用ZEMAX设计简易LED准直镜 LL.x11 o3
一. 初始解的构建 b!^@PIX
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: >g]ON9CGH
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) >La><.z~
6Hk="$6K
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. {jW%P="z$"
初始数据: b# u8\H
1) 几何体部分 dw9T f ^V
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; <bP#H
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. doR4nRl9
CW p#^1F
/P:EWUf'
2) 光源部分 :RiF3h(
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: F?BS717qS%
steps=90 RYy,wVh}
incr=90/steps #max angle is 90 degree hF>u)%J /S
pi = 4*ATAN(1) mlB~V3M'G
dr = pi/180 G?xJv`"9iC
startobj=4 2.n E
k
For i,0,steps,1 _{)9b24(
angle = i*incr {[W(a<%bXm
oo=i+startobj A[)C:q,
InsertObject 1,oo 4x=(Zw_X
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value
X{\jK]O
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 QIK
9
SetNSCPosition 1,oo,4,angle G\kpUdj }
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays `*_CElpP"
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays Jzex]_:1~
tar = 0 sJU`u'w
opr = i+1 ?aWx(dVQ
InsertMFO opr 0` 5e
setoperand opr, 11, "NSRA" T$mbk3P
setoperand opr, 3, oo # src# R5(T([w'
setoperand opr, 6, 3 # seg# cP rwW 6
setoperand opr, 9, 1 # weight p$XKlg&
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate 0BK5qz
setoperand opr, 8, tar # tar >bI F>9T
Next s`;f 2B/|
update dYF=c
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!! ue\t ,*KYd
|8U;m:AS
suVm g-d
二. 优化 ;dZMa ]X0
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. ,b|-rU\
初步优化的结果如下: S|AjL
Ng#
Fr [7
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! & %,DZA`
K Y.ZT2k
三. 最终模型的建立和模拟 !Zjq9{t\"
1) 布尔操作后的结果 eB]R3j{
e|lD :_1i
tj5giQ3DG)
2) 模拟, k ;KdW P
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 r*XLV{+4
3) 模拟结果: (CE7j<j
A. 光斑 5/@UVY 9_
#*^+F?o,(
B. 发散角 RUo9eQIPD
:dwt1>
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. {x@|VuL=
