用ZEMAX设计简易LED准直镜 /@ \`Ibe
一. 初始解的构建 Ta\F~$ M
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: TtkHMPlm_
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) _Q+c'q Zkl
L-9fo -
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. 8&JB_%Gb
初始数据: l8G1N[
1) 几何体部分 lC($@sC %
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; F!z ^0+H(
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. t?"(Zb
@&?(XY 'M%
bTJ<8 q
2) 光源部分 (_ G >dP_
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: .57p4{
steps=90 f#z :ILG=
incr=90/steps #max angle is 90 degree y ksnsHs}d
pi = 4*ATAN(1) # scZP
dr = pi/180 Y"lE MY
startobj=4 {py%-W
For i,0,steps,1 B@*b 9
angle = i*incr N**)8(
oo=i+startobj LDQ,SS,
InsertObject 1,oo GL?b!4x x
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value J8)l ,J"
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 &dtst??
SetNSCPosition 1,oo,4,angle fg LY{
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays +&S 7l%-
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays |$\K/]q -
tar = 0 -J3~ j kf
opr = i+1 _0+X32HjJ
InsertMFO opr VpJKH\)Rt(
setoperand opr, 11, "NSRA" pg%(6dqK4
setoperand opr, 3, oo # src# x=cucZ
setoperand opr, 6, 3 # seg# QF/ULW0G!
setoperand opr, 9, 1 # weight Ba[,9l[
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate l qfTF
setoperand opr, 8, tar # tar R=~%kt_n
Next Z3&}C h
update JOuyEPy
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!! 8?iI;(
ah*{NR)
ulxlh8=
二. 优化 %tP*_d:
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. J$}]p
初步优化的结果如下: ]A2E2~~G
igo9~.
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! l/={aF7+
x/?ET1iGt
三. 最终模型的建立和模拟 Wxj_DTi[1"
1) 布尔操作后的结果 = p_*lC%N
-gvfz&Lz
:|n[z jK/S
2) 模拟, 'S3<' X
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 X.>=&~[
3) 模拟结果: :EOa i%i
A. 光斑 :&wb+tV
6C
VH)=%
B. 发散角 ?JZ$M
<yipy[D
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. RiQ ]AsTtl
