用ZEMAX设计简易LED准直镜 >:Y"DX-
一. 初始解的构建 E3hXs6P
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: vh"wXu
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) a yYl3
Ec9%RAxl
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. p[Zk;AT~
初始数据: n'To:
1) 几何体部分 ARUzEo
gcf
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; ,(i`gH{D
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. >P+o NY
y( ceEV
++sbSl)Q
2) 光源部分 7}1Z7"?
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: !'eh@B U;
steps=90 \G0YLV~>P
incr=90/steps #max angle is 90 degree P3!JA)p6a
pi = 4*ATAN(1) a[V X)w_W{
dr = pi/180 2BKiA[
;;
startobj=4 hG~HV{6
For i,0,steps,1 v A"LV +@
angle = i*incr +H:}1sT;n
oo=i+startobj QE|x[?7e,!
InsertObject 1,oo A]laS7Q
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value }<qZXb1
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 0.\}D:x(z
SetNSCPosition 1,oo,4,angle g@'2 :'\
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays C2CR#b=)i
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays Up1 n0
tar = 0 Tn"@u&P
*
opr = i+1 I5*<J n
InsertMFO opr $."D OZQ3U
setoperand opr, 11, "NSRA" ov<vSc<u
setoperand opr, 3, oo # src# &^`[$LtYd
setoperand opr, 6, 3 # seg# H: nO\]
setoperand opr, 9, 1 # weight H|S hi /
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate !K-qoBqKM
setoperand opr, 8, tar # tar
2 g~W})e
Next g"~`\ xhx
update AJ >$`=
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!! ZkWMo= vL
1#3eY? Nb
QFK'r\3 pU
二. 优化 Q4Nut
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. N1}r%!jk/
初步优化的结果如下: foUB Ml
O1@3V/.Wu
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! NoMlTh(O
_ FNW[V
三. 最终模型的建立和模拟 t3 3\f<e
1) 布尔操作后的结果 Zt&
7p
#
0d7
HzL~B#
2) 模拟, u+y3 ( 0
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 ; ?q-]J?
3) 模拟结果: nq,:UYNJ
A. 光斑 T_q M@/ f
GTi=VSGqF
B. 发散角 f9OY> |a9
m70AWG
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.
!<HF764@`
