用ZEMAX设计简易LED准直镜 .+7;)K
一. 初始解的构建 ku$ $ 1xq
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ,@1p$n
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) (" LQ ll9
1)
ta
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. 5`
Te \H
初始数据: FZ!`B]]le,
1) 几何体部分 /VmR<C?h
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; 3)-/`iy#
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. 7VcmVq}X
;};wq&b#
l @^3Exwt
2) 光源部分 (WJ${OW
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: @d Jr/6Yx
steps=90 :Y9NLbv
incr=90/steps #max angle is 90 degree !vG'J\*xc
pi = 4*ATAN(1) I%-
" |]$
dr = pi/180 kOI t(e
startobj=4 :'#TCDlOb
For i,0,steps,1 2M # r]
angle = i*incr /|xra8?H[
oo=i+startobj 0-~\
W(
InsertObject 1,oo D8
hr?:I9
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value bh^LIU
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 ^i:`Zf A#
SetNSCPosition 1,oo,4,angle 1V8-^
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays ()~pY!)1/
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays TMY d4 7
tar = 0 ?LvCR_D:
opr = i+1 w)Covz'uf
InsertMFO opr y|'SXM
setoperand opr, 11, "NSRA" )M)7"PC
setoperand opr, 3, oo # src# d&Ef "H
setoperand opr, 6, 3 # seg# s
kg*
setoperand opr, 9, 1 # weight |SyMngIY
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate L!=QR8 ?@E
setoperand opr, 8, tar # tar 76u&EG%
Next FQ=@mjh
update ]Dw]p! @
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!! rETRTp0HT
Iu$K i
*Z|y'<s
二. 优化 xO-+i\ ZV
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. lo[.&GD
初步优化的结果如下: YW{C} NA
hWX% 66
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! xQUu|gtL4
tKpmm`2
三. 最终模型的建立和模拟 s`0QA!G{-
1) 布尔操作后的结果 DZi!aJ
0qX3v <+[6
\Ym5<];E
2) 模拟, r#XT3qp$d
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 @|\}.M<e*)
3) 模拟结果: By% =W5
A. 光斑 'Fmvu
Yb E-6|cz
B. 发散角 ^<e.]F25M
tg{H9t U;
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. Hla0 5N' 4
