用ZEMAX设计简易LED准直镜 1uc;:N G=
一. 初始解的构建 &?SU3@3|
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: onUF@3V
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) tp +H]H3
::k/hP9.^
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. |?uUw$oh
初始数据: .\AbE*lZ#
1) 几何体部分 h4? 'd+K
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; H?'t>JX
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. *5 S~@
f(*^zga,
7cT ~u
2) 光源部分 K2pW|@~U
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: r(/ +-
t
steps=90 q*K.e5"'
incr=90/steps #max angle is 90 degree |1"n\4$
pi = 4*ATAN(1) ^ y &sKO
dr = pi/180 | D,->k
startobj=4 AU^5N3%j
For i,0,steps,1 +,ojlTVlt
angle = i*incr EEO)b_(
oo=i+startobj S9S%7pE
InsertObject 1,oo %$SO 9PY
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value $ #F7C[2N
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 ,hXhcfFl
SetNSCPosition 1,oo,4,angle l)(
3]
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 5Qgh \ 4
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays W%^;:YQ 9i
tar = 0 kG$U
opr = i+1 iwT
PJGK|
InsertMFO opr XfH[: XG3
setoperand opr, 11, "NSRA" $23dcC*hI
setoperand opr, 3, oo # src# )*n2 ,n
setoperand opr, 6, 3 # seg# 924a1
setoperand opr, 9, 1 # weight 5\eM3w'd
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate YhNO{4D
setoperand opr, 8, tar # tar @a}jnl(2
Next uu+)r
update * k
^?L
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!! $fl+l5?9
#Vi: -zyY
u ~q6?*5
二. 优化 l r_c
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. :LEC[</yvl
初步优化的结果如下: H|*Ual
@fG ' X
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! K/ 5U;oC
hTVA^j(w
三. 最终模型的建立和模拟 s+OXT4>+
1) 布尔操作后的结果 l's*HExR
aJ^RY5
Pmj%QhOYE
2) 模拟, % #$K P
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 .7|Iausv
3) 模拟结果: s'JbG&T[J
A. 光斑 wPrqFpf
UCVdR<<Z
B. 发散角 s'Wu \r'
o6T'U#7P
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. 3r-oZ8/n
