFhh
oo=i+startobj +PKd
</*]
InsertObject 1,oo 9G^gI}bY
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value ;2l|0 :
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 _~O *V&
SetNSCPosition 1,oo,4,angle , #K{+1z:
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays > - U+o.o
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays t_jnp $1m
tar = 0 J(w 3A)(
opr = i+1 0?O$->t
InsertMFO opr 5+a5p C
setoperand opr, 11, "NSRA" CO`?M,x>
setoperand opr, 3, oo # src# I*H($ a
setoperand opr, 6, 3 # seg# MM(\>J[Uq
setoperand opr, 9, 1 # weight ~9n30j%]s
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate d8K|uEHVz
setoperand opr, 8, tar # tar %#C9E kr
Next PP8627uP
update -9(pOwN
|m
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!! y'(a:.%I
BRXDE7vw
in `| .#
二. 优化 r0*Y~
KHw
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. USZBk0$
初步优化的结果如下: @S1Z "%S
%a']T X
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! 63/a 0Yn
k 5 )a|
三. 最终模型的建立和模拟 i@mS8%|l
1) 布尔操作后的结果 zZ;V9KM>v
q1Mt5O}
*U +<Hv`C
2) 模拟, B_
bZa
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 5&qBG@Hw]
3) 模拟结果: n 0g8B
A. 光斑 $ i%#fN
F ESl#.}
B. 发散角 m"!Q5[
kLc@U~M
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. N uW6~PV
