用ZEMAX设计简易LED准直镜 ~S"G~a(&j
一. 初始解的构建 5{,/m"-
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: /Wg$.<!5 }
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) l=
~]MSwY
u6t.$a!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. e_k1pox]l
初始数据: 0@*rp7
1) 几何体部分 f]T#q@|lE
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; HxU. kcf
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. ? Q9/C|
JaG<.ki
eoTOccb!
2) 光源部分 3|9) A+,#
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: n U$Lp`
steps=90 p8Lb *7W
incr=90/steps #max angle is 90 degree BI4 p 3-
pi = 4*ATAN(1) q/70fR7{v
dr = pi/180 :o zHuHJ #
startobj=4 7"
Dw4}T
For i,0,steps,1 y ?4|jN
angle = i*incr ; oob
TW{
oo=i+startobj 78dmXOZ'_h
InsertObject 1,oo (tyo4Tz1
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value f[ %\LHq
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 %J~8a _vO
SetNSCPosition 1,oo,4,angle
S3)JEZi
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays &Vnet7LfU
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays {YK6IgEsJe
tar = 0 2}~1poyi>
opr = i+1 UupQ* ,dJ
InsertMFO opr u"X8(\pOn
setoperand opr, 11, "NSRA" [A*v l9=
setoperand opr, 3, oo # src# Zm&Zz^s
setoperand opr, 6, 3 # seg# [gISt K e
setoperand opr, 9, 1 # weight 3"I 1'+
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate zr8 4%_^
setoperand opr, 8, tar # tar HmbTV(lC
Next *=^_K`y
update w
V2 7
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!! s:I^AL5
t~sW]<qjp
( 5_o H
二. 优化 ~ z32%k
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. 2[j|:Ng7
初步优化的结果如下: /YUf(' b
.7~Kfm@2
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! 0 I;>du
g>OGh o
三. 最终模型的建立和模拟 k(%RX _]C
1) 布尔操作后的结果 F3';oyy
0S/&^
>4LX!^V"
2) 模拟, 1;.}u= 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 /~g M,*
3) 模拟结果: Q `r1pO
A. 光斑 (873:"(
iLv"ZqGrw
B. 发散角
,2 &'8:B
^C<dr}8
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. -lb} }z+/
