用ZEMAX设计简易LED准直镜 %Ajf|Go0/G
一. 初始解的构建 J}.p6E~j
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: @%jzVF7
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) R2;-WxnN]
>
h:~*g
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. 8>epKFEg
初始数据: T*H 4 kM
1) 几何体部分 iI _Fbw8
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; WFh!re%Z
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. D #A9
*X)OdU
N
.SszZh
2) 光源部分 CBF>157B
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: 3 Zbvf^
steps=90 $B(B
incr=90/steps #max angle is 90 degree >M + !i+
pi = 4*ATAN(1) Fs=nAn#
dr = pi/180 JY_' d,O
startobj=4 QX8N p{g-
For i,0,steps,1 00 $W>Gr
angle = i*incr 8T2$ 0
oo=i+startobj 2R1W[,Ga!
InsertObject 1,oo jy1*E3vQ
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value !G 8 SEWP
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 G.BqT\ o'
SetNSCPosition 1,oo,4,angle /Db~-$K
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays
4f/8APA
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays TQ>1u
tar = 0 @ 8SYV}0H
opr = i+1 a(< nk5
InsertMFO opr irL ehPX9
setoperand opr, 11, "NSRA" IYrO;GQ
setoperand opr, 3, oo # src# i .'f<z$<
setoperand opr, 6, 3 # seg# Ig=4Z*au!g
setoperand opr, 9, 1 # weight S[%86(,*gP
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate $w65/
setoperand opr, 8, tar # tar x JepDCUJ>
Next /]vg_ &)=
update mH8"k+k
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! ;,F}! R
7.]xcJmt>'
!e%#Zb
MIo
二. 优化 \K>6-0r|
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. [g%oo3`A
初步优化的结果如下: s^E%Uk m
W;o\}irep
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! :,cSEST
)! OEa]
三. 最终模型的建立和模拟 jd$lu^>I
1) 布尔操作后的结果 Yr0%ZYfN
PvO>}(=
J\ Se wg9
2) 模拟, Qg4qjX](?
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 iHR?]]RF
3) 模拟结果: q 3
9 RD
A. 光斑 1[^2f70n
6W$k^<S
B. 发散角 z*kn .sW
* O +N4tq
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. 7gv kd+-*
