用ZEMAX设计简易LED准直镜 9d[qh kPu)
一. 初始解的构建 ,# "(Z
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: j|'R$ |
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) a[O 6YgO
g_D-(J`IK,
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. $@87?Ab
初始数据: kG3!(?:
1) 几何体部分 jL4>A$
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; XNmQ?`.2'
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. Lk(S2$)*
*)PG-$6X&
.S vyj
2) 光源部分 0o68rF5^s
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: <%,'$^'DS
steps=90 lYQtv=q
incr=90/steps #max angle is 90 degree x1DVD!0 ~{
pi = 4*ATAN(1) ~u/@rqF
dr = pi/180 TU%"jb5
startobj=4 @P70W<<
For i,0,steps,1 (UW6F4:$
angle = i*incr U1^l+G^,~
oo=i+startobj w#{l 4{X|
InsertObject 1,oo 7s]Wq6
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value H'Iq~Ft1
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 $HRed|*.C
SetNSCPosition 1,oo,4,angle |9]PtgQv7
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays MuSaK %
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays <P pYl
tar = 0 i/: 5jI|
opr = i+1 /oDpgOn
InsertMFO opr g5TkD~w"
setoperand opr, 11, "NSRA" aiR5/
ZD
setoperand opr, 3, oo # src# - h9#G{2W[
setoperand opr, 6, 3 # seg# eYDgEM
setoperand opr, 9, 1 # weight D%
@KRcp^b
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate fIEw(k<*
setoperand opr, 8, tar # tar 104!!m
Next /d]~ly
@uI
update < %r h/r
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! p )z-W(
4@))OD^ x
g$gS7!u,
二. 优化 =jG?v'X
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. ) BlJ|M
初步优化的结果如下: x,-S1[#X;
=WjJN Q
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! n>T:2PQ3
B<C&ay
三. 最终模型的建立和模拟 GMT or
1) 布尔操作后的结果 c'~[!,[b<
RK;;b~
xtsL8-u f
2) 模拟, 0k.v0a7%
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 mLULd} g/o
3) 模拟结果: FRS28D
A. 光斑 #'c %
qhN[Dj(d
B. 发散角 vh{9'vd3el
-+ko}He
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!(ti [
