用ZEMAX设计简易LED准直镜 (w+SmD
一. 初始解的构建 z_#HJ}R=
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: KNN$+[_;H4
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) tkff\W[JU
|Bv,*7i&
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. qVO,sKQ{
初始数据: ++ 5!8Nv
1) 几何体部分 VV#'d
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; I.>8p]X
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. 1(_[awBx
YG5mzP<T
hQz1zG`z7
2) 光源部分 p AaNWm
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: (=Oo=8\
steps=90 sHV? njZd
incr=90/steps #max angle is 90 degree Eg2SC? 5
pi = 4*ATAN(1) } 7K~-
dr = pi/180 D{q r N6g#
startobj=4 Zlt, Us`
For i,0,steps,1 z5D*UOy5M
angle = i*incr V}~',o<m
oo=i+startobj g $^Yv4
InsertObject 1,oo h SN38wy
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 3hEbM'L
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 2S4SG\
SetNSCPosition 1,oo,4,angle ?5^DQ|Hg ^
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays TTWi wPo59
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays ,|;\)tT
tar = 0 d+5v[x~'
opr = i+1 (/ 9 erfuJ
InsertMFO opr e~ 9g~k]s
setoperand opr, 11, "NSRA" Y Y$Z-u(
setoperand opr, 3, oo # src# 2T@?&N^OD
setoperand opr, 6, 3 # seg# &' y}L'
setoperand opr, 9, 1 # weight ]US!3 R^
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate -6X+:r`>u
setoperand opr, 8, tar # tar M"msLz
Next SL\15`[{
update MUCes3YJH
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! Fiw^twz 5
5d# 73)x$
!CY*SGO
二. 优化 Y:Jgr&*,z
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. pX$ X8z%
初步优化的结果如下: G_WHW(8
J$T(p%
可以再调整一下透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的口径是在增加的, 并且其底部是一直往左移的. 最终会达到一个比较平衡的状态;到这里优化工作就已经完成了. 我们可以对这三个部分进行一个布尔操作得到我们想要的透镜! [ A]
+Azc
B1%xU?
三. 最终模型的建立和模拟 zyt >(A1
1) 布尔操作后的结果 cFq2 6(e
Qw"%Xk
_fHj8-
s/
2) 模拟, & IsPqO
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 gO @LJ
3) 模拟结果: Id >I.e4
A. 光斑 *D`$oK,U
; 3sjTqD
B. 发散角 )t:8;;W@Ir
w6-<HPW<S
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. [ L
' >
