用ZEMAX设计简易LED准直镜 *,B o $:(n
一. 初始解的构建 "0 al"?
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ^F @z +q
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) AN ;SRl
v6B}ov[Y2
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. $@y<.?k>UP
初始数据: I@x^`^+l
1) 几何体部分 cTW3\S=
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; 6J3:[7k=&
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. V>
K
sbPqR
=m{] Xep
MH;5gC@
`
2) 光源部分 +z/_ 'DE
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: RLkP)+t
steps=90 uZ}=x3B
incr=90/steps #max angle is 90 degree *z-Mr~ V
pi = 4*ATAN(1) $6~ J#;
dr = pi/180
XI+m
startobj=4 fh CMbq4T
For i,0,steps,1 Ji<^s@8Zc
angle = i*incr 8 /3`rEW
oo=i+startobj e RiP C
InsertObject 1,oo Qs(WyP #
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value y8/
7@qw
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 saMv.;s
1^
SetNSCPosition 1,oo,4,angle [o]^\a y
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays xE+Nz5F
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays Z]H`s{3
tar = 0 JWHKa=-H
opr = i+1 ~V,~' W
InsertMFO opr ")%)e ;V3
setoperand opr, 11, "NSRA" W- 9?|ei
setoperand opr, 3, oo # src# hq}kAv4B=
setoperand opr, 6, 3 # seg# p-d2HXo
setoperand opr, 9, 1 # weight L`>uO1O
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate [UqJ3@ >
setoperand opr, 8, tar # tar N5$IVz }
Next q'u^v PO
update p
BU,"Yy&
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!! YKF5|;}
!? t#QD o
bDh, r!I
二. 优化 e
C\;n
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=0U&~
初步优化的结果如下: >s3H_X3F
G&i<&.i
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! \4;}S&` k
)TNAgTmqK
三. 最终模型的建立和模拟 O6nCu
1) 布尔操作后的结果 j<+Q Gd%
sC
,[CN:b
t?&
a?6:J
2) 模拟, gmG
M[c \
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 G[34:J
3) 模拟结果: KMFvi_8
A. 光斑 Ja$Ple*XU8
~j}7Fre
B. 发散角 U/v }4b
5[^pU$Y
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. `~${fs{-`/
