用ZEMAX设计简易LED准直镜 0BP Ubp(
一. 初始解的构建 p+#]Jr
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: |a!]Iqz"N
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) td 5!
S]
fk2p }
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. R q`j|tY
初始数据: 8}K4M(
1) 几何体部分 |ngv{g
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; D}~uxw;[^
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. O"~CZh,:r}
*h
M5pw
q,T4-
E
2) 光源部分 _6.Y3+7I
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: V`m9+<.1 b
steps=90 zuS4N?t`p
incr=90/steps #max angle is 90 degree \49s;\I]
pi = 4*ATAN(1) ~oz??SX
dr = pi/180 f~:wI9
startobj=4 UsgrI>|l
For i,0,steps,1 y' RQ_Gi
angle = i*incr bD`h/jYv
oo=i+startobj n;LjKE
InsertObject 1,oo H,EGB8E2
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value +-NH
4vUg
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 (bA w >
SetNSCPosition 1,oo,4,angle ;r} yeI Sf
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays D"CU J?
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays R$bDj >8
tar = 0 Xi0 fX$-,
opr = i+1 sAS[wcOQ
InsertMFO opr l4ru0V8s7
setoperand opr, 11, "NSRA" *i VE O
setoperand opr, 3, oo # src# YySo%\d
setoperand opr, 6, 3 # seg# _&N}.y)+t
setoperand opr, 9, 1 # weight fZb}-
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate Sy m}#F\s
setoperand opr, 8, tar # tar V1yP{XT=
Next Y|S>{$W
update N(%(B
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! PR7B
Cxm
[l}H% S
O9rA3qv
B
二. 优化 W5>emx'>
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. aKin tb}n
初步优化的结果如下: <c$rfjM+JU
m qwJya
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! Vwb_$Yi+]
C{~O!^ 2G
三. 最终模型的建立和模拟 mrBK{@n
1) 布尔操作后的结果 ;;+h4O )
NAOCQDk{
[qU`}S2
2) 模拟, x@3cZd0j#
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 OZEbs 7
3) 模拟结果: $HCgawQ
A. 光斑 ]QGo (+
Va A. J
B. 发散角 @VQ<X4 Za
f)mOeD*u|
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. =1y~Qlu
