用ZEMAX设计简易LED准直镜 ;GT)sI
一. 初始解的构建 (<JDD ]J
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: pvU oed\
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) NP'DuzC
`h3}"js
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. htrj3$q(4
初始数据: []3}(8yxGb
1) 几何体部分 r PpAg
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; ^|{fB,B
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. dTQvz9 C
T`ZJ=gv
"[S
6w
2) 光源部分 tRBK1h
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: "I FGW4FnL
steps=90 E(LE*J
incr=90/steps #max angle is 90 degree {1DYXKe
pi = 4*ATAN(1) r K)
dr = pi/180 aB! Am +g
startobj=4 ly%B!P|
For i,0,steps,1 U?j> 28
angle = i*incr P y]ci`27
oo=i+startobj emPm^M5/K
InsertObject 1,oo nnl9I4-O
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value ~Fb ?h%w
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 &it/@8yH
SetNSCPosition 1,oo,4,angle z35Rjhj9
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays HWOH8q{f!
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays FN E mGz/4
tar = 0 J}\]<aC
opr = i+1 R >&/n/l
InsertMFO opr u*N8s[s'
setoperand opr, 11, "NSRA" t+J6P)=
setoperand opr, 3, oo # src# p=gUc O8
setoperand opr, 6, 3 # seg# fr2w k}/b
setoperand opr, 9, 1 # weight oa !P]r
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate ,x.)L=Cx8
setoperand opr, 8, tar # tar mJR
T+SZ
Next >D62l*V C)
update ]s AD5<;
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!! R_n-&d 'PP
tgA
|Vwwk
3~xOO*`o
二. 优化 17MjIX
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. &~f_1<
初步优化的结果如下: Lta\AN!c
*S_Iza #&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! }8#Czo jt
~ ' =4K/39
三. 最终模型的建立和模拟 0M+tKF b
1) 布尔操作后的结果 `_^=OOn
AB\4+ CLV
htym4\Z=
2) 模拟, Ps\ ^OJR
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 26K ~m@
3) 模拟结果: uZI a-b
A. 光斑 9(j!#`O7&
p
n>`v
B. 发散角
+'.Q-
wwn}enEz,x
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. ]!:Y]VYN)\
