用ZEMAX设计简易LED准直镜 0 5YsLNh
一. 初始解的构建 90a!_8o
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: U/{#~P5s
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) Vz uU 0
G mmh&Uj
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. uN vdl Y]
初始数据: 6 J3<k (#:
1) 几何体部分 $69d9g8-(!
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; ByjgM`
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. edfb7prfTl
:LTjV"f
GrM`\MIO
2) 光源部分 S@WT;Q2Z
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: p{O@ts:
steps=90 p $,ZYF~
incr=90/steps #max angle is 90 degree *V@t]d $=#
pi = 4*ATAN(1) 2-@z-XKn
dr = pi/180 m]A LW 0
startobj=4 BvpUcICJ
For i,0,steps,1 >q1rdq
angle = i*incr Ez Xi*/
oo=i+startobj yOm#c>X
InsertObject 1,oo "1-z'TV=
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value I=4G+h5p
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 XWUi_{zn
SetNSCPosition 1,oo,4,angle a)rT3gl
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays S 0 mt8/ M
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays :gx]zxK
tar = 0 ujeN|W
opr = i+1 n wO5<b;
InsertMFO opr 'F^"+Xi
setoperand opr, 11, "NSRA" F<Z13]|
setoperand opr, 3, oo # src# c/-PEsk_TP
setoperand opr, 6, 3 # seg# 1,pPLc(
setoperand opr, 9, 1 # weight D4U<Rn6N_5
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate x Z`h8
setoperand opr, 8, tar # tar 'M% uw85
Next %E RR^
update z_nY>_L83*
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!! W,[iRmxn
{:`XhPS<B
mZL0<vU@^
二. 优化 .;%`I
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. E5t
/ - 4
初步优化的结果如下: _/h<4G6A
H:,Hr_;nC
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! 'OsRQ)E
- @mcu{&
三. 最终模型的建立和模拟 & *o {-kw
1) 布尔操作后的结果 p1
mY!&e(
p)* x7~3e
L?b;TjLe
2) 模拟, j%fi*2uX
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 G$6mtw6 [M
3) 模拟结果: HXQ
} B$V
A. 光斑 (Iv*s d
*
opon "{
B. 发散角 a- 7RJ.
rVDOco+w
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. z KNac [:
