用ZEMAX设计简易LED准直镜 L*4= b
(3
一. 初始解的构建 O7.eq524
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ''! j:49
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) >zw@!1{1
dN:^RCFzS
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. vgg)f~
初始数据: =`N 0
1) 几何体部分 \`2EfYJ{
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; i& %dwqp
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. >XRf=
:3
~ q/~ u
"W XUz
2) 光源部分 %Q.M& U
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: u$ci{<
steps=90 $3ZQ|X[|+
incr=90/steps #max angle is 90 degree HB*BL+S06
pi = 4*ATAN(1) _F4=+dT|
dr = pi/180 y zL9Ic
startobj=4
z.2UZ%:
For i,0,steps,1 4 CiRh
angle = i*incr CO@ kLI
oo=i+startobj d>#X+;-k
InsertObject 1,oo u% 1JdEWZd
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value OS>%pgv
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 4"iI3y~Gw
SetNSCPosition 1,oo,4,angle H+gB|
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays V,[[# a)y
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays "qZTgCOY2
tar = 0 n<b}6L}
opr = i+1 {3K ]Q=
InsertMFO opr 3G^A^]h
setoperand opr, 11, "NSRA" ma) +
G!
setoperand opr, 3, oo # src# _Vt9ckaA
setoperand opr, 6, 3 # seg# m@L> 6;*
setoperand opr, 9, 1 # weight )MoHY
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate /1.Z=@ 7
setoperand opr, 8, tar # tar Y=<zR9f`
Next vtK.7AF
update _pvt,pW
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!! M-+!z5 q~d
h:FN&E c}
3Y +;8l d
二. 优化 '% TD#!a
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. ~rXLb:
初步优化的结果如下: 'r -B%D=
N693eN!
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! P ~x4h{~Gd
M A%g-}
三. 最终模型的建立和模拟 Ax O.adQE%
1) 布尔操作后的结果 ]S@DVXH
wsAb8U C_
BPOT!-
2) 模拟, fti0Tz'
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 m|]"e@SF2
3) 模拟结果: c2s73i z
A. 光斑 ?a?4;Y!
o62GEl25
B. 发散角 cmd7-2
FS!vnl8`
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. &&"+\^3
