用ZEMAX设计简易LED准直镜 ,XG|oo -
一. 初始解的构建 ~wf~b zs
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: mUyv+n,
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) jnp6qpY{
T:%wX9W
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. 5rA!VES T
初始数据: fyq] M_5
1) 几何体部分 :. [5('
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; JJ9e{~0 I
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. RrU~"P1C
6a]f&={E
D2%G.z
2) 光源部分 qVD!/;l
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: =R;1vUio
steps=90 renmz,dJ,
incr=90/steps #max angle is 90 degree RQS:h]?:l
pi = 4*ATAN(1) pL}j
ZTo
dr = pi/180 VWA -?%r
startobj=4 zHoO?tGf
For i,0,steps,1 ";?C4%L
angle = i*incr dbT^9: Q
oo=i+startobj B,vHn2W
InsertObject 1,oo &Wv`AoV
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value /zG-\e U
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 ,gL)~6!A
SetNSCPosition 1,oo,4,angle zGL<m0C
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays z@ l!\m-
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays 1Q&WoJLfR
tar = 0 N7$DRG/<b
opr = i+1 _/%]:
InsertMFO opr *VC4 s`<
setoperand opr, 11, "NSRA" vgQhdtt
setoperand opr, 3, oo # src# Z!RRe]"y
setoperand opr, 6, 3 # seg# j&[3Be'pQ
setoperand opr, 9, 1 # weight k sOANLRN
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate t`8e#n 9
setoperand opr, 8, tar # tar =Mu' +,dT
Next U8QR*"GmT
update RZ)vU'@kx
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! xH`j7qK.
~Miin
i_9Cc$Qh<
二. 优化 ,LW(mdIe(
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. _]=TFz2O
初步优化的结果如下: Ic{ 'H2~4,
{*<O"|v
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! ."F'5eTT~
3vRL g b
三. 最终模型的建立和模拟 N}}PlGp$
1) 布尔操作后的结果 z%}CB Tm
i B}LnC:
:rTKqX&"j
2) 模拟, RQ*|+ ~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 h$aew63
3) 模拟结果: ]U#[\ Z
A. 光斑 HoIK x_
hk"9D<&i>b
B. 发散角 A4#3O5kij
3lLW'g&=
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. +;:aG6q+
