zemax入门练习-1 如何设计一个指定发散角的LED准直镜

moonnight

入门级实际应用题：使用指定LED，设计指定发散角为2.5°的准直发射透镜，单个透镜，能量利用率越高越好。
LED为欧司朗的，https://www.osram.com/os/ecat/Power%20TOPLED®%20SFH%204250/com/en/class_pim_web_catalog_103489/global/prd_pim_device_2219745/

一周内的回答我会帮忙看看。PS：狗哥有奖励金币2333发完了找狗哥要，争取通货膨胀hhh
需要提交的：zemax设计优化文件；非序列仿真结果。不要给我光秃秃的非序列文件，至少把非序列zemax文件和光源文件和结构件打包好！！！！！！！


参考设计思路：先计算焦距，然后以LED发光面为像面反向设计，最后非序列里使用官方模型进行光线仿真；
注意：尽量考虑实际加工情况进行设计，以及条件需要自己发掘，作为一个应用场景，这些信息已经基本够了。
有问题可以留言。

靖海

moonnight 发表于 2019-5-26 19:03
好好对焦，然后把探测器放远点，看光斑大小，然后actan(光斑大小/探测器距离)，你就知道实际发散角和设计 ...

谢谢指点。1、能量利用率只有6%，我想了下，有两个原因，一是非球面的参数设置有问题；二是透镜的口径较小，离光源较远，在新的结构里增大了口径，缩短距离，但序列模式的成像质量一般。

2、非序列对焦问题：看了LED的说明书，给出了全局坐标原点的位置(底部)，发光面的坐标(z=1.763)，对焦时将后焦距+1.763，但还需要进行微调。
3、实际发散角：光斑尺寸以1/e^2最大强度为标准(不知是否正确)，这样算出光斑尺寸160*2，发散角3.66°。
下面是两个仿真文件，请版主和大家多多指教。

靖海

我理解这个发散角是准直后的，焦距怎么计算呢？

6Kfire

靖海 发表于 2019-5-22 14:23
我理解这个发散角是准直后的，焦距怎么计算呢？

感觉楼主是根据发散角与LED芯片来确定这个焦距范围的，但是效率能有多高呢？

靖海

6Kfire 发表于 2019-5-22 15:35
感觉楼主是根据发散角与LED芯片来确定这个焦距范围的，但是效率能有多高呢？ ...

嗯，昨天也是这样试了下

moonnight

6Kfire 发表于 2019-5-22 15:35
感觉楼主是根据发散角与LED芯片来确定这个焦距范围的，但是效率能有多高呢？ ...

效率和设计有关，比如后截距，比如透镜直径。用透镜准直LED本身效率就不会太高，当准直角度要求小时，效率更低。

moonnight

靖海 发表于 2019-5-22 14:23
我理解这个发散角是准直后的，焦距怎么计算呢？

主光线是经过光学系统的光学中心的。发光面是有大小的，发光面的边界部分发的光也有主光线，也经过光学中心。这个准直透镜其实也是成像透镜。这样讲能明白了没？

moonnight

靖海 发表于 2019-5-22 14:23
我理解这个发散角是准直后的，焦距怎么计算呢？

比如，简化一下模型，一个点光源在一个薄透镜的焦平面上移动，离轴量变化会引起什么变化？如果这些点组成一个面呢，最大的发散角是不是边缘点的离轴量和焦距决定的？再不懂那就没办法了。你们可以相互讨论下。

leiniao1992

由于在公司文件都是加密的，只能上传个文档先凑个数了，萌新初来乍到，欢迎大家能多多指教。

moonnight

leiniao1992 发表于 2019-5-24 16:54
由于在公司文件都是加密的，只能上传个文档先凑个数了，萌新初来乍到，欢迎大家能多多指教。

...

错了几个地方：
1.   LED的尺寸是封装测尺寸，你关心的是他封装内部发光芯片的尺寸，而不是他的塑料封装，所以焦距算的是错的；

2. 你准直后的光斑只有十多毫米，你的探测器是多远，你可以自己算一下发散角呀

3.  探测器上的能量是0.06W，这个能量是根据你导入光源后那儿自己设置的能量仿真的，默认是1W，因此你的能量利用率是6%。

moonnight

leiniao1992 发表于 2019-5-24 16:54
由于在公司文件都是加密的，只能上传个文档先凑个数了，萌新初来乍到，欢迎大家能多多指教。

...

还有问题。。。你这个设计，序列的像差分析也带上，我大概判断你这个设计的像质应该很差。。。