用ZEMAX设计简易LED准直镜 #BX}j& h_
一. 初始解的构建 .Zr3!N.t
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: C5~
+"#B
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) M2LW[z
!&pk^VFl+
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. `_(N(dm
初始数据: fr8hT(,s )
1) 几何体部分 >w#&fd
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; lKV7IoJ& ;
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. o_cAelI[!
scZ& }Ni
Dw.Pv)'$
2) 光源部分 )|K ZGr
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: fkD-mRKw
steps=90 JY$+<`XM
incr=90/steps #max angle is 90 degree LX m@h
pi = 4*ATAN(1) cX|(/h,W/
dr = pi/180 Kc+TcC
startobj=4 v-}B
T+
For i,0,steps,1 QT\" r T9#
angle = i*incr dm"|\ 7
oo=i+startobj g&X
X@I8+v
InsertObject 1,oo wc?YzXP+
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value U|v@v@IBA
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 U\dLq&=V
SetNSCPosition 1,oo,4,angle ,AG k4]
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays (VBO1 f
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays ! XO" lS
tar = 0 XF?"G<2
opr = i+1 ;9hS_%ldX4
InsertMFO opr >[4C QK`U
setoperand opr, 11, "NSRA" wPaMYxO/
setoperand opr, 3, oo # src# V@\A<q%jTs
setoperand opr, 6, 3 # seg# SeBl*V
setoperand opr, 9, 1 # weight mg <S 7+
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate #xt- 65^
setoperand opr, 8, tar # tar _EC H (
Next VF g"AJf
update mw~$;64;a
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!! ?y,z
}ssL;q
S&MF; E6
二. 优化 Xe@:Aun
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. oFp4* <\
初步优化的结果如下: i?6#>;f
w a$Q8/
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! -S
0dr8E
]~\%ANoi
三. 最终模型的建立和模拟 X9o6} %Y
1) 布尔操作后的结果 ,9~qLQ0O
~--F?KUnL
`9 Q O'^)
2) 模拟, E*VOyH 2[
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 $pj; CoPm
3) 模拟结果: OVEQ^\Q5D
A. 光斑 wPr!. :MF
L^??*XEUJ
B. 发散角 '(SqHP|8&g
-x+K#T0Z
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. yX CJ?
