用ZEMAX设计简易LED准直镜 }C. M4{a\
一. 初始解的构建 V`?2g_4N
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: WJCEiH
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) z.n`0 `^
x nWCio>M
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. SHS: >V
初始数据: =( b;Cow
1) 几何体部分 /-JBz U$
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; epp ;~(xr
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. Vd^_4uqnV
qW[p . j N
w#g0nV"X6
2) 光源部分 &x19]?D"+
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: B4 5B`Ay
steps=90 !4d6wp"
incr=90/steps #max angle is 90 degree p%
ESp&
pi = 4*ATAN(1) 4&;.>{ :;
dr = pi/180 BFmY bK
startobj=4 vUl5%r2O4
For i,0,steps,1 wP3_RA]z
angle = i*incr =\.Oc+p4
oo=i+startobj Cr|v3Y#h'
InsertObject 1,oo q/ -8sO}q
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value n~N>c*p
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 ),%/T,!@
SetNSCPosition 1,oo,4,angle ]bCeJE.+)
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays iaO;i1K5U
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays x
\B!0"~
tar = 0 s.+2[R1HF
opr = i+1 f)hs>F
InsertMFO opr {Buoo~
setoperand opr, 11, "NSRA" ^! / 7
setoperand opr, 3, oo # src# ;K 38I}
setoperand opr, 6, 3 # seg# 1><\3+8
setoperand opr, 9, 1 # weight *%_ :[>
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 3)v6N_
setoperand opr, 8, tar # tar ;Vc@]6Ck
Next 5g
,u\`
update 6He 7A@Eh
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!! 2xR b$QF
$+P9@Q$
+F q`I2l|
二. 优化 U*F|Z4{W
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. 9frP`4<)
初步优化的结果如下: q +2yp&zF
*u.6 ,jw
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! +;SQ }[
6$[7t?u
三. 最终模型的建立和模拟 Cd)e_&
1) 布尔操作后的结果 JPL8fX-w
@>f]0,"(
RP'`\| |*
2) 模拟, (;YO]U4
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 1BQTvUAA
3) 模拟结果: bsVms,&
A. 光斑 6ae
,t5X'sY L
B. 发散角 dq~p]h~,H
7?j$ Lwt
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. l!e8=Ql J
