用ZEMAX设计简易LED准直镜 Q (yg bT
一. 初始解的构建 ftPhE)i
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: H!X*29nX
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) /.!&d^
h?OSmzRLd
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. 8N9,HNBT$
初始数据: +2 oZML
1) 几何体部分 $V?s D{=W
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; U;
<{P
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. 85[
7lO)[
A nk_;jo
Vn{;8hZ :a
2) 光源部分 q5EkAh<PD|
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: LK*9`dzv=G
steps=90 ^b|? ?9&
incr=90/steps #max angle is 90 degree
n7Eh!<
pi = 4*ATAN(1) _ eBNbO_J
dr = pi/180 ps,Kj3^T<
startobj=4 ;'V[8`Z@
For i,0,steps,1 0Qvr
g+
angle = i*incr <b _K*]Z
oo=i+startobj Nv;'Ys P
InsertObject 1,oo 7]5~ml3:
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value @g;D A)!(
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 _4SZ9yu
SetNSCPosition 1,oo,4,angle v*JKLA
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays Rc4=zimr+
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays d#bg(y\G|
tar = 0 Z+);}>-5
opr = i+1 G"u4]!$/
InsertMFO opr mSu$1m8
setoperand opr, 11, "NSRA" *)^ ZUk
setoperand opr, 3, oo # src# g +gcH
setoperand opr, 6, 3 # seg# 3P RU
setoperand opr, 9, 1 # weight
ip{ b*@K
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate )c9Xp:
setoperand opr, 8, tar # tar L1 Yj9i
Next !J<0.nO/:
update o(l %k},a
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! GtIAs C03
T8&sPt,f
m3P7*S5NJ7
二. 优化 M3]eqxLC
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. w ?nSQBz$
初步优化的结果如下: X_D-K F
'IIa,']H
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! 30Qp:_D
]K>bSK ^TX
三. 最终模型的建立和模拟 o::9M_;
1) 布尔操作后的结果 f!5w+6(
zlQBBm;fE
lcReRcj m
2) 模拟, A(`Mwh+
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 E
U RK zJk
3) 模拟结果: $;=?[Cn
A. 光斑 xmC5uT6L3M
w7pX]<?R"
B. 发散角 j)iUg03>/4
a#CjGj)
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 @55mQ
