用ZEMAX设计简易LED准直镜 im${3 >26
一. 初始解的构建 E 7W K
(
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: DMAIM|h
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) cF\;_0u
1;JEc9# h
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. t^UxR@l<K|
初始数据: k
9_`(nx
1) 几何体部分 $6#CqWhI
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; 9d>- MX'
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. *Hg>[@dP0
l? \jB\,
PoHg,n]
2) 光源部分 `oAW7q)~
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: D+#E -8
steps=90 \/93Dz
incr=90/steps #max angle is 90 degree ):P?
pi = 4*ATAN(1) gLb`pCo/
dr = pi/180 kT| dUw9G
startobj=4 ;RH;OE,A
For i,0,steps,1 QpF;:YX^3
angle = i*incr Tg 7an&#
oo=i+startobj N(O9&L*4fm
InsertObject 1,oo i9rN 9Mq?O
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value y>S.?H:P
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 4aug{}h("
SetNSCPosition 1,oo,4,angle G5{ T5#
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays J ; S
(>c
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays Z3%}ajPu[
tar = 0 M+-*QyCFK
opr = i+1 4M^= nae
InsertMFO opr yyR0]NzYUD
setoperand opr, 11, "NSRA" oph}5Krd)
setoperand opr, 3, oo # src# WEAT 01
setoperand opr, 6, 3 # seg# !zBhbmlKt
setoperand opr, 9, 1 # weight R1Pk TZP&
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate GmK^}=frj
setoperand opr, 8, tar # tar y$;/Vm_'
Next LhN|1f:9:
update ,t3wp#E2#
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!! 9/9j+5}+
"RedK '7g
b }\N;D.{
二. 优化 -<6\1J
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. O8^A5,2@3>
初步优化的结果如下: 4d"r^y'
/pm]B C
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! \TIT:1
XWn VgY s
三. 最终模型的建立和模拟 Ig$(3p
1) 布尔操作后的结果 \-L&5x"x
u\a#{G;Z
}pDqe;a{
2) 模拟, r=Gks=NX"
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 9y6-/H
,
3) 模拟结果: a@8v^G
A. 光斑 % BVs47g
v/@^Q1 G/:
B. 发散角 ^9m\=5d
>1s*
at/h
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. K'5 5O&2
