| aking2008 |
2012-01-11 14:32 |
用ZEMAX设计简易LED准直镜 RE$`YCs5
一. 初始解的构建 8x{B~_~
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: ,5Pl\ keY
A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这一部分在设计时也可以不考虑,可以在设计完成后再加入) i|)Su4Dw
z\s s4
图中光束分两个部分, 一部分为折射部分,另一部分为全反射部分, 可以看出,折射部分光束为三段,全反射部分光束分为四段,由于是平行光出射, 所以在优化时只要考虑第三段就可以了. 7r+g8+4
初始数据: L%}zVCg
1) 几何体部分 'D1A}X
TIR部分是一个非球面透镜,中间部分是一个标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分是一个圆柱体; 39F
O f
注意中间的透镜部分的材料为空气,因为它相当于也是被切除掉的. *Oc.9 F88"
4F >Urh+
R1:k23 {
2) 光源部分 p R dk>Ph
我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA来进行优化; 光源的生成与操作数的建立按如下的MACRO可以自动生成: 8mLP5s!7
steps=90 y %$O-q
incr=90/steps #max angle is 90 degree r,goRK.
pi = 4*ATAN(1) <!$:8ls
dr = pi/180 t%zpNd2lk
startobj=4 l JP1XzN_
For i,0,steps,1 R`";Z$~{
angle = i*incr R:JX<Ba
oo=i+startobj "jecsqCgK0
InsertObject 1,oo
B<8N96fx
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value '$As<LOEd/
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 qzw'zV
SetNSCPosition 1,oo,4,angle GSoZx0
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays H+}"q$
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays MC((M,3L
tar = 0 GT hL/M
opr = i+1 r dnno
InsertMFO opr jJ4qR:]
setoperand opr, 11, "NSRA" {k.MS-q
setoperand opr, 3, oo # src# Ee1LO#^_6
setoperand opr, 6, 3 # seg# z)XRx:YU;$
setoperand opr, 9, 1 # weight ]Fvm 7V
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate be5,U\&z
setoperand opr, 8, tar # tar f W`&'!
Next JxLf? ad.
update yq_LW>|Z
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!! D47R
fl
Jp4-nx
S0g'r
!;6
二. 优化 /MB{Pmk$R
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. _UE )*l m+
初步优化的结果如下: S.B<pj gt
6OiSK@<Hk
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! Ov-b:l H
G5dO 3lwq
三. 最终模型的建立和模拟 $rXh0g
1) 布尔操作后的结果 Tj~ I aU
}7{t^ >;D
wpA`(+J
2) 模拟, mD:IO
将所有的SOURCE RAY都删除, 我们用SOURCE RECTANGLE来代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0来做为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500 ~9F ,%
3) 模拟结果: s{ V*1$e~
A. 光斑 PUQES(&
!@u>A _
B. 发散角 C^t(^9
2 ;L|y._`w
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. E ^_w I>
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