用ZEMAX设计简易LED准直镜 g*%o%Lv
一. 初始解的构建 uKT\\1Jrq
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: H"V)dEm
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) dpcv'cRfw
~?lmkfy
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. OF( tCK
初始数据: ixF
1) 几何体部分 MWn []'TpH
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; C9` x"$
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. 1~ *JenV-
?)/H 8n
q0 _Pl *
2) 光源部分 j&,%v+x
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: GYri\ <[
steps=90 kx[ h41|n
incr=90/steps #max angle is 90 degree kQtnT7
pi = 4*ATAN(1) Zu^J X/um
dr = pi/180 AR id
startobj=4 [PU0!W;
For i,0,steps,1 G^w :c]
angle = i*incr F:2V;
oo=i+startobj =Wl}Pgo!
InsertObject 1,oo |H-zm&h>'
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value :YN,cI d*
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 '.tg\]|
SetNSCPosition 1,oo,4,angle v6KF0mqA&
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 2-u9%
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays 3C;nC?]K
tar = 0 0$q )uip
opr = i+1 ^WIGd"^
InsertMFO opr z _ia3k<
setoperand opr, 11, "NSRA" f!##R-A
setoperand opr, 3, oo # src# }tH6E
setoperand opr, 6, 3 # seg# O8w|!$Q.
setoperand opr, 9, 1 # weight Z|$OPML X
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate C?VNkBJ>\
setoperand opr, 8, tar # tar t9m08K:Y
Next X\LiV{c
update M!b" c4|<
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! Q|:qs\6q5
!5[5l!{x
8 gzf$Oc
二. 优化 R9lb<`
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. ioS(;2F
初步优化的结果如下: ;_= +h,n
8Ir
= @
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! +`~6Weay
#R3|nL
三. 最终模型的建立和模拟 AtW<e;!0te
1) 布尔操作后的结果 );5H<[
Q96^rjY
{Zy) p%j 8
2) 模拟, 5j$ a3nH
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 4z> SI\Ss
3) 模拟结果: xc6A&b>jI
A. 光斑 [&a= vE
,[<+7
B. 发散角 O;?Nz:/q
Vi_6O;
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. .=<<b|
