用ZEMAX设计简易LED准直镜 f:ZA G4B
一. 初始解的构建 8i6Ps$T
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: "J+ 3w
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) $wmvKQc{lx
|_o=^?z'
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. (ohq0Y
初始数据: hJwC~HG5
1) 几何体部分 Qi_>Mg`x
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; /GIxR6i
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. 1&^MfP}
L !=4N!j
!O-C,uSm
2) 光源部分 m-H -6`]
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: Ul 2R'"FB
steps=90 ~vXaqCX
incr=90/steps #max angle is 90 degree t'BLVCu
pi = 4*ATAN(1) _D y m{! t
dr = pi/180 0 GB:GBhZ
startobj=4 dY@WI[yog
For i,0,steps,1 @?= |Y
angle = i*incr Mr?Xp(.}G
oo=i+startobj @)
s,{ F
InsertObject 1,oo
Vm(1G8 a
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value BhM '@g*
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 z |a sa*
SetNSCPosition 1,oo,4,angle A;/-u<f
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays }
@K FB
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays | ;.o8}
tar = 0 CamE'
opr = i+1 ,Y|^^?'j
Q
InsertMFO opr 58%#DX34M
setoperand opr, 11, "NSRA" u}!@ ,/)
setoperand opr, 3, oo # src# xEf'Bmebk
setoperand opr, 6, 3 # seg# A,\6 nO67
setoperand opr, 9, 1 # weight dDm):Z*`b
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate ~=8uN<
setoperand opr, 8, tar # tar JNkwEZhHyg
Next [%9no B
update w=^`w:5X
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" SoeU
Z9575CI<
X@k`3X
二. 优化 ?T>'j mmV=
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. jy giG&H
初步优化的结果如下: T :/,2.l
OfctoPP _0
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! GP&vLt51
0Z0:,!
三. 最终模型的建立和模拟 Ix(?fO#uNF
1) 布尔操作后的结果 C8 vOE`U,J
/1x,h"T\<
,y+ $cM(
2) 模拟, s3]?8hXd
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 4hAl-8~Q6
3) 模拟结果: Pu"R,a
A. 光斑 oP!;\a( SL
mp9{m`Jb*
B. 发散角 ]8T |f
_)]+hUw Y
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. \Mj J9u `8
