用ZEMAX设计简易LED准直镜 K0@2>nR
一. 初始解的构建 e7t).s)b{
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: 8U/q3@EC
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) HD IB GG~
_ YWw7q
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. sT[)r]`T
初始数据: RU,f|hB 4
1) 几何体部分 1Z'c L~9
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; bE SmKe(
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. a^ <
Nb>|9nu
O
R@5jEf
2) 光源部分 ilw<Q-o4(
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: wp-5B= #:{
steps=90 v! E0/
gD
incr=90/steps #max angle is 90 degree $^ .LZ1Jd
pi = 4*ATAN(1) SDcxro|8i
dr = pi/180 .6 !IO^`[
startobj=4 C?#if;c
For i,0,steps,1 K7F uMB
angle = i*incr F8 ;M++
oo=i+startobj jj0@ez{3
InsertObject 1,oo r42[pi]F
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value |VB}Kv
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 6TbDno/!'
SetNSCPosition 1,oo,4,angle #] vq
<Y
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays >-r\]/^
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays rFM`ne<zh
tar = 0 Fm3-Sn|Po
opr = i+1 8 2&JYx
InsertMFO opr p)f OAr
setoperand opr, 11, "NSRA" #E2`KGCzW
setoperand opr, 3, oo # src# AU}lKq7 %
setoperand opr, 6, 3 # seg# = PqQJE}
setoperand opr, 9, 1 # weight Hig=PG5I
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate y%|nE((
setoperand opr, 8, tar # tar !3DWz6u
Next K? BWl:^x
update i92{N$*x
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!! &vj+3<2
/SY40;k:
$ N5VoK
二. 优化 Yi{[llru
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. Ig'Y]% Z0
初步优化的结果如下: 1(gb-u0
R)I 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! ndOPD]A'
/ >Wh
三. 最终模型的建立和模拟 R I:x`do
1) 布尔操作后的结果 <. HHV91
C(3yJzg>y
WnLgpt2G
2) 模拟, & s"&rFFO[
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 :t(gD8 ;
3) 模拟结果: oZ& ns!#
A. 光斑 5hB&]6n
R 9o:{U]
B. 发散角 *wwLhweQ5W
:)c > 5
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. 022YuqL<v
