用ZEMAX设计简易LED准直镜 WT,I~'r=S
一. 初始解的构建 2LUsqL\m}.
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: {H[N|\
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) lfDd%.:q4S
J'
uaZI>'
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. 6vbKKn`ST
初始数据: (n7xY GfYS
1) 几何体部分 N 5Om~D
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; EF:ec9 .
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. ;]1t| td8
<rgK}&q
6 agG*x
2) 光源部分 +
GQ{{B
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: z[J= WI
steps=90 x K_UkB-$i
incr=90/steps #max angle is 90 degree V WZpEi
pi = 4*ATAN(1) b>p_w%d[[J
dr = pi/180 9*s8%pL
startobj=4 =nCA=-Jv
For i,0,steps,1 DDR4h"Y
angle = i*incr }O~D3z4l0
oo=i+startobj 4dFr~ {
InsertObject 1,oo HcIJ&".~
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value z{OL+-OY
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 Mu` _^gG
SetNSCPosition 1,oo,4,angle q-Z<.GTq
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays m]U
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays LAk
.f
tar = 0 I= :yfW
opr = i+1 XlF , _
InsertMFO opr S\N l|U[
setoperand opr, 11, "NSRA" s:6K'*
setoperand opr, 3, oo # src# ZVH 9je
setoperand opr, 6, 3 # seg# aB~k8]q.
setoperand opr, 9, 1 # weight N~/X.D4e#
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate Wtu-g**KN
setoperand opr, 8, tar # tar 0(+<uo~6p1
Next }Y!V3s1bm
update |GQq:MB;z
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!! &cyB}Gv
DDmC3
( ww4(
二. 优化 2i6=g<
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. vT{(7m!Ra
初步优化的结果如下: >(H:eRKq
r&R~a9+)
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! X HJdynt/
5: gpynE|
三. 最终模型的建立和模拟 I52nQCXi
1) 布尔操作后的结果 Jk}3c>^D
[F*yh9%\
aOg9Dqtg)f
2) 模拟, BDfMFH[1
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 K3:z5j.X
3) 模拟结果: oO[eer_S-
A. 光斑 tBzE(vW
_"Y7 }A\9
B. 发散角 ` /m] K ~~
-]KgLgJ
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. PYi<i Sr
