用ZEMAX设计简易LED准直镜 C: t>u..
一. 初始解的构建 JpC=ACF
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: -?)^
hbr
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) :) lG}c
xBTx`+%WS
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. aX;>XL 4
初始数据: i3N{D t
1) 几何体部分 y&,|+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; Gd%i?(U,R
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. 3P2{M}WIl
^rVHaI
l1DJ<I 2
2) 光源部分 jj2iF/
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: U+x^!{[/
steps=90 Ul_Zn
incr=90/steps #max angle is 90 degree 5+M,X kg
pi = 4*ATAN(1) 3d6 z_Yd:
dr = pi/180 t2(X
startobj=4 <WZ{<'ajI
For i,0,steps,1 & <98n T
angle = i*incr /f1]U
LmC:
oo=i+startobj
|gO7`F2
InsertObject 1,oo N<: c*X
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value rzAf {2
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 ?uSoJM`wa!
SetNSCPosition 1,oo,4,angle 1 Q(KZI
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays Hq W /
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays M\m:H3[
tar = 0 IAH"vHM
opr = i+1 qKfUm:7Q_
InsertMFO opr {q)d
setoperand opr, 11, "NSRA" M=Ze)X\E*'
setoperand opr, 3, oo # src# _HH vL=
setoperand opr, 6, 3 # seg# I2$DlEke
setoperand opr, 9, 1 # weight '/u|32
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate mxgT}L0i
setoperand opr, 8, tar # tar 2~$S @c
Next Ux=~-}<-w
update `&D#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!! r89A X{:
E,6|-V;?
kFp^?+WI%H
二. 优化 %Z_O\zRqy)
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. [WR"#y
初步优化的结果如下: p [C
9g
D0jV}oz
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! ^H.B6h?
e&z@yy$
三. 最终模型的建立和模拟 #!F>cez
1) 布尔操作后的结果 S<i1t[E @W
)%@7tx
2/ 4zg
2) 模拟, .b ]s Q'
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 N=\ zx^w,
3) 模拟结果:
b M1\z
A. 光斑 nm1 dd{U6^
!ddyJJ^a
B. 发散角 X3}eq|r9
k 3m_L-
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. zfKO)Itd
