用ZEMAX设计简易LED准直镜 F6GZZ Kj
一. 初始解的构建 Nj@?}`C 4
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ]gZ8b-
2O
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) Ccd7| L1
"KI,3g _V
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. ://#
%SE
初始数据: eN?P) ,
1) 几何体部分 J)yy}[Fx
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; :iNAXy
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. U!I_i*: U
|KrG3-i3X
=5=Vm[
2) 光源部分 `0G. Y
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: ch8w'
steps=90 jUR #
incr=90/steps #max angle is 90 degree Dx# @D#
pi = 4*ATAN(1) 3;l>x/amk
dr = pi/180 M^JZ]W(
startobj=4 2 "Uk}Yz|
For i,0,steps,1 7 KdM>1!
angle = i*incr [dF=1E>W_J
oo=i+startobj NU nc"@
InsertObject 1,oo Z
a1|fB
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value O2/w:zOg'
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 # |_UA}Y
SetNSCPosition 1,oo,4,angle k42ur)pb
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays DUliU8B}\
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays pr,1Wp0l
tar = 0 - T kd@
opr = i+1 irw 7
InsertMFO opr NlEWm8u
setoperand opr, 11, "NSRA" "PScM 9) \
setoperand opr, 3, oo # src# m#K%dR
setoperand opr, 6, 3 # seg# l5OV!<7~X
setoperand opr, 9, 1 # weight dQ|Ht[ s=
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate hSKH#NS
setoperand opr, 8, tar # tar hYv 6-5_
Next tP(bRQ>
update Fx:e n|g
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!! p}zk&`
-Fc#
"Xs Y~
二. 优化 %+B-Z/1}
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. 6')SJ*|yS
初步优化的结果如下: +U)|&1oa
2 &K|~~
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! &trh\\I"
WCl;#=
三. 最终模型的建立和模拟 t s\>_/
1) 布尔操作后的结果 -xgmc-LGo
+siNU#!
} ZVv
2) 模拟, f#Cdx"
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 _v=WjN
3) 模拟结果: [K@!JY
A. 光斑 :O+b4R+
la|l9N^,
B. 发散角 L\b_, 'I
\lIHC{V\
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. Dlf=N$BL7d
