用ZEMAX实现对光源地仿真

1、用ZEMAX实现对光源的仿真要精确地模拟一个照明系统，实现对光源的精确模拟是关键。 这里讨论三个问题：一、如果只知道有关的光源的简单数据，如何模拟？二、如果已知关于光源的详细数据，又如何模拟？三、如何模拟一个几何形状复杂的光源？下面从第一个问题开始讨论：若仅知道光源的简单数据，如何对光源 进行仿真？打开ZEMAX，将其切换到非序列模式:构/叮IAK IUL LuXTrnfru 1112mb nVSAIFLEa tNUl l|M = tajiw-矗心9* Iqitrtl BlT49yn=-业4怙 血“接下来，完成单位的设置，执行 systemge neralu nits有关光能及其计算的问题，要

2、特别注意物理单位。本例中光照度单位采用勒克司将缺省的非序列物的类型设为 source_radial。在ZEMAX中，source_radial 代表一个矩形或椭圆形平面光源，它能向半球面空间内发射光线。在半球面内， 光线关于本地Z轴呈对称分布，并且光线的强度随角度的分布属立方样条拟合。将null object定义为source_radial是将光源数据输入到ZEMAX的最简单直 接的方式。右键单击null object曲尹殊Tn*mtT Fwlvima. OCUdEbE-1a SUdflDDl如下图所示，是美国Lumileds（流明）公司的LED产品LXML-PWW1说明书中 提供的发光强度分

3、布曲线。它呈明显的余弦分布。Angukir Displacemanl deq赛匚c- mAuepH根据上述曲线，我们可以构造这样出表 2:表2 LXML-PWW1 的空间强度分布度相对强度（任意单位）01005991098159620942590308635824074456850635553604565387028752380168510905说明书上还注明，LXML-PWW1的直径是6mm，典型输出功率是120 lumens 设layout rays 数量为30，analysis rays 数量为10000000。将上述参数输入 至U ZEMAX 中：我们得到光源的外形图和灰度度:SJ 2

4、: DetecrLDE Vievez 2ZETfcCT塔 SiCE 2fiEr=Or 4-吃诃I：色TTMH- -MEI皿 X LRb 悅 TLm HJ9 + pirlW3 HFlBBgJ 1711 Ide.axwBr. tie I itsJ.ELEiEEa.a Ei-fiaEI IJE+rBE ieiUD托 耳“护：曲:佢；-此GIE-：hi ir .n- i i lDfrTE7TlB 2. IKSI If y嗚却 1：嘩！ 7r l 护 Q* ID ti.m忆 it : FjBS fl l-ti H IPI. H7IS -创上说忖nra rtecr r.ETGHn unis-越11: Be

5、-tectoz:j-n-：WT电闇& :MHrFTVR9K WT 口 BWP F : I HU 隔舟、，昭開r MH -W 4W-1HM+ y m up mv F 亡 U-FIiQgFTHdhl L 口1= LUpdate &ett：bi Erzut Js. n4ap I act *血訐丹3X JJSIhiTE VALUEa k*jM-0 -*ae?咱朋刖isrtiuhiMZikERzir ULLtlln訥臨3 3曲： GCEIIWT? ijnvUEM *.6frsunifltKA, kMc- aj sriR. i*: vJhif4iq 莎.甜矗算驾犁歩，II，WL 1IFLF 葩显然，发光强

6、度的计算结果与说明书中给出的曲线相符得比较好。第二个问题，如果已知光源的详细数据，如何对光源进行仿真。有些LED制造商免费提供ZEMAX Source File 格式、有关LED产品的详细光学性能数据。目前已知的这方面的造商有 Osram（欧司朗）和Lumileds公司这是Lumileds公司的页面，从中可很方便地下载到ZEMAX格式的光线文 件。Lnns-i 血一y fl 通酗讣 l，,WB llpdwiliS -fHllHMa! l-ffilLlfbi 1 N4bh| m加虫村”ddfel* Qpil PHILIPSfcrHA jjM iplkjltyPMUIIPSLU H (LED SO

7、pB：a) Deilgn ReidUrteiy!站jiidflC j IrCidUinM!f4iiVA CWijPC机 0 CwtiW#MClWifllWidiiwcalUJ3K5N ff? 4i*d LUKECM KZ it* TRFC岂 |j* riiidi Idu* Eh A 直卩(* *HAlC |mAb pl=hl idfiBFJiiXhd W E & 讯 Aliii*i p I下载后，一定要将它以扩展名.dat存到zemaxroot/objects文件夹内。例如，下载到LXML-PWW1_5M_Z.dat 这个文件后(它对应的就是Lumileds公 司的LED产品LXML-PWW1

8、)，将它存到zemaxroot/objects 文件夹内，然后 运行ZEMAX，建立一个非序列文件，将 object type 设为source file:ZEMAX中的source file光源，其光线坐标、余弦和强度都是在由用户提供的 文件中定义的，这一特征可以保证在ZEMAX中创建由用户定义的任意光源。 在 comme nt column，必须填入包含光线数量的文件名。各参数的含义:Randomize?:如果设为0，将按文件中列出的顺序对光线做常态追迹；如果设 为非零值，则每对文件读一次，或 NSC编辑器中source object的相关参数每 变化一次，光线的顺序就会被重新随机化一次。

9、但如果要对光线做随机化处理， 必须是在文件中的光线数量等于或少于1,000,000这个前提下。如果光线数量超过这个数，计算机的内存就处理不了了。Total(units):该值只用作参考，是用文件中定义的光源单位给出的总功率。该 是由ZEMAX自动给出的，用户不要去设定或改变它。每条光线的实际功率是由 Power(units)项和所追迹的光线数量决定的。然后给光源加一个Detector Rect探测器。对光源进行追迹，得到的光源的空间和角度特性如下:U r 1 : Dei cctni Vijevke?： DfitftCtnr i rtTftF P ZEM码1 .HtE-IIK.73即心。兀2L：

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11、DL . !l- l il-sc gqc oft-CsrllndEF T?p1.rowTirr aft4i9. PWKOf5. EJQtlifuj j Hi!l mml60a &03时d 4aMrfidI.ddd4这个光源内部由几个object组成，包括:1. LED片，即左图中红色部分2. 电极丝，即右图中红色部分可直接对这种光源模型做追迹，同时可将所产生的光线存到光线数据库中。在光线数据库 viewer 中(Analysis Database Ray Database Viewer)，可选定测试object，交把入射到该object上的所有光线作为一个新的 source object 存起

12、来。在需要时，可用source_file object来读取该数据文件。Ray Database ViewerFile：|_ED_MODEL2FID*R? Shaw Unprocessed Data Enparid Inla Br-snches丽 XVZ LMN厂 Noimal厂 Path厂First Ray|lLast Ray;|lOOCOOD厂 Apply Fir;|Save前ut D 目t目 As；P SaveOri Object:As:foutpcjt_rayset.datOKCaicel 5少亡 |LoadHeselHelp在对几何结构复杂的光源进行模拟时， 经常会遇到这样的问题：怎样选择具 体数值？例如，在电极丝上应采用怎样的散射函数？支撑结构的反射系数是多 少？这些数据都不太容易确定。再有一个问题：我们建立起来的这样一个光源模型， 必须与制造商提供的测 试数据相符。这就引出另外一个问题，为什么最先采用的不是测试数据呢？一般来讲，测试数据要更精确，也更容易应用。但在某些系统中，特别是在 需要将由光源发出的光重新成像到光源中时， 要求一个更加精确的光源，