用ZEMAX设计简易LED准直镜 6 W/`07 '
一. 初始解的构建 rm7ANMB :
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: EAUEQk?9
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) VG5i{1
0
_T60;ZI+^
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. )+#` CIv
初始数据: IW5, 7.
1) 几何体部分 ibcRU y0%
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; Y/F6\oh
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. =F|{# F
fuW\bo3
Cp\6W[2+B
2) 光源部分 w?L6!) oiz
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: =nHUs1rKn
steps=90 i$Ul(?
incr=90/steps #max angle is 90 degree ,~U>'&M;
pi = 4*ATAN(1) H_7/%noS5
dr = pi/180 g b1V ~
startobj=4 }:zE< bK
For i,0,steps,1 iqsCB%;5
angle = i*incr RH W]Z
Pr<
oo=i+startobj FaAC&F@u
InsertObject 1,oo g&L!1<,
p
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value +Ze} B*0
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 M-VX;/&FR
SetNSCPosition 1,oo,4,angle 8S
TvCH"Z_
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays ScOK)nL"
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays %uDi#x .
tar = 0 [jQp~&nY
opr = i+1 |"}FXa O
InsertMFO opr zpn9,,~u
setoperand opr, 11, "NSRA" 9c bd~mM{
setoperand opr, 3, oo # src# jVe1b1rt~3
setoperand opr, 6, 3 # seg# LBeF&sb6
setoperand opr, 9, 1 # weight |d2SIyUc
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate P}}* Q7P
setoperand opr, 8, tar # tar (XTG8W sN
Next
>Er|Jxy
update ;?Tbnn Wn
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!!
z _$% -6
d0!5j
s[>,X#7 y
二. 优化 6yG^p]zZ
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. 8
/]S^'>
初步优化的结果如下: +HpA:]#Y
5{WE~8$
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! gx/,)> E.
QE+g
j 8
三. 最终模型的建立和模拟 NG=-NxEcN
1) 布尔操作后的结果 !qQl@j O
\!X8
1t~G|zhX
2) 模拟, n F]W,@u"h
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 eb\K "ec"
3) 模拟结果: >h9I M$2
A. 光斑 Tk[ $5u*,
oSKXt }sh
B. 发散角 p<FzJ
*KF#'wi
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. `{h */Q
