| aking2008 |
2012-01-11 14:32 |
用ZEMAX设计简易LED准直镜 .#EmE'IP*
一. 初始解的构建 z&9vKF
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: TE^BfAw@
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) ( T!Q
ppfBfMX
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. hZ5h(CQ?"#
初始数据: f GY. +W_
1) 几何体部分 h,0mJj-ma
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; $UgM7V$
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. !&ac}uD^g
EivZI<<a
{> >f5o 3
2) 光源部分 5k<qJ9
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: ^~8l|d_
steps=90 X{<j%PdC
incr=90/steps #max angle is 90 degree \} P} H
pi = 4*ATAN(1) sf@g $
dr = pi/180 IgQW 5E#
startobj=4 xsV(xk 4
For i,0,steps,1 &3'II:x(
angle = i*incr bY&s $Ry3"
oo=i+startobj mf^(Tq[
InsertObject 1,oo mS0*%[S {
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value 7[ *,t
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 J*A<F'^F1
SetNSCPosition 1,oo,4,angle @ 4j#X
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays g_5:o
3s
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays }"2
0:
tar = 0 S_ e }>-
opr = i+1 & =xm>;`3
InsertMFO opr _Z@- q
setoperand opr, 11, "NSRA" x$ ? {)EY
setoperand opr, 3, oo # src# ] +LleS5
setoperand opr, 6, 3 # seg# &iId<.SiJ
setoperand opr, 9, 1 # weight (KK9/k
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate y`! 3Z} 7
setoperand opr, 8, tar # tar ` ` 6?;Y
Next Nq"/:3@4
update 39BGwKXb
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!! w-"o?;)a
{xMY2I++
w*f.Fu(su
二. 优化 KaZ$ !JfT
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. }pTy mAN
初步优化的结果如下: Wx;:_F7'\
vLXN{ ]
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! &w- QMj M>
]o6Or,ml
三. 最终模型的建立和模拟 ! dv
1) 布尔操作后的结果 '@3hU|jO!
l+*^P'0u
!gWV4vC
2) 模拟, eZ(<hE>
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 ?
!MDg_oHd
3) 模拟结果: hp@g iu7
A. 光斑 9P#E^;L
#e((F, 1z
B. 发散角 >c|u |^3zt
A<C`JN}
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. NU-({dGK}
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