用ZEMAX设计简易LED准直镜 ?e6>dNw
一. 初始解的构建 Uc:NW
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: rxX4Cw]\"y
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) j24 3 oD
r!f UMDS
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. vVSDPlN;
初始数据: -t S\
1) 几何体部分 gIz!~I_U
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; )aGSZ1`/
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. tnnGM,"ol
o$</At
? -:2f#bC
2) 光源部分 >Y8\f :KQ
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: FHU6o910
steps=90 P~{8L.w!>W
incr=90/steps #max angle is 90 degree 2`riI*fQ
pi = 4*ATAN(1) (o IGp
dr = pi/180 V6P-?Nd
startobj=4 ^D+^~>f
For i,0,steps,1 +={K -g7U
angle = i*incr +Mijio
oo=i+startobj 8 O]`3oa>
InsertObject 1,oo :!g|pd[{ag
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value ?110} [jw
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 I4jRz*Ufe?
SetNSCPosition 1,oo,4,angle k o[w#j
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays :Q"|%#P
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays Gu~*ZKyJ
tar = 0 l~;>KjZg
opr = i+1 ="YGR:
InsertMFO opr e1-tp D:J
setoperand opr, 11, "NSRA"
iiQn/%
setoperand opr, 3, oo # src# : 1UMA@HP
setoperand opr, 6, 3 # seg# ecs 0iW-,
setoperand opr, 9, 1 # weight )pHlWi|h
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate b v_ UroTr
setoperand opr, 8, tar # tar m F\!~ag|
Next 1V1I[CxlX
update Cty #|6 k
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! Tp;W4]'a*:
[ -$
Do
D`WRy}o
二. 优化 <r: AJ;
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. "QdK
M d
初步优化的结果如下: <v0`r2^S{-
a,vS{434J
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! rT[qh+KWe
o0 C &ol_
三. 最终模型的建立和模拟 KCTX2eNN&h
1) 布尔操作后的结果 yV8J-YdsG
RN(I}]] a
_aPAn|.
2) 模拟, ;`#R9\C=h
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 A! bG 2{r
3) 模拟结果: )k,n}
A. 光斑 P'U2hCif
X-HE9PT.
B. 发散角 OtqFI!ns
d{4;qM#
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. A Vpg
