用ZEMAX设计简易LED准直镜 %lS jC%Z'd
一. 初始解的构建 d2O x:| <)
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: lAo S 9w
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) 9u] "($
qBqh>Wo
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. 3}2a3)
初始数据: ')1p
1) 几何体部分 ]% I|C++0
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; Ys@G0}\3G
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. x 4;ndck%U
[M&.' X
&E`=pe/e
2) 光源部分
D:Fi/JY~
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: 8d8GYTl b)
steps=90 R![4|FR
incr=90/steps #max angle is 90 degree )G@/E^ySM
pi = 4*ATAN(1) L<_zQ
dr = pi/180 Vv3:x1S
startobj=4 d^^EfWU
For i,0,steps,1 0M 5m8
angle = i*incr fkJE lO-F
oo=i+startobj 4?.L+wL
InsertObject 1,oo Q(h/C!rKe
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value ><"0GPxrx
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 +/DT#}JE
SetNSCPosition 1,oo,4,angle }<g- 0&GLm
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays !MQVtn^C#
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays *e
*V%w~75
tar = 0 )9z3T>QW
opr = i+1 pX]"^f1?O
InsertMFO opr wv&#lM (
setoperand opr, 11, "NSRA" Eg 8rgiU
setoperand opr, 3, oo # src# OmAa$L,'w
setoperand opr, 6, 3 # seg# lbiMB~rwI
setoperand opr, 9, 1 # weight qfsu# R
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate :V^|}C#
setoperand opr, 8, tar # tar kyu
PN<?
Next A,]%*kg2
update ]c\d][R N
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! to# N>VfD
A7=k 9|
(?lKedA>2
二. 优化 Vc$y ^|=
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. +'!Y[7|9iv
初步优化的结果如下: -9~WtTaV.H
|}naI_Qudv
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! G2 !J`}
_ 68{
{.
三. 最终模型的建立和模拟 ,BE4z2 a
1) 布尔操作后的结果 TI}Y U
fe !{vrS
)T!3d u:M
2) 模拟, y$U(oIU>
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 3jDAj!_e a
3) 模拟结果: C7xmk;c
w
A. 光斑 #D|n6[Y'.t
i4H,Ggb
B. 发散角 ;cp,d~m rf
<_~e/+_.
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. %# iu
