用ZEMAX設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易LED準(zhǔn)直鏡教程

一、初始解的構(gòu)建

1.為了簡(jiǎn)單采用此透鏡由三部分構(gòu)成:

A.全反射部分，B.折射部分，C.切除部分(這一部分在設(shè)計(jì)時(shí)也可以不考慮，可以在設(shè)計(jì)完成后再加入)

圖中光束分兩個(gè)部分，一部分為折射部分，另一部分為全反射部分，可以看出，折射部分光束為三段，全反射部分光束分為四段，由于是平行光出射，所以在優(yōu)化時(shí)只要考慮第三段就可以了。

初始數(shù)據(jù)：

1) 幾何體部分

TIR部分是一個(gè)非球面透鏡，中間部分是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)透鏡(有曲率和圓錐系數(shù)),切除部分是一個(gè)圓柱體；

注意中間的透鏡部分的材料為空氣，因?yàn)樗喈?dāng)于也是被切除掉的。

2) 光源部分

我們用SOURCE RAY作為光源，這樣可以NSRA來進(jìn)行優(yōu)化；光源的生成與操作數(shù)的建立按如下的MACRO可以自動(dòng)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

我們每隔一度產(chǎn)生一條光線,最終的結(jié)果如下，從圖中可以看出，光線都不是平行的。這里注意要調(diào)整參數(shù)保證所有光線都大概的按預(yù)期的方向匯聚。

二、優(yōu)化

經(jīng)過上面的準(zhǔn)備工作,這時(shí)我們就可以優(yōu)化了, 當(dāng)然那幾個(gè)物體的相對(duì)位置需要用PICKUP來約束, 這里不就詳細(xì)說明了。

初步優(yōu)化的結(jié)果如下：

可以再調(diào)整一下透鏡的口徑, 再優(yōu)化一次?？梢钥闯? 透鏡的口徑是在增加的, 并且其底部是一直往左移的。最終會(huì)達(dá)到一個(gè)比較平衡的狀態(tài)；到這里優(yōu)化工作就已經(jīng)完成了。我們可以對(duì)這三個(gè)部分進(jìn)行一個(gè)布爾操作得到我們想要的透鏡！

三、最終模型的建立和模擬

1) 布爾操作后的結(jié)果

2) 模擬

將所有的SOURCE RAY都刪除, 我們用SOURCE RECTANGLE來代替LED, 大小取1*1, COSINE EXPONENT 取1.0來做為朗伯發(fā)光體, 把DECTOR 設(shè)置到1010MM處, 模擬1M處的光斑, DETECTOR的大小設(shè)為500*500

3) 模擬結(jié)果：

A. 光斑

B. 發(fā)散角

以上是一個(gè)簡(jiǎn)單的準(zhǔn)直鏡的構(gòu)建。采用ZEAMX的優(yōu)化算法結(jié)合建模完成該設(shè)計(jì), 當(dāng)然還可能存在諸多不足之處，但此思路可供參考，也可以設(shè)計(jì)相似的透鏡或面型。

審核編輯：湯梓紅