用ZEMAX设计简易LED准直镜 $ fifx>!
一. 初始解的构建
>s dT=6v
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: >_ XC
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) bmCp:6
ozaM!e e\z
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. <c'0-=
初始数据: yuP1*QJ%
1) 几何体部分 j- ]` ;&L
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; - t#YL
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. s uK r//_
[vv $"$z
d{/#A%.
2) 光源部分 ;Aqj$ x
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: kg &R
steps=90 F/%M`?m"ie
incr=90/steps #max angle is 90 degree p"@ [2hK
pi = 4*ATAN(1) Cb}I-GtO
dr = pi/180 ?iXN..6x
startobj=4 KBC?SxJSJc
For i,0,steps,1 Gxh r0'
angle = i*incr sdp3geBYo
oo=i+startobj !d.bCE~
InsertObject 1,oo [?>\]
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value W 6c]a/
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 Rf4}((y7Y\
SetNSCPosition 1,oo,4,angle .9NYa |+0
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays 216=7O2F
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays B,S~Idr}
tar = 0 NH aY&\
opr = i+1 ldFR%v> 9
InsertMFO opr ;cEoc(<?
setoperand opr, 11, "NSRA" S( ^HIJK
setoperand opr, 3, oo # src# n }kn|To~
setoperand opr, 6, 3 # seg# LWdA3%
setoperand opr, 9, 1 # weight WAt= T3
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate v<3KxP'a
setoperand opr, 8, tar # tar !!k ^M"e2
Next dtj+ av G
update Fy 1- >~
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!! +'|nsIx,
FG!2h&k
jd`h)4
二. 优化 -e4TqzRr
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. G^|!'V
初步优化的结果如下: k{F]^VXQ
a[_IG-l|i4
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! +OI <0
w,i?e\5
三. 最终模型的建立和模拟 $ \+x7"pI
1) 布尔操作后的结果 s*Nb=v.e9
!,|-{" :
YP
Qix
2) 模拟, hd*GDjmRQ/
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 ^H0#2hFa
3) 模拟结果: UgL FU #
A. 光斑 pZ cY[a
@<.ei)cqb
B. 发散角 KKq%'y)u^
k|,Y_h0Y
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. fK^W6)uuV
