用ZEMAX设计简易LED准直镜 QHDXW1+|^
一. 初始解的构建 LSm$dK
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ls?~+\Jb
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) AhCW'.
N"pc,Q\xU
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. I.WvLLK2
初始数据: /vY(o1o
x
1) 几何体部分 5Iy|BRU(%
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; aB*Bz]5;E
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. }HL]yDO
,QOG !T4
fsmN)_T
2) 光源部分 9
3U_tQ&1?
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: 8 |b3j^u
steps=90 V8 e> l[tH
incr=90/steps #max angle is 90 degree sW Qfr$^A
pi = 4*ATAN(1) ?# Mr
dr = pi/180 d)B@x`
startobj=4 bADnW4N`6;
For i,0,steps,1 H;D>|q
angle = i*incr Av @b! iw+
oo=i+startobj CWf / H)~
InsertObject 1,oo )}''L{k-
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value N O2XA\
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 t#yk ->,
SetNSCPosition 1,oo,4,angle (ScxLf=]
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays n+!
AnKq
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays 214Ml0/%
tar = 0 7@#>b E 6
opr = i+1 3ovWwZ8 &
InsertMFO opr ,f kcp]}
setoperand opr, 11, "NSRA" #m l S}~n
setoperand opr, 3, oo # src# T\:4qETQF]
setoperand opr, 6, 3 # seg# SIe ="YG]<
setoperand opr, 9, 1 # weight lackB2J9 A
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate NnO~dRx{
setoperand opr, 8, tar # tar 8{Q<N%Jnu
Next B6=ebM`q
update cy*?&~;
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!! jy7\ +i
a! (4Ch
'z
);
二. 优化 ]~8 44J p
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. + _7*iJtD5
初步优化的结果如下: C #QpQg2
XoXM ^*Vk
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! K*\' .~[6
3 sc+3-TF
三. 最终模型的建立和模拟 c@YI;HS_g
1) 布尔操作后的结果 ::o lN
wWgWWXGT}
k2E0/ @f{k
2) 模拟, J gG$?n\
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,dz_O*\
3) 模拟结果: O[# 27_dH
A. 光斑 \%u3
nv ca."5 y
B. 发散角 yh^!'!I6u[
R[Ll59-
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. bAsYv*t%r
