用ZEMAX设计简易LED准直镜 Q9p2.!/C1
一. 初始解的构建 Ik5-ooZ&{
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: N@'l: N'f4
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) i[.7 8K-s
q:jv9eL.O
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. Ty!V)i
初始数据: k{ Y\YG%b
1) 几何体部分 9~K>c
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; hlc g[Qdo*
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. ib]<;t
rniL+/-uU
w}07u5
2) 光源部分 _q@ lP|
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: 7:$dl #
steps=90 Bv*VNfU m
incr=90/steps #max angle is 90 degree #t# S(A9)
pi = 4*ATAN(1) [% Dh0hOg
dr = pi/180 _ qQ
startobj=4 0}k vuuR
For i,0,steps,1 <X1[j9Qtv0
angle = i*incr oc-o>H
oo=i+startobj K6~')9 Q
InsertObject 1,oo GV9pet89yu
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value RdpOj >fT
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 .rDao]K
SetNSCPosition 1,oo,4,angle )k KeA
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays j 6 _w2
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays rg %m
tar = 0 .Z 17X_
opr = i+1 0q1 +5
InsertMFO opr ;gRPTk$X3
setoperand opr, 11, "NSRA" q} g0-Da
setoperand opr, 3, oo # src# vL "n oLs
setoperand opr, 6, 3 # seg# =7 -k D3
setoperand opr, 9, 1 # weight FklO#+<:
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 8L@@UUjr
setoperand opr, 8, tar # tar 6p,}?6^
Next 2|M,#2E-
update r"5\\ qf5*
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!! ]<fZW"W< q
f,-'eW/j
AZJ|.mV q
二. 优化 _B}QS"A
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. ~~ty9;KYL
初步优化的结果如下: c8cGIAOY)
|ew:}e: k<
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! lcoJ1+`C
Hu!<GB~
三. 最终模型的建立和模拟 D@iS#+22
1) 布尔操作后的结果 SQw"mO
Z>'hNj)ju
g-+/zEOUS
2) 模拟, U4e9[=q`'
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 P\
2Bx *e
3) 模拟结果: kN vN V(4
A. 光斑 ?Y$3R"p@3`
2l8z/o 7v
B. 发散角 /-3)^R2H
DsiyN:o'+
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. J \I`#
