用ZEMAX设计简易LED准直镜 "2HY5 AE
一. 初始解的构建 |LYKc.xo
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: Ae|P"^kZ
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) >mIg@knE
{sS_|sX
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. ! gp}U#Yv
初始数据: ]O!s 'lC
1) 几何体部分 dhR( _
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; Z}cIA8 7U
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. RLKj
u;u
~y\:iL//E
-2NwF4VL
2) 光源部分 LR$z0rDEM
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: t;Wotfc[#0
steps=90 - 0~I Y
incr=90/steps #max angle is 90 degree ;A ^K_ w'
pi = 4*ATAN(1) :Z2tig nL
dr = pi/180 kHU"AD}.
startobj=4 M4<+% EV}
For i,0,steps,1 }bfn_ G
angle = i*incr ch,| 1}bi
oo=i+startobj r<F QX3
InsertObject 1,oo E#h~V5Tf
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 52< ~K
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 `Wf5
SetNSCPosition 1,oo,4,angle q`loOm=y
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 2lz
{_9
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays 1~qm+nET\
tar = 0 k46gY7y,9
opr = i+1 iK x+6v
InsertMFO opr ;6<zjV7}
setoperand opr, 11, "NSRA" +s n2Lw!^
setoperand opr, 3, oo # src# T7GQ^WnA
setoperand opr, 6, 3 # seg# t Bl#o ^
setoperand opr, 9, 1 # weight Z ps&[;R$-
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate y\_wW E
setoperand opr, 8, tar # tar 2NR7V*A
Next ]GS ~i+ =M
update !1-&Y'+
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!! i_ YW;x
] piM/v\
o_:Qk;t
二. 优化 ^n71'MW
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. NTVHnSoHh
初步优化的结果如下: nhT;b,G.Z
_@|fva&s,;
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! HwW6tQ
qp1\ I$Y
三. 最终模型的建立和模拟 a8NVLD>7}
1) 布尔操作后的结果 O"QHb|j
CSH `pU
B$DZ]/<
2) 模拟, l qXc
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 ,7I},sZj
3) 模拟结果: ~1d!hq?/q
A. 光斑 THr8o V5
YME[%c2x
B. 发散角 =?+w)(*0c
n\* JaY
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. (7 ij t
