用ZEMAX设计简易LED准直镜 xP*9UXZ4P
一. 初始解的构建 Hb 'fEo r
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: )|,-l^lC
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) Ht?
u{\p@
+4\JY"oi
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. 3~6F`G
初始数据: VOwt2&mZ
1) 几何体部分 R tH[OZu(8
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;
r4t|T^{sl
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. }Bw=2 ~
]Vhh x`0
T[a1S ?_*T
2) 光源部分 6n t$ o)[
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: RK(uC-l
steps=90 7p3 ;b"'
incr=90/steps #max angle is 90 degree AKx\U?ei7
pi = 4*ATAN(1) }D
dg
dr = pi/180 ;hF > iw
startobj=4 s=#IoNh
For i,0,steps,1 @dX0gHU[c
angle = i*incr asP> (Li
oo=i+startobj RyD2LAf)J
InsertObject 1,oo WhE5u&`
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value j)Kk:BFFY
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 Dn$zwksSs
SetNSCPosition 1,oo,4,angle %8`zaa
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays ^q"p 8
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays $>' }6?C.
tar = 0 9;dP7o
opr = i+1 ]]o7e j
InsertMFO opr 1w+On JI?
setoperand opr, 11, "NSRA" Oz^+;P1
setoperand opr, 3, oo # src# qA9*t
setoperand opr, 6, 3 # seg# G,{L=x Oh
setoperand opr, 9, 1 # weight 3Zsqx =w
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate tn qW!F~
setoperand opr, 8, tar # tar \ ^EjE
Next
&N0W!
update gv `jeN
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!! !IoD";Oi
2t1 WbP1
*Dh.'bB!
二. 优化 5yp ~PhHf
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. IK{0Y#c
初步优化的结果如下: !f)'+_d
HT
A-L>Cee
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! @l"GfDf L9
Y8.0R-:ZAN
三. 最终模型的建立和模拟 A 42At]
1) 布尔操作后的结果 r-]R4#z>
pSQ3 SM
QC4_\V>[
2) 模拟, De tBZ .
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 #` z!f0
P
3) 模拟结果: v{H23Cfh:
A. 光斑 wVE"nN#
Ze WHSU
B. 发散角 e hxtNjA
a6WE,4T9
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. Iay7 Fkv
