用ZEMAX设计简易LED准直镜 +Ug/rtK4
一. 初始解的构建 .P$IJUYO
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: B$ KwkhMe
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) $hR)i
Cv)/7vyB8
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. \tyg(srw0
初始数据: #&8 }<8V
1) 几何体部分 0lM{l?
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; B$?qQ|0:=
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. mfny4R1_
?8, %LIQ?
\uG`|D n
2) 光源部分 l$*=<tV
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: pbHsR^
steps=90 xw<OLWW
incr=90/steps #max angle is 90 degree "Dy'Kd%,%/
pi = 4*ATAN(1) YYg)
dr = pi/180 k#}g,0@
startobj=4 1\L[i];L8
For i,0,steps,1 pWE `x|J
angle = i*incr | DF9cd^
oo=i+startobj -V % gVI[
InsertObject 1,oo z5Qs @dG
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value R)Mt(gFZT_
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 V2|3i}V"
SetNSCPosition 1,oo,4,angle M!M! Ni
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays ?R Fg$Z'^
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays vQ@2FZzu>
tar = 0 <uP^-bv;(
opr = i+1 DZ
^1s~
InsertMFO opr rAQF9O[
setoperand opr, 11, "NSRA" Gi^Ha=?J%
setoperand opr, 3, oo # src# >i,iOx |E-
setoperand opr, 6, 3 # seg# P
,eH 5w"
setoperand opr, 9, 1 # weight !SHj$Jwa'
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate \
u+xa{b|
setoperand opr, 8, tar # tar SKY*.IW/Z
Next -m 5}#P89
update Zs zs1{t
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! Lb=W;9;
M] V.!z9B
^a9 oKI 9n
二. 优化 oCi
~P}r
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. &B{8uge1
初步优化的结果如下: ;SKh
GgFi9Ffj
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! !$XHQLqF2
JbQZ!+
三. 最终模型的建立和模拟 }ublR&zlp
1) 布尔操作后的结果 cX2^wu
KT*:F(4`
y@ek=fT%4
2) 模拟, farDaS[\VY
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 _.18 z+
3) 模拟结果: @fn 6<3
A. 光斑 zz$q5[n
R
-elIp
B. 发散角 ,i`h
x,
Rg
Yig0/ "
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. msTB'0
