用ZEMAX设计简易LED准直镜 \G2&
一. 初始解的构建 f $R ]m2
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: M1^pf<!s
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) YajUdpJi
?
3Td>x
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. d(<[$ 3.
初始数据: sRqFsj}3e
1) 几何体部分 JS} iNS'X
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; !CUrpr/*
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. G 7 b>r
S U04q+
B\`4TU}kE
2) 光源部分 /g@!#Dt
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: XI@;;>D1=U
steps=90 p xjb^GZ0
incr=90/steps #max angle is 90 degree s'RE~,
pi = 4*ATAN(1) 26?yEd6^Z
dr = pi/180 fnl~0
startobj=4 X)P9f N~7
For i,0,steps,1 A@4sb
W_
angle = i*incr :@mb.' %*!
oo=i+startobj ly9.2<oz}L
InsertObject 1,oo w*n@_n={
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value #!qa#.Yi
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 K_; '-B
SetNSCPosition 1,oo,4,angle X|++K;rtfE
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays ye4 T2=
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays [f 4Nq \i
tar = 0 ^z >3+oi
opr = i+1 jInI%
InsertMFO opr 5 o- WA1
setoperand opr, 11, "NSRA" 8`M) r'5
setoperand opr, 3, oo # src# 06X4mu{
setoperand opr, 6, 3 # seg# Gf*|f"O
setoperand opr, 9, 1 # weight L;6L@D6
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 5 FKb7
setoperand opr, 8, tar # tar TL'^@Y7X5
Next \iVb;7r)9:
update :@K 1pAh 4
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!! <2{g[le
DC+ p
s
G*` Y~SJp
二. 优化 ()%No tN;
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. d|I?%LX0p
初步优化的结果如下: ^N# z&oh
4E:kDl* @
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! cc37(=o KL
J%r$jpd'
三. 最终模型的建立和模拟 xYSNop3_
1) 布尔操作后的结果 w`ebZa/j
JlaT
-j
0q}k"(9
2) 模拟, [ 'aSPA
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 LlbRr.wL
3) 模拟结果: bMU0h,|]
A. 光斑 nymro[@O~
Ry_"so w4
B. 发散角 n06T6o c
t:$^iUrx
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. % XvJJ
