用ZEMAX设计简易LED准直镜 jl$ece5v
一. 初始解的构建 py!|\00}
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: o3^l~iT
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) *uf'zQ<9
0B/,/KX
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. wLH>:yKUU
初始数据: m|n%$$S&
1) 几何体部分 L|:`^M+^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; 2DtM20<>
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. XGWSdPJLr
n8
i] z
4<Utm r
2) 光源部分 VcO0sa f`
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: ,X-bJA@(
steps=90 4N_R:B-V u
incr=90/steps #max angle is 90 degree HGs $*
pi = 4*ATAN(1) 85:=4N%
dr = pi/180 I<mV+ex
startobj=4 TH&U
j1
For i,0,steps,1 n u[ML
angle = i*incr L-WT]&n_
oo=i+startobj m@2QnA[ 4
InsertObject 1,oo '(f* 2eE:
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value ,+DG2u
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 O7m(o:t x3
SetNSCPosition 1,oo,4,angle U0y% u
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays rdP[<Y9
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays -` kW&I0
tar = 0 9@(PWz=`?
opr = i+1 x7&B$.>3
InsertMFO opr t ;;U}
setoperand opr, 11, "NSRA" RQ'9m^
setoperand opr, 3, oo # src# 3 *"WG O5
setoperand opr, 6, 3 # seg# w !-gJmX>
setoperand opr, 9, 1 # weight 2\MT; ;ZTZ
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate rNWw?_H-H(
setoperand opr, 8, tar # tar %9F([K
Next u<t bbKM
update q]ku5A\y
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!! Ca zocq5
:Uzm
)9{0] u;9
二. 优化 TOB-a AO
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. %+W{iu[|
初步优化的结果如下: pk$l+sNZ=
ICx#{q@f,
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! eCU:Q
_ @NL;w:!
三. 最终模型的建立和模拟 en4k/w_
1) 布尔操作后的结果 !&y8@MD15
45@ I *`
VK\X&Y3l
2) 模拟, *e Tq VG.
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 D09Sg%w
3) 模拟结果: ,Bi.1
%$
A. 光斑 jjB~ G^n
[" k,QX
B. 发散角 n`?aC|P2s
gZ3u=uME
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. ah4N|zJ>v
