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用ZEMAX设计简易LED准直镜

一. 初始解的构建

1. 这种透镜由三部分组成:

A. 全反射部分, B. 折射部分,C.切除部分(这部分设计时也可以忽略,设计完成后可以加入)

光束分为两部分, 一部分是折射部分,另一部分是全反射部分, 由于是平行光出射,折射部分光束分为三段,全反射部分光束分为四段, 所以在优化的时候需要考虑第三段。.

初始数据:

1) 几何体部分

TIR部分为非球面透镜,中间为标准透镜(有曲率和圆锥系数),切除部分为圆柱体;

注意中间透镜部分的材料是空气,因为它相当于被切除。.

2) 光源部分

我们用SOURCE RAY做为光源, 这样可以NSRA优化; 根据以下几点,建立光源的生成和操作数MACRO可自动生成:

steps=90 incr=90/steps #max angle is 90 degree pi = 4*ATAN(1) dr = pi/180 startobj=4

For i,0,steps,1 angle = i*incr oo=i startobj InsertObject 1,oo SetNSCProperty 1,oo,0,0,"NSC_SRAY" # surface,object,code,face,value SetNSCProperty 1,oo,3,0,2 # source inside of object 2 SetNSCPosition 1,oo,4,angle SetNSCParameter 1,oo,1,1 #layout rays SetNSCParameter 1,oo,2,1 #analysis rays

tar = 0 opr = i 1

InsertMFO opr setoperand opr, 11, "NSRA" setoperand opr, 3, oo # src# setoperand opr, 6, 3 # seg# setoperand opr, 9, 1 # weight setoperand opr, 7, 5 # y coordinate setoperand opr, 8, tar # tar Next update

我们每隔一段时间就产生一次光,最终结果如下, 从图中可以看出,光线不平行. 这里要注意调整参数,确保所有光线大致按照预期的方向聚集!

二. 优化

在上述准备工作之后,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, 这里就不详细说明了.

初步优化的结果如下:

可以调整透镜的口径, 再优化一次. 可以看出, 透镜的直径在增加, 底部一直向左移动. 最终会达到相对平衡的状态;这里的优化工作已经完成了. 我们可以用布尔操作这三个部分,得到我们想要的镜头!

三. 建立和模拟最终模型

1) 布尔操作后的结果

2) 模拟,

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.作为朗伯发光体, 把DECTOR 设置到1010MM处, 模拟1M处的光斑, DETECTOR的大小设为500*500

3) 模拟结果:

A. 光斑

B. 发散角

以上是构建准直镜的简单方法. 采用ZEAMX优化算法结果具体建模完成设计, 当然,可能有很多缺点,但这个想法可供参考. 也可以设计类似的镜头或变形.

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标签: 546led二极管

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