用ZEMAX设计简易LED准直镜 h*%p%t<
一. 初始解的构建 $-_" SWG.
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: %$BRQ-O
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) [d`Jw/4n
--HDE c|
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. g&RpE41x
初始数据: 3j#VKj+Uc
1) 几何体部分 L
K&c~
Uy
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; b1xE;0uR
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. *oO%+6nL
0 '&C5v'
\e
a*
2) 光源部分 zD_5TG M =
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: 3Vu}D(PJ
steps=90 6:_~-xG
incr=90/steps #max angle is 90 degree +|?a7qM
pi = 4*ATAN(1) Vjs2Ye nx
dr = pi/180 k| fM9E
startobj=4 u5CSx'h]
For i,0,steps,1 F6 {g{
B
angle = i*incr H4Bt.5O*
oo=i+startobj ,\`ruWWLb=
InsertObject 1,oo A;!5c;ftj,
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value ?Ld),A/c
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 >WHajYO"
SetNSCPosition 1,oo,4,angle 0+&W Is
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays UG vIH m
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays 97c0bgI!+
tar = 0 ? [Yn<|
opr = i+1 Vmz#u1gGT6
InsertMFO opr 'm0WPS/6E
setoperand opr, 11, "NSRA" XT0-"-q
setoperand opr, 3, oo # src# RXRbW %b
setoperand opr, 6, 3 # seg# 5{ ap
setoperand opr, 9, 1 # weight `n+uA ~
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate LM<*VhX
setoperand opr, 8, tar # tar '{`KYKLP+
Next lh-.I] >&`
update cfmwz~S6i
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!! 33` bKKO}
;&lXgC^*
%+r(*Q+0$f
二. 优化 NK-}[!f
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. AyJl:aN^
初步优化的结果如下: |E13W
Zl_sbIY
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! 5|0}bv O
l@4pZkdq
三. 最终模型的建立和模拟 MGCwT@P
1) 布尔操作后的结果 U{q6_z|c
\O/EY&
L ~cswG'K
2) 模拟, pv~XZ(J.1
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 NDm@\<MIzB
3) 模拟结果: ..X efNbl
A. 光斑 %qcBM~efT
=#[_8 )q
B. 发散角 YQG[8I
]F r+cP
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. `zAV#
