用ZEMAX设计简易LED准直镜 ..u2IdEu
一. 初始解的构建 BBkYc:B=SA
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: #21t8
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) q2>dPI;3T
znVao %b
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. g+ZQ6 Hz
初始数据: s }m.r5
1) 几何体部分 j=>:{`*c
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; #}y(D{z c
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. 8y$c\Eu(mF
<OR f{
6xfG`7Az
2) 光源部分 .LQvjK[N
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: ~]Md*F[4*e
steps=90 +#$(>6Zu"{
incr=90/steps #max angle is 90 degree Rq,ST:
pi = 4*ATAN(1) |~V`Es +j
dr = pi/180 WJXQM[
startobj=4 I[td:9+hK@
For i,0,steps,1 uW@o,S0:
angle = i*incr <O yxzs
oo=i+startobj 9bE/7v
InsertObject 1,oo 8r|5l~`8
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value Z{#;my*X|
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 ueimTX k
SetNSCPosition 1,oo,4,angle e1d);m$
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 6X1_NbC
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays 9gS.G2
tar = 0 -( d ,AX
opr = i+1 hp:8e@
InsertMFO opr ~YYg~6}vV
setoperand opr, 11, "NSRA" !"dn!X
setoperand opr, 3, oo # src# ;?-`n4B&
setoperand opr, 6, 3 # seg# N=?! ~n9Q-
setoperand opr, 9, 1 # weight ,:G3 Y
)
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate ]n/fB|t E
setoperand opr, 8, tar # tar ,pc\
)HR
Next JsA9Xdk`
update Y64B"J=P 9
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!! XyM?Dc5,
bM%c*_$F7
9F*],#ng
二. 优化 8N58w)%7`
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. K9BoIHo
初步优化的结果如下: a%h'utF{[
=z]8;<=pL
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! y
8./)W&/
m4@f&6x
三. 最终模型的建立和模拟 l:Y$A$W]>
1) 布尔操作后的结果 |>Xw"]b;
@|2}*_3\
S dI/
2) 模拟, E\%'/3o
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 f%1Dn }6
3) 模拟结果: N%2UL&w#B
A. 光斑 +]!`>
1f.xZgO/2
B. 发散角 $_.m<
ElEa*70~g
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. 9hG+?
