用ZEMAX设计简易LED准直镜 if
S)
< t
一. 初始解的构建 `kx+ Kc
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: jh3LD6|s}
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) UE3#(:x A
&"90pBGK
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. C ?^si
初始数据: ,oW8 im
1) 几何体部分 WHV]H
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; :QSCky*i
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. %H-(-v^T*
~(TS>ck@
%-Z0Oz We
2) 光源部分 nly`\0C
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: lC/4CPKtV
steps=90 nU Z+N)*
incr=90/steps #max angle is 90 degree .K`^n\T
t
pi = 4*ATAN(1) k)2L <Lmn
dr = pi/180 qR
W WG&
startobj=4 I|6wPV?
For i,0,steps,1 N6GvzmG#g
angle = i*incr |JpLMUG
oo=i+startobj HiBw==vlV
InsertObject 1,oo 4eSV( u)4
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value fbbk;Rq.'3
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 i;1 EXM
SetNSCPosition 1,oo,4,angle %"R|tlG
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays =h~\nTN
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays 1 :xN )M,s
tar = 0 );LkEXC_'
opr = i+1 4XkSj9D~z
InsertMFO opr ))M; .b.D
setoperand opr, 11, "NSRA" ^9})@,(D
setoperand opr, 3, oo # src# ]-o0HY2
setoperand opr, 6, 3 # seg# 49o5" M(
setoperand opr, 9, 1 # weight - U6" Ce
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate *wml
4lh
setoperand opr, 8, tar # tar a95QDz
Next UB3b
update t 3TnqA
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!! r?e)2l~C8j
E%CJM+r!
MIcF "fB![
二. 优化 @"*8nV#
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. ^]He]FW':G
初步优化的结果如下: %ZF6%m0S
WJG& `PP
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! #,dE )
Pg3O )D9
三. 最终模型的建立和模拟 PvzB, 2":
1) 布尔操作后的结果 :les
3T}2
.\0PyV(
kaxAIk8l
2) 模拟, t HhA _
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 $u"t/_%
3) 模拟结果: Qt_LBJ UWV
A. 光斑 c&Pgz~iP
q]%c
6 {w
B. 发散角 ';buS -|6
lGa'Y
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. mlgw0
