用ZEMAX设计简易LED准直镜 5o ^= ~
一. 初始解的构建 v~cW:I
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: L [M8[~Hy
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) WA5kX SdIb
3'e 4{
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. =xet+;~ji
初始数据: {o<p{q
1) 几何体部分 X*"O'XCA
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; 9d}nyJ
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. be#"517
E oCw S
IE f^.Z
2) 光源部分 (
+hI
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: G.e\#_RR?
steps=90 deY<+!
incr=90/steps #max angle is 90 degree $ *- L8An?
pi = 4*ATAN(1) oXkhj,{y5
dr = pi/180 EC#1 0.
startobj=4 .Q)"F /
For i,0,steps,1 @il}0
angle = i*incr O^% ace1
oo=i+startobj .WE0T|qDX
InsertObject 1,oo N<(`+ ?
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 8E%*o
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 :/l
SetNSCPosition 1,oo,4,angle e' VX yf
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays vJUB; hD
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays @cGql=t
tar = 0 :+!b8[?Z
opr = i+1 t O>qd#I
InsertMFO opr r= aQ S5
setoperand opr, 11, "NSRA" Qf]!K6eR
setoperand opr, 3, oo # src# M0
8Y
setoperand opr, 6, 3 # seg# c?",k zo
setoperand opr, 9, 1 # weight CI'5JOqP
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate h!~yYN Q"
setoperand opr, 8, tar # tar >@uYleD(
Next 59 Y=VS
update ;f~'7RKy!G
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!! b ;l%1x9r
O8o18m8UH
cA2]VL.r>C
二. 优化 ix`x dV j`
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. o]U ==
初步优化的结果如下: ev
> 9 P
}2 oJ
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! /^G+vhlf\
M6!brj\[|
三. 最终模型的建立和模拟 So`"z[5
1) 布尔操作后的结果 i( HhL&
_ 4Pi>
T]2q >N
2) 模拟, vq:j?7
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 j(JI $
3) 模拟结果: 7yl' !uz)9
A. 光斑 p E,BE%
IA `
B. 发散角 B.#0kj A}
W:J00rsv=`
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. 8
K!a:{
