用ZEMAX设计简易LED准直镜 82<L07fB
一. 初始解的构建 GgtL./m
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: zQ [mO
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) DW-LkgfA
zumRbrz
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. SlZu-4J. -
初始数据: JB -j@
1) 几何体部分 p)oW'#@a
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; _)|!.r&)63
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. xv2;h4{<
_EY :vv
BZj[C=#x
2) 光源部分 MMf6QxYf
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: y`BLIEI
steps=90 uPqPoI>N!
incr=90/steps #max angle is 90 degree d+^;kse
pi = 4*ATAN(1) %:y-"m1\u$
dr = pi/180 eAqQ~)8^
startobj=4 i{8=;
For i,0,steps,1 o _-t/
?
angle = i*incr <Z&gAqj 2
oo=i+startobj N*x gVj*
InsertObject 1,oo 56 )B/0=
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value ij TtyTC
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 !nu['6I%
SetNSCPosition 1,oo,4,angle l>G#+#{
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays jfWIP N
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays o{
(v
tar = 0 @|^C h+%@
opr = i+1 %ry>p(-pC(
InsertMFO opr 8RK\B%UW
setoperand opr, 11, "NSRA" 7HF\)cz2
setoperand opr, 3, oo # src# Ik,w3 }*P*
setoperand opr, 6, 3 # seg# s?2;u p*D
setoperand opr, 9, 1 # weight n`hSn41A
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate MT*b+&1e
setoperand opr, 8, tar # tar Ax\Fg
5
Next rS
jC/O&b
update ]_Qc}pMF&
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!! jPd<h{js
dlU=k9N-
X6;aF ;"5
二. 优化 "~;j FB8
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. /x-t - }
初步优化的结果如下: t_N
`e(V
J]N}8 0
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! u+V;r)J{
/ [19ITZ
三. 最终模型的建立和模拟 +VeLd+Q}
1) 布尔操作后的结果 (tz! "K
}[Y):Yy
MhsG9q_%
2) 模拟, e p^0Cd/
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 rfZA21y{?
3) 模拟结果: - (2-zznZ
A. 光斑 n Ye} d!
P-mrH
B. 发散角 DXiD>1( q
8}0
D?
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. &a:aW;^A7
