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用ZEMAX设计简易LED准直镜教程

led13535084363 来源:光行天下 2023-11-05 11:57 次阅读

一、初始解的构建

1.为了简单采用此透镜由三部分构成:

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)

c4d46528-7b2c-11ee-939d-92fbcf53809c.png

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。

初始数据:

1) 几何体部分

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;

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。

c4fc281a-7b2c-11ee-939d-92fbcf53809c.png

c541163c-7b2c-11ee-939d-92fbcf53809c.png

2) 光源部分

我们用SOURCE RAY作为光源,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:

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汇聚。

c578a91c-7b2c-11ee-939d-92fbcf53809c.png

c5ac5046-7b2c-11ee-939d-92fbcf53809c.png

二、优化

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。

初步优化的结果如下:

c5f0ceba-7b2c-11ee-939d-92fbcf53809c.png

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!

c62967c0-7b2c-11ee-939d-92fbcf53809c.png

三、最终模型的建立和interwetten与威廉的赔率体系

1) 布尔操作后的结果

c666da6a-7b2c-11ee-939d-92fbcf53809c.png

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1.0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

c6ad2d62-7b2c-11ee-939d-92fbcf53809c.png

3) 模拟结果:

A. 光斑

c70643b6-7b2c-11ee-939d-92fbcf53809c.png

B. 发散角

c7592c2a-7b2c-11ee-939d-92fbcf53809c.png

以上是一个简单的准直镜的构建。采用ZEAMX的优化算法结合建模完成该设计, 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面型。

审核编辑:汤梓红

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原文标题:软件教程 | 用ZEMAX设计简易LED准直镜

文章出处:【微信号:光行天下,微信公众号:光行天下】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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