用ZEMAX设计简易LED准直镜 ?"B] "% M&
一. 初始解的构建 9j,g&G.K
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ]?Ef0?4 4
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!D?(
tq3Wga!5
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. *r7v Dc
初始数据: Yd^@Ei9
1) 几何体部分 BrV{X&>[i
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; Tg\bpLk0=
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. K@D\5s|1|
zsFzg.$3&
Cm}2 >eH
2) 光源部分 r* *zjv>
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: wKV4-uyr
steps=90 NTg@UT <
incr=90/steps #max angle is 90 degree n<I{x^!
pi = 4*ATAN(1) Ut Z,q!sg
dr = pi/180 zZ5:)YiW-
startobj=4 tXD$HeBB?
For i,0,steps,1 $ XBK_ 5
angle = i*incr ._mep\#.:
oo=i+startobj +X}i%F'
InsertObject 1,oo {zdMmpQF
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value WjV15\,
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 1yy?1&88S
SetNSCPosition 1,oo,4,angle 9"[;ld <
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays E~'mxx~i
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays xO~ ElzGm
tar = 0 vF$i"^;tJ;
opr = i+1 .K sR48g8
InsertMFO opr 6cQgp]%
setoperand opr, 11, "NSRA" :6^7l/p
setoperand opr, 3, oo # src# U|(+-R8Z
setoperand opr, 6, 3 # seg# .])prp8
setoperand opr, 9, 1 # weight U84W(X
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate @Z Kf3,J0
setoperand opr, 8, tar # tar 8)i""OD@I
Next f8
d
3ZK
update _T=g?0
q
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! r~w.J+W
'%)R}wgV
VJh8`PVX
二. 优化 4zug9kFK
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. C@rGa7
初步优化的结果如下: .R9Z$Kbq
U,
6iT
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! k4TWfl^}9
p{FI_6db
三. 最终模型的建立和模拟 KWTV!Wxb=K
1) 布尔操作后的结果 ]BQYVx/
3r\8v`^>
K|& f5w
2) 模拟, 8% @| /
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 C*9X;+S0J
3) 模拟结果: 8~sP{V%
A. 光斑 0}{xH
azcPeAe
B. 发散角 5~Y`ikwx L
f0<zK !
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. /@os*c|je
