| aking2008 |
2012-01-11 14:32 |
用ZEMAX设计简易LED准直镜 K;hh& sTB
一. 初始解的构建 @` opDu!
1. 为了简单采用此透镜由三部分构成: E/&Rb*3
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) % 3q 0(Xl
mR\`DltoV
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. {Gq*e/
初始数据: \!vN
1) 几何体部分 Zv11uH-C
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; 2kAx>R
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. QxuhGA
}8|[;Qa`y
&AVpLf:?
2) 光源部分 T9)n Q[
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: fkSO( C)
steps=90 XC 7?VE
incr=90/steps #max angle is 90 degree b`yZ|j'ikd
pi = 4*ATAN(1) ]5~s "fnG
dr = pi/180 _=ua 6}Xp
startobj=4 WwH+E]^e+
For i,0,steps,1 NNhL*C[_7
angle = i*incr }+o:j'jB
oo=i+startobj 2?m.45`
InsertObject 1,oo k#8Ti"0
SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value c4&' D;=
SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 <FMq>d$\
SetNSCPosition 1,oo,4,angle b| Q)[ y]
SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays $aHAv/&(5
SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays 8}H1_y-g[
tar = 0 W$U0[^1
opr = i+1 (,^*So/
InsertMFO opr kGpa\c
g1
setoperand opr, 11, "NSRA" Wg{k$T_ >
setoperand opr, 3, oo # src# l4n)#?Q?
setoperand opr, 6, 3 # seg# qq)0yyL r
setoperand opr, 9, 1 # weight Qk!;M |
setoperand opr, 7, 5 # y coordinate y4h=Lki@
setoperand opr, 8, tar # tar (~zd6C1.
Next 'r(1Nj
update +("7ZK?
我们每隔一度产生一条光线,最终的结果如下, 从图中可以看出,光线都不是平行的. 这里注意要调整参数保证所有光线都大概的按预期的方向会聚!! p!] 6ll^
hcV JBK
yc|VJ2R*
二. 优化 %WqNiF0-
经过上面的准备工作,这时我们就可以优化了, 当然那几个物体的相对位置需要用PICKUP来约束, 这里不就详细说明了. {t};-q!v$j
初步优化的结果如下: A:(*y
2
eC5 $#,HiC
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! 6 wco&7
8/)qTUx :
三. 最终模型的建立和模拟 7 t,t`
1) 布尔操作后的结果 e h,~^x5
0]D0{6x8
G: x*BH+
2) 模拟, qV5DW0.
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 %| G"-%_E
3) 模拟结果: >] o}}KF?
A. 光斑 f+rz|(6vs{
cA6lge<{~
B. 发散角 )%!XSsY.N|
Sa19q.~%
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. xBu1Ak8w
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