用ZEMAX设计简易LED准直镜 gX@aG9
一. 初始解的构建 !4!~L k=
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: {!`6zBsP
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) x+]"
2~V*5~fb
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. Fr-SvsNFB
初始数据: uY*L,j^)
1) 几何体部分 U<XG{<2
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; zt%Mx>V@
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. zbiL P83
zQ PQ
1Y,Z
%d
2) 光源部分 ,e smV-
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: !,PWb3 S
steps=90 ~Tt iO#,t
incr=90/steps #max angle is 90 degree {;oP L r+Z
pi = 4*ATAN(1) W,u:gzmhw
dr = pi/180 7zc^!LrW<
startobj=4 W+*
V)tf
For i,0,steps,1 MQ2_`pi
angle = i*incr \M-OC5 fQv
oo=i+startobj ="e+W@C
InsertObject 1,oo HaYo!.(Fv
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value Q2> gU#
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 Wp,R ^d
SetNSCPosition 1,oo,4,angle 6LhTBV
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays AQ Ojit6p
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays }m8q}~>tL
tar = 0 -\MG}5?!
opr = i+1 ;{6~Bq9
InsertMFO opr *1 "+%Z^
setoperand opr, 11, "NSRA" Vvo 7C!$z
setoperand opr, 3, oo # src# Dv6}b x(
setoperand opr, 6, 3 # seg# +C)~bb*
setoperand opr, 9, 1 # weight rl.}%Ny
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate VEH>]-0K
setoperand opr, 8, tar # tar VU#7%ufu&
Next d-%hjy3N
update 2<6 UwF
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! TA\vZGJ('
MK*r+xfSae
(k P9hcV
二. 优化 QG z|*]
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. + T+#q@
初步优化的结果如下: _0I@xQj-
n"8Yv~v*2j
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! iow"n$/
9 H~n _
三. 最终模型的建立和模拟 "
1tH
1) 布尔操作后的结果 IGgL7^MF
9M ]_nP Y
A}w/OA97RO
2) 模拟, iDD$pd,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 g2]Qv@nxw
3) 模拟结果:
.Y|!:t|
A. 光斑 +,l-Nz
-RLOD\ZBh
B. 发散角 HKe K <V
ig"L\ C"T
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. ,)io5nZF
