用ZEMAX设计简易LED准直镜 1|AY&u%fiP
一. 初始解的构建 bR1Q77<G\
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ur7S
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) o\PHs4Ws'7
R,BIN p
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. F@ #p
初始数据: OT$++cj^
1) 几何体部分 )/Gi- ::
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; P!IXcPKW53
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. mB6%. "
/{P-WRz>
"c?3 1$6
2) 光源部分 E$ &bl
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: r:Q=6j,
steps=90 1*'gaa&y
incr=90/steps #max angle is 90 degree 5sj$XA?5
pi = 4*ATAN(1) yW\kmv.O
dr = pi/180 Ra6 }<o
startobj=4 NxDVU?@p*
For i,0,steps,1 yjq|8.L[
G
angle = i*incr RTDplv; ]
oo=i+startobj f! )yE`4-
InsertObject 1,oo cct/mX2&~
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value SSyARR+;c
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 f"NWv!
SetNSCPosition 1,oo,4,angle ITEf Q@#jU
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays +EqL|
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays \ rg;xZa5
tar = 0 B/^o$i
opr = i+1 :zvAlt' q=
InsertMFO opr d0f(U k
setoperand opr, 11, "NSRA" o*"Q{Xh#Qd
setoperand opr, 3, oo # src# M _lLP8W}
setoperand opr, 6, 3 # seg# !4<A|$mQ
setoperand opr, 9, 1 # weight cM4{ e^
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate E1`_[ =8a9
setoperand opr, 8, tar # tar 2$VS H&
Next e* *'[3Y
update #?eME ws
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!! >6@,L+-6r
`2^(Ss# )
rW_c Ldh]#
二. 优化 #l.s> B4
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. ~*+evAP
初步优化的结果如下: S v#,L8f
o>T+fBHE
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! &p* rEs
h(3-/4
三. 最终模型的建立和模拟 Y=O-^fL
1) 布尔操作后的结果 }jU)s{>f b
h|i b*%P_
9C7HL;MF
2) 模拟, Dkh=(+> <
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 F pwhy ls
3) 模拟结果: \OWxf[
A. 光斑 _JA)""l%
^gNbcWc7CU
B. 发散角 0]$-}AYM
B(6*U~Kn%
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. ]1|7V|N6
