用ZEMAX设计简易LED准直镜 M c@GH
一. 初始解的构建 ZeTL$E[E }
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: N
^f}ui i
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) qvTJ>FILT
x3;jWg~'
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. ZvyjMLf
初始数据: wWFW,3b
1) 几何体部分 \-G5l+!
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; UKYupLu5
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. t
2G1[j!
&oc_ a1 R
Mz}i [|U\
2) 光源部分 #4q 1{)=
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: 2*YP"R yh
steps=90 ?.j,Bq5At
incr=90/steps #max angle is 90 degree lrn+ d$!@
pi = 4*ATAN(1) 7%YYr^d
dr = pi/180 .h!9wGi`
startobj=4 ^#7viZ*
For i,0,steps,1 <>&89E%j'
angle = i*incr hy=u}^F.C
oo=i+startobj h=Oh9zsz8
InsertObject 1,oo d v[\.T`LY
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value *G9
[j$
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 1>yha
j(K
SetNSCPosition 1,oo,4,angle FSVS4mtiX\
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays -7,vtd[h
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays y\@SC\jk|
tar = 0 N[]U%9[=2F
opr = i+1 gTuX *7w
InsertMFO opr 6y p+h
setoperand opr, 11, "NSRA" rBS2>?
setoperand opr, 3, oo # src# 6s&qZ+v-
setoperand opr, 6, 3 # seg# F;X"3F.!
setoperand opr, 9, 1 # weight ,?fN#gc :
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate Kj=;>u
setoperand opr, 8, tar # tar jPj 2
Next 6l<1A$ BQ
update E uLXtq
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!! G+fd.~aGE
E2-ojL[6
]|;7R^o3|
二. 优化 >]^>gUmq
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. yI lV[ _
初步优化的结果如下: v'K
% %z
G~O" / WM
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! *WD;C 0?z
~DK F%}E
三. 最终模型的建立和模拟 N*HH,m&
1) 布尔操作后的结果 { _-wG3f|
B QE{
yW[L,N7d
2) 模拟, *ZX!EjICk
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 P4i3y{$V
3) 模拟结果: TLXh E(o|o
A. 光斑 C0P*D,
O{Dm;@J-aM
B. 发散角 d\\r_ bGW
S!u6dz^[$X
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. _w\Y{(k
