用ZEMAX设计简易LED准直镜 d|TIrlA
一. 初始解的构建 p})&Zl)V
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: $\bH 5|Hk]
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) oI>; O#
!hq7R]TC+
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. sJr $[?
初始数据: H.9 J}k1S
1) 几何体部分 Cpj_ mMtu
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; x!< C0N>?z
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. 4MM# \
z+ 4R[+[
b &JPLUr
2) 光源部分 ;#;X @BhS
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: GB+G1w
steps=90
pK3cg|}
incr=90/steps #max angle is 90 degree -X=f+4 j
pi = 4*ATAN(1) ~DJ/sY2/
dr = pi/180 l- X|3 ,
startobj=4 u (BYRB
For i,0,steps,1 r[gV`khka
angle = i*incr xWD wg@ P
oo=i+startobj jk|0 <-3
InsertObject 1,oo a%AU9?/q#
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value iz'8P-]K>
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 VHJr+BQ1K/
SetNSCPosition 1,oo,4,angle b#P8Je`;9
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays p?}Rolk7
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays & ~k/G
tar = 0 3oSQe"
opr = i+1 Ki' EO$
InsertMFO opr EGs z{c[8@
setoperand opr, 11, "NSRA" Kg.E~
setoperand opr, 3, oo # src# nyIb8=f
setoperand opr, 6, 3 # seg# aA:Ky&5e
setoperand opr, 9, 1 # weight D^A_ 0@
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate ht1
jrCe
setoperand opr, 8, tar # tar Dk4Wj"L S
Next |6&"r&
update tuv4~i<
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!! <q!{<(:
Y`M.hYBXk
3*FktXmI}
二. 优化 74KFsir@
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 *j`
初步优化的结果如下: .z_^_@qdm
W6a2I
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! Kkd7D _bZ*
AL KhZFuz
三. 最终模型的建立和模拟 r}vr E
^Q
1) 布尔操作后的结果 lF B Ka
,6
>LW9 $[H
a#kZY7s
2) 模拟, v.\&gn (
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 9/nL3 U@i1
3) 模拟结果: sG\=_-"v(
A. 光斑 _]<]:b
0[PP -] JS
B. 发散角 e\P+R>i0
HkQ2G} <
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. ^ @6eN]
