用ZEMAX设计简易LED准直镜 Gy,u^lkk:
一. 初始解的构建 ( =16PYs
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: -UZ@G~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) \eGKkSy
&(z fa&j|
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. O<j PGU
初始数据: H{?9CxYa
1) 几何体部分 T#
lP!c
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; FZ|CqD"#
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. !j1[$% =#
`k; KBW
5tv<8~:K
2) 光源部分 C{Asp
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: z305{B:Y
steps=90 Uw/l> \
incr=90/steps #max angle is 90 degree E15vq6 DKF
pi = 4*ATAN(1) '.Ym!r~wL
dr = pi/180 /<&h@$NHH4
startobj=4 j J3zF3Id
For i,0,steps,1 B 51kV0
angle = i*incr 3Wcy)y>2Ap
oo=i+startobj cBYfXI0`
InsertObject 1,oo :Pq., s
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value Fl{ WAg
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 D -IR!js ]
SetNSCPosition 1,oo,4,angle ?X9]HlH
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays H]\Zn%.#
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays '
)-M\'S$E
tar = 0 8ga_pNe
opr = i+1 _P,^_%}V06
InsertMFO opr s$DrR
setoperand opr, 11, "NSRA" 9B dt (}0A
setoperand opr, 3, oo # src# J I|6B
setoperand opr, 6, 3 # seg# V (rr"K+
setoperand opr, 9, 1 # weight Aaw(Ed
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate -$ <O\5cAQ
setoperand opr, 8, tar # tar `@`1pOb
Next ~%#mK:+
update }:z5t,u6
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<Hu8$G|
?@R")$
u-DK_^v4M
二. 优化 HFo-4 "
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. ?Qqd "=k4
初步优化的结果如下: Gzt=u"FV
H] 31l~@]
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! ~2u h'e3
] c} 91
三. 最终模型的建立和模拟 Uh|>Skic4
1) 布尔操作后的结果 "DSPPE&[c
wk\L* \@Y}
},+ ~F8B
2) 模拟, F6S~ $<
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 49 }{R/ :
3) 模拟结果: Vf-5&S&9
A. 光斑 0O2 n/`'
znZ7*S >6\
B. 发散角 y/_wx(2
S{p}ux[}=
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. no Nm^hFL
