用ZEMAX设计简易LED准直镜 5&qBG@Hw]
一. 初始解的构建 L}rYh`bUP[
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: (C0Wty
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) 8J:=@X^}
r+;k(HMY}[
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. OA f}\
初始数据: aNP\Q23D
1) 几何体部分 ]A%~bQ7
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; 2"_5Yyb
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. VxtX% McK
hDXaCift
[,(+r7aB
2) 光源部分 ~ BMUea(
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: [}yPy))A
steps=90 8Oz9 Uc G
incr=90/steps #max angle is 90 degree \,'4eV
pi = 4*ATAN(1) hbEqb{#}@
dr = pi/180 'I$kDM mwh
startobj=4 u~PZK.Uf 0
For i,0,steps,1 o2[$X ONTl
angle = i*incr 0#4A0[vV
oo=i+startobj @0(%ayi 2Y
InsertObject 1,oo |AS~sjWSJ
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value q1v7(`O
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 F)4I70vG
SetNSCPosition 1,oo,4,angle ?TJ4L/"(k6
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays GL~
Wnt
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays o`G6!
tar = 0 -[}Aka,f!
opr = i+1 q3C
InsertMFO opr "Mz#1Laby`
setoperand opr, 11, "NSRA" &hrMpD6z6i
setoperand opr, 3, oo # src#
En)Ptz#0
setoperand opr, 6, 3 # seg# A1r%cs
setoperand opr, 9, 1 # weight T}/|nOu
5
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate U ({N'y=
setoperand opr, 8, tar # tar N3N~z1x0h
Next 5h |aX
update s\<UD W
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!! P^!g0K
T?RN} @D
\iaZV.#f
二. 优化 (H"{r
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. 4>OS2b`.;
初步优化的结果如下: fef y`J
B!&y >Z^$
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! &xA>(|a\&-
L9XfR$7,z
三. 最终模型的建立和模拟 g
rCQ#3K*?
1) 布尔操作后的结果 rIb~@cR)
@,7r<6E
$2+s3)
2) 模拟, &*Xrh7 K2e
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 hnH<m 7
3) 模拟结果: y5F"JjQAa
A. 光斑 7r^Cs#b+I
+ K`.ck
B. 发散角 E)`0(Z:E
L>mM 6$l
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. -#mN /
