用ZEMAX设计简易LED准直镜 ~~z} yCl
一. 初始解的构建 y$'(/iyz
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: M/T
ll]\|
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) b{_J%p
# R}sGT
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. O,u$L
初始数据: rjz$~(&m6
1) 几何体部分 icH\(
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; F@UbUm2o
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. M]
7#
kocgPO5
DJR_"8
2) 光源部分 "=@X>jUc
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: VB o=*gn,$
steps=90 d[=~- [
incr=90/steps #max angle is 90 degree B^nE^"b
pi = 4*ATAN(1) d#NG]V/
dr = pi/180 ^\KZE|^3@
startobj=4 "2# #Fcu=
For i,0,steps,1 d D ?ZF6
angle = i*incr yH/m@#
oo=i+startobj XcL jUz ?
InsertObject 1,oo 5o2w)<d!
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value b@`h]]~:
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 [7 _1GSS1
SetNSCPosition 1,oo,4,angle JS$ojL^
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays v[57LB
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays "n'kv!?\
tar = 0 }LeizbU
opr = i+1 a]\l :r
InsertMFO opr OXp(rJ*bK
setoperand opr, 11, "NSRA" KDxqz$14 -
setoperand opr, 3, oo # src# %W`
}
setoperand opr, 6, 3 # seg# n`
M!K:Pq
setoperand opr, 9, 1 # weight $ra q,SP
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate ~xCv_u^=
setoperand opr, 8, tar # tar <x-7MU&
Next 4 ))Z Bq?
update eI%9.Cx#I
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!! ?sD4S
2fN2!OT
#|8Ia:=s
二. 优化 LT[g
+zGB
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. l]R=I2t
初步优化的结果如下: [] cF*en
h(C@IIO^;G
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! V$0mcwH
[8jIu&tJf
三. 最终模型的建立和模拟 4Dy|YH$>S
1) 布尔操作后的结果 aGBUFCCa
z;wOtKl5r
nEHmiG
2) 模拟, QlE]OAdB42
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 k~Z ;S QyN
3) 模拟结果: qBF6LhR
A. 光斑 &$yxAqdab
Zz/
z7~ {
B. 发散角 *(E]]8o
pF/s5z
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. iVT)V>U p
