用ZEMAX设计简易LED准直镜 ~'.yhPog
一. 初始解的构建 Bic {
H
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: k+M-D~@5H
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) %\&dFwb
S5a<L_
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. rXPx*/C
初始数据: wT yM9wz&
1) 几何体部分 JW'acD
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; a\_,_psK
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. lFY8^#@
r!,V_a4n
fGWK&nONyk
2) 光源部分 0N ;d)3
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: &ru0i@?)
steps=90 Y{tuaBzD
incr=90/steps #max angle is 90 degree as!j 0j%
pi = 4*ATAN(1) kk+8NwM1
dr = pi/180 ZhaOH5{9
startobj=4 (k&aD2PH
For i,0,steps,1 Pv.@Y30
angle = i*incr 0*x?
oo=i+startobj Ib2pV2`h(
InsertObject 1,oo .Kwl8xRg
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value Yg?{x@
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 x's-UO"^
SetNSCPosition 1,oo,4,angle !I_4GE,
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays f"^tOgGH
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays $7d"9s\$"
tar = 0 ;g]+MLV9
opr = i+1 r'\TS U5!
InsertMFO opr 6|}mTG^
setoperand opr, 11, "NSRA" 7*"LW
setoperand opr, 3, oo # src# N@0scfO6<
setoperand opr, 6, 3 # seg# h
cXqg
setoperand opr, 9, 1 # weight [Cp{i<C
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 'v
X"l
setoperand opr, 8, tar # tar zUqDX{I8
Next ht9b=1wd%s
update
j]&{ @Y
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! Zh^w)}(W
OhEL9"\<
Din)5CxFX
二. 优化 glgk>83I+
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. GK&Dd"v
初步优化的结果如下: n\Ixv
HXI}f\6x
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! 90}B*3x
9lV'3UG-?
三. 最终模型的建立和模拟 cC.DBYV+-
1) 布尔操作后的结果 2_X0Og8s[
e IA=?k.y
^ BKr0~4A
2) 模拟, nT"z(\i.!J
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 D9en
3) 模拟结果: z, [+
A. 光斑 &)-?=M
9MxGyGz$
B. 发散角 YyIt-fPZ
A4' aB0^
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. {IWb:p#I]