用ZEMAX设计简易LED准直镜 Git2Cet
一. 初始解的构建 kr1^`>O5
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: g ]} ] /\
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) Ke& fTK
d<;XQ.Wo7
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. [qt^ gy)
初始数据: N) z]
F9Kg
1) 几何体部分 x2f_>t u2
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; wVs |mG"
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. GWShv\ c}
+n`^ W(
.Qj`_q6=
2) 光源部分 2gjA>ET`N
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: gD fVY%[Z
steps=90 e''Wm.>g(+
incr=90/steps #max angle is 90 degree CV7 .hF<
pi = 4*ATAN(1) L/cbq*L
dr = pi/180 )=D9L
startobj=4 aR;Q^YJ+a
For i,0,steps,1 }@ A~a`9g
angle = i*incr X4*/h$48 w
oo=i+startobj Y!s/uvRI
InsertObject 1,oo BQ&h&57K
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 1-gX=8 ]]
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 *m]%eU(
SetNSCPosition 1,oo,4,angle {gi"ktgk
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays kQBVx8Uq]
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays ]R ]X#jm
tar = 0 e S
Fmx
opr = i+1
IWpUbD|kC
InsertMFO opr )'<zC
setoperand opr, 11, "NSRA" XJOo. Y
setoperand opr, 3, oo # src# ]X _&
setoperand opr, 6, 3 # seg# ?,),%JQ
setoperand opr, 9, 1 # weight p-/x Md
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 86} r z
setoperand opr, 8, tar # tar \S2'3SD d/
Next T
+4!g|Y
update s^v,i
CH {
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! j+ys&pDczm
MDCf(LhEH
q{JD]A :
二. 优化 &
='uAw
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. 6ensNr~e a
初步优化的结果如下: |$ 0/: *
I5"=b}V5
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! kI;^V
g%[Ruugu
三. 最终模型的建立和模拟 <(t<gS #
1) 布尔操作后的结果 6qA{l_V
r#~6FpFVK^
a:]yFi:Su
2) 模拟, +16 23E
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 /3&3
3) 模拟结果: JuI,wA
A. 光斑 / q!&I
J8D-a !
B. 发散角 t r} $82Po
NV;tsuA|
以上是一个简单的准直镜的构建. 采用ZEAMX的优化算法结果特定的建模完成该设计, 当然还可能存在诸多不足之处,但此思路可供参考. 也可以设计相似的透镜或变型. y|mR'{$I
