用ZEMAX设计简易LED准直镜 #D/ }u./
一. 初始解的构建 sQ:VrX wP
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: tD7C 7m
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) l[ ": tG
sx<+ *Trl
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. oB06{/6
初始数据: /W$y"!^)J1
1) 几何体部分 \v3> Eo[
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; {9.~]dI|L
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. @~#79B"9&
7cmr
*y
N a 9l#
2) 光源部分 O4d^ig-xaH
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: Bd B `
steps=90 2@m(XT
(
incr=90/steps #max angle is 90 degree @z$pPo0fW
pi = 4*ATAN(1) J%f=A1Q
dr = pi/180 76_8e{zbr
startobj=4 ssX6kgq_(
For i,0,steps,1 S5E,f?l
angle = i*incr 6 ,pZRc
oo=i+startobj YNgR1 :l
InsertObject 1,oo U~#^ ^
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value .)^3t ~
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 G<u.+V
SetNSCPosition 1,oo,4,angle O{ %A&Ui
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays F {*9[jY
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays OU.9 #|q U
tar = 0 j&[3Be'pQ
opr = i+1 vi! r8k
InsertMFO opr FM" GK '
setoperand opr, 11, "NSRA" P vg
setoperand opr, 3, oo # src# *4 hOCQ[
setoperand opr, 6, 3 # seg# M ,_^hm7
setoperand opr, 9, 1 # weight Tu= eQS|'
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate !: EW21m
setoperand opr, 8, tar # tar d JQ }{,+6
Next ttbQergS
update {F(-s"1;xO
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!! 7\0|`{|R@
!skb=B#
'x45E.wYw
二. 优化 =2g[tsY
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. # McK46B z
初步优化的结果如下: n$m]58w
SD|4ybK>d
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! 9-a2L JI
,p*ntj{
三. 最终模型的建立和模拟 VO @
4A6
1) 布尔操作后的结果 xu"94y+
#.MIW*==
VeD+U~ d
2) 模拟, nv_m!JG7
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 &3 XFg Ho
3) 模拟结果: XUQW; H
A. 光斑 "9U+h2#]
eHR &N.2
B. 发散角 BYr_Lz|T
*@ <8&M9x
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. #!8^!}nFO
