用ZEMAX设计简易LED准直镜 {_]<mw d
一. 初始解的构建 Yx<wYzD
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: 2-gI@8NPI
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) IoWK 8x
PA>su)N$
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. u$mp%d8
初始数据: IJofbuzw:
1) 几何体部分 G1/
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; ?a` $Y>?h
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. n; *W#c
j'|`:^
Sy
O:W4W=K
2) 光源部分 ^I6GH?19>e
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: Oz s&YZ
steps=90 Iih]q
incr=90/steps #max angle is 90 degree b d3q207>
pi = 4*ATAN(1) r#/Bz5Jb*
dr = pi/180 of?0 y-LT%
startobj=4 *]* D^'
For i,0,steps,1 VseeU;q
angle = i*incr !!UQ,yU
oo=i+startobj C/A~r
InsertObject 1,oo &!O~ f
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value oH kjMqju
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 %B-m- =gz
SetNSCPosition 1,oo,4,angle
FK| q*
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays ?K^~(D8(
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays V tJy E}
tar = 0 }
OAH/BW
opr = i+1 'Mm =< Bh
InsertMFO opr ob"yz }
setoperand opr, 11, "NSRA"
BH`GUIk
setoperand opr, 3, oo # src# O,?aVgY
setoperand opr, 6, 3 # seg# ?FwjbG<
setoperand opr, 9, 1 # weight ,{u' 7p
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate PU^@BZ_m
setoperand opr, 8, tar # tar @2)ImgK[
Next ^ ]CQd
update UJ6zgsD1b?
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! 5mB'\xGO2
z+6%Ya&ls
TGu]6NzyZ
二. 优化 2K$#U|Qi
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. 0@dN$e
初步优化的结果如下: `d. 4 L.],
d]w%zo,yr
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! 'K|tgsvgme
Hnc<)_DF
三. 最终模型的建立和模拟 r&c31k]E
1) 布尔操作后的结果 ,Frdi>7 ~
Y'v;!11#
5WG :m'$$
2) 模拟, p) ea1j>N
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 Gmp`3
3) 模拟结果: uV+. (sjH
A. 光斑 YN 31Lo
k?'<f
B. 发散角 Jsp>v'Qvq
(YH/#n1"{
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. <P4*7:jX
