用ZEMAX设计简易LED准直镜 @]~\H-8
一. 初始解的构建 "g0L n5&
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: iNha<iS+
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) W8\K_M}
{BgGG@e
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. h!$W^Tm2g
初始数据: Zl]\sJ1"
1) 几何体部分 Z$T1nm%lo:
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; CfAX,f"ZP
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. q[r|p"TGov
JGJQ5zt
ZNzye1JSm
2) 光源部分 \4mw>8wA
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: #lNi\ Lw+j
steps=90 b{9q
incr=90/steps #max angle is 90 degree R5qC;_0cV
pi = 4*ATAN(1) +Dk sWb D
dr = pi/180 ;A1pqHr
startobj=4 TR]~r2z
For i,0,steps,1 +oeO 0
angle = i*incr S. BM/M
oo=i+startobj \DpXs[1
InsertObject 1,oo ~c+0SuJ
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value w R1M_&-s
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 R j1Z
SetNSCPosition 1,oo,4,angle x?T/=C
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays G!@tW`HO
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays Wn< 3|`c
tar = 0 ](:aDHa
opr = i+1 <1>\?$)D
InsertMFO opr m8fxDepFA
setoperand opr, 11, "NSRA" Em-88=X O
setoperand opr, 3, oo # src# }_Jr[iaB
setoperand opr, 6, 3 # seg# @M S;qoc
setoperand opr, 9, 1 # weight <Jv %}r
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate cOq^}Ohan
setoperand opr, 8, tar # tar \_qiUv Pf\
Next \2@OS6LUe
update Y;4nIWe
JL
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! x) h5W+$
Z25^+)uf*U
Ag^Cb'3X
二. 优化 #toKT_
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. UJ<eF/KSmG
初步优化的结果如下: yuWoz*:t
9=89)TrY
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! q3#07o_dV
(g*2OS
三. 最终模型的建立和模拟 P SNfh7g
1) 布尔操作后的结果 9;NR
I#tn/\n
T eS F
2) 模拟, );'8*e'
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 Tn8Z2iC
3) 模拟结果: FE,&_J"
A. 光斑 ]^uO 3!+
l
2y_Nz-;
B. 发散角 |MY6vRJ(
O|}97a ^
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. k.NgE /;3
