用ZEMAX设计简易LED准直镜 m=m T`EP
一. 初始解的构建 ! '
}
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ~ShoU
m[
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) d17RJW% A
s t7\k]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. aLo^f= S
初始数据: 1\t# *N
1) 几何体部分 /Jc fAY
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; \ `kH 2`
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. ~]w|ULNa3|
OuZPgN
S]"U(JmW\
2) 光源部分 ,ORwMZtw{H
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: sY-
]
Q
steps=90 ]3 KMFV}
incr=90/steps #max angle is 90 degree 5YV3pFz$)
pi = 4*ATAN(1) A hyV
dr = pi/180 YK {E=<:
startobj=4 `d ,v
For i,0,steps,1 g +RgDt9
angle = i*incr q
HU}EEv
oo=i+startobj )qID<j#
InsertObject 1,oo 1WP(=7$.
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value R(^ 2+mV?
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 HL`=zB%
SetNSCPosition 1,oo,4,angle H{d;, KfX
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays Hxr)`i46
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays )%zOq:{\5
tar = 0 7u =R 5
opr = i+1 |T; ]%<O3E
InsertMFO opr 78MQ oG<
setoperand opr, 11, "NSRA" mVs<XnA47
setoperand opr, 3, oo # src# ,N1I\f
setoperand opr, 6, 3 # seg# !
^ DQX=1
setoperand opr, 9, 1 # weight xHpB/P ~
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate ?cB:1?\j
setoperand opr, 8, tar # tar <Pnz$nH:e
Next >WZ_) `R
update (DnrJ.QU}t
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! yQ03&{#
x
&
ZW
f?
sX
c|++
二. 优化 J$>9UC k7B
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. r7zS4;b
初步优化的结果如下: >qL-a*w:a
vmGGdj5aI
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! V4CL% i
MXP3Z N'
三. 最终模型的建立和模拟 + e3{J _
1) 布尔操作后的结果 {Q(R#$)5+
K\VL [HP-
05ZF>`g*
2) 模拟, i.5?b/l0
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 P$H 9
3) 模拟结果: /l b"g _
A. 光斑 w|G 4c^KH
[h0.k"&[
B. 发散角 @s % !R
,3,(/%=k
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. KmX?W/%R
