用ZEMAX设计简易LED准直镜 a.+2h%b
一. 初始解的构建 (4_7ICFI
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: !'>(r K$
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) & V7@ TZ
h&eu}aF
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. T"1H%65`V
初始数据: s BP.P7u
1) 几何体部分 :0,q>w
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; ;cQhs7m(9
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. BrYU*aPW;
F Q dz":5
DSG tt/n
2) 光源部分 !mNXPqnN
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: VU+` yQ p
steps=90 68ce+|
incr=90/steps #max angle is 90 degree Fu4LD-#
pi = 4*ATAN(1) &$yC +cf
dr = pi/180 cIqk=_]
startobj=4 / fBi9=}+
For i,0,steps,1 4|Z;EAFx
angle = i*incr 9(?9yFbj5
oo=i+startobj E$5)]<p! <
InsertObject 1,oo >ZMB }pt`
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 2E~WcB
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 ~hi \*W6jg
SetNSCPosition 1,oo,4,angle 5WN^8`{'3
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays \7W>3
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays ~jdvxoX-
tar = 0 ^LfN6{
opr = i+1 ` .3!
InsertMFO opr aRSGI ja<L
setoperand opr, 11, "NSRA" Xup rl2+
setoperand opr, 3, oo # src# eQh@.U*S)
setoperand opr, 6, 3 # seg# ^(<Ecdz(
setoperand opr, 9, 1 # weight t']d_Vcza
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 1Rl g% G'
setoperand opr, 8, tar # tar @<]sW*s
Next O
<;Au|>*
update NQQ+l0txI
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!! HUF],[N
cM&5SyxiuE
+/u)/ey
二. 优化 RbPD3& .
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. f4A;v|5_
初步优化的结果如下: YbaaX{7^
?y1']GAo
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! }DH3_M!
Cjh0 .{
三. 最终模型的建立和模拟 '@4M yg* b
1) 布尔操作后的结果 P2y`d 9,Q
D K' ? '
JbT+w \o
2) 模拟, 0,~f"Dyqy
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 $~x#Q?-y
3) 模拟结果: |'mwr!
A. 光斑 ?HD(EGdx
C\ %T|ZDE
B. 发散角 W 7xh
' i- 6JG%
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. nV/8 u_
