用ZEMAX设计简易LED准直镜 BEZ~<E&0H
一. 初始解的构建 )!y>2$20 r
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ` s}*
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) c=\tf~}^Ms
^ Fk;t
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. [ X*p
[
初始数据: 6*8W tq
1) 几何体部分 LvG.ocCG
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; a+h $u
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. wNON h`b
}v1wpv/b(
5<?Ah+1
2) 光源部分 4Z)4WGp!
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: 3WV( Ok
steps=90 | %_C$s%
incr=90/steps #max angle is 90 degree {N(qS'N
pi = 4*ATAN(1) :\T Mm>%q
dr = pi/180 X j?Wvt
startobj=4 3)OZf{D[
For i,0,steps,1 3F9V,zWtTi
angle = i*incr D?|D)"?qb
oo=i+startobj ~G@NWF?7
InsertObject 1,oo pP\Cwo #,
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value {1GJ,['qL
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 ]kh]l8t ^
SetNSCPosition 1,oo,4,angle lR(9;3
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays R!VfTAv
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays ?y>N&\pt2
tar = 0 68 %aDs
opr = i+1 Xz]l#w4 Pp
InsertMFO opr Jcw^ Z,
setoperand opr, 11, "NSRA" eg mUUuO
setoperand opr, 3, oo # src# W5j wD
setoperand opr, 6, 3 # seg# YMGy-]!o
setoperand opr, 9, 1 # weight .j6udiv5
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate G T>'|~e
setoperand opr, 8, tar # tar ?7\V)$00(&
Next o<g?*"TRh
update D#jwI,n}x
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! b3N IFKw
OjU{r N*
qLR;:$]Q&8
二. 优化 1N5
E
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. cS&KD@.
初步优化的结果如下: a=S &r1s>
AXw qN:P}
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! z$ ^d_)
2:LUB )&i
三. 最终模型的建立和模拟 BD 6!,
1) 布尔操作后的结果 BRFsw` c
K'OG-fn;
=dm9+ff
2) 模拟, b,~'wm8:A
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 B'/U#>/
3) 模拟结果: gI:g/ R
A. 光斑 t Cuvb
g%2G=gR$?z
B. 发散角 m:_#kfC&K"
_KRnx-
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. 3Vu}D(PJ
