用ZEMAX设计简易LED准直镜 _t4(H))]vG
一. 初始解的构建 *;F<Q!i&v
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: adgd7JjI*
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) *UG?I|l|I
FBzsM7]j
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. pY%KI
初始数据: =n@ \m <
1) 几何体部分 V;Ln|._/t
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; f3.oc9G
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.
CalW J
K0 5T`+N,
L i 9$N"2
2) 光源部分 iHQ$L# 7
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: 2Ib
1D
steps=90 ?UeV5<TewS
incr=90/steps #max angle is 90 degree -0NkAQ rg
pi = 4*ATAN(1) d+0= a]
dr = pi/180 !i@A}$y
startobj=4 mW,b#'hy
For i,0,steps,1 IfI:|w}:"r
angle = i*incr E4_,E eC#
oo=i+startobj ']1a
InsertObject 1,oo I'2I'x\M
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 34_
V&8
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 fZnq5rTk"
SetNSCPosition 1,oo,4,angle #60gjHYaV
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays &W `7 b<
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays QW C C
tar = 0 g-m,n=qu
opr = i+1 :}gEt?TUhs
InsertMFO opr )%8s t'
setoperand opr, 11, "NSRA" qH d7C3
setoperand opr, 3, oo # src# S5UQ
setoperand opr, 6, 3 # seg# +u&3pK>f
setoperand opr, 9, 1 # weight gieso f
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate C!6D /S
setoperand opr, 8, tar # tar 3&+ nV1
Next
u6MU
@?
update n5tsaU;
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! ~Ra8(KocD
Fp]ErDan
?pa pk4w
二. 优化 oMoco tQ;$
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. Y'+K U/H
初步优化的结果如下: ` /B+
J 5x ZL v
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! ^^a%Lz)U
VG50n<m9
三. 最终模型的建立和模拟 s |o(~2j
1) 布尔操作后的结果 >>8{N)c5E
T&Z*=ShH
Z4gn7
'V
2) 模拟, 8-@H zS%
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 ;(K"w*
3) 模拟结果: 2a 7"~z~
A. 光斑 L nq CHe
>CH b;*U
B. 发散角 oc[z dIk
6X4 r2Vq
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. # 00?]6`z
