在zemax中对贴片LED进行准直经验分享和问题

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问题描述（已更新后续1）：
   1 在Zemax中准直贴片灯LED，采用单片非球面透镜进行准直；
   2 在lighttools中用光线文件进行准直优化非球面透镜；
以上两者优化出来的非球面透镜的焦距并不一样。
（透镜的空间位置和大小已经被固定死了，光学扩展量暂时不考虑 只是优化偶次非球面）



zemax优化流程：
光路图所示：

以芯片发光表面作为发光面点，芯片厚度为1.9mm；像距就是芯片表面到透镜底面的距离：7.8mm；

将发光面等效多个物高视场：


选择”无焦像空间“；默认优化函数，优化，得到非球面系数1的参数。

LIGHTTOOLS优化LED准直的流程：
首先根据上图的信息建模：

根据厂家提供的找第三方测试的光源文件和器件光学测试中心，已经对应
文件是.RAY文件 500W光线，光源文件的光学测试中心，就是（问题就是出在这个光学中心）


导入光线后，其位置就是与图1zemax的等效光面是一样的，光源坐标到透镜底面也是7.8mm

优化后得到一个非球面透镜2

现在对两个方式 非球面透镜1和非球面透镜2进行比对:
zemax优化出来的焦距是10.49mm，而LT优化出来的是14.26mm

第一种方式：全部带入建模好的 zemax中比对
第二中方式：全部带入LIGHTTOOLS中进行比对

第一种:

发现这个过程中，LT优化的非球面透镜2，不是很好，这个焦距足足大了4+mm，
随后给这个物距设置为变量：发现了一个惊天大秘密：光源与透镜之间增加2.6mm；获得了非常好的准直效果

那么问题来了！终于到我想说的了！！！
这是原本在zemax中的模型，产品实物也是这样空间关系

将这个2.6mm加入原来的模型中！

这个焦点竟然超过了PCB板！！小于1.9mm我可以尝试理解，在芯片的某个中心点，但是这个2.6mm；完全理解不了！是不是我太菜了，还是我的光学直觉能力还是很低？

第二种：
现在相对应的，将优化后的非球面透镜1放进LT中的模型进行比对

后续就是有束腰这个角度比1大，效果不好；

设置适合产品的 探测器 然后分析一下中心能量；



问题的关键数据已经出来了：
关于这个问题我思索很久，有如下几种猜想，可能性比较大
① 厂家测试的光学中心给错了，应该不是在芯片表面作为光线文件的零点，如果是芯片正前方≈2.5 mm，那么，建模就是合理，一切都可以说的过去；
② 通过下载大牌（欧视狼）的官方的光源文件和模型，进行比对，判断zemax和LT优化究竟是谁对谁错，以佐证观点①；
③ 如此建模贴片LED就是不是就是一种错误的方式？后续也带入了zemax非序列中，采用椭圆光源的根据配光曲线；设置合适的Cn值，光源面积大小带入还没做完.....不知道有没有必要继续做
④ 这个问题我不知如何简单说，，索性将我的思路讲了出来，读到这里；无论我的能否解决， 希望大家能够收获一些我的建模的思路，无论有无最近研究LED建模准直的朋友！互相学习（这里就我一个光工，压力有点大啊）
说到这里再补充一下，最近还有一下想法⑤：

yjcao

讲真，没太看懂

lengyummm

一个是光源实测值，一个是你按指标给的值，肯定有出入，以光源文件为主吧。
验证的话：1、zemax导入光源文件仿真；
2、lt光线逆推光源参数。

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后续1:


现在去欧诗朗官方文件，下载规格书和和zemax光线文件，以及lighttools光线文件！文末有所有的打包文件，直接下载即可！

现在有了zemax的文件就可以在非序列里面仿真（理论上光源文件光线分布具有唯一性，只是格式不同）：

资源如下：：
文件链接：Opto Semiconductors | OSRAM
规格书：

文件有了，空间结构已经固定下来了（光源距离透镜7.8mm）！透镜的尺寸也固定下来了（D=12mm），只是优化3m处探测i其的光斑如何最小：
接下来优化步骤：

透镜1：在ZEMAX序列模式中优化（建模过程不变；建模为不同的物高的物方锥角等效发光面）


zmx文件：
step文件：
（注 实际在zemax中，非球面为S2面，但是会出现曲率半径和高阶项出现负号的情况，请先S1面，然后用反转镜片即可为S2面）

S1 曲率半径：5.077866999126532E+000
S2 曲率半径：平面
厚度：4
圆锥系数：-4.471621100133304E-001
4阶：-1.017793432964694E-004
6阶：-1.758454934266933E-006
8阶：-1.055656169373863E-007
焦距f：10.49477mm


透镜2：在lighttools利用自带的优化函数，建模后在3m处的探测器优化聚焦光斑，获得非球面

能量大小，光斑OK，LT文件过大无法导出；zmx文件：：LT中导出step文件：

（注 实际在zemax中，非球面为S2面，但是会出现曲率半径和高阶项出现负号的情况，请先S1面，然后用反转镜片即可为S2面）
S1面半径：6.084531834882596
S2 曲率半径：平面
曲面系数：-0.4454251482463839
4阶：-9.581621731425221e-05
6阶：7.040805266632120e-07
8阶：-8.490649664663810e-08

焦距f：12.576mm

已经对比过step文件在实物上式样的尺寸，在两个软件仿真系统是一样的；


设定光源强度为1w，在3m相同距离的探测强度对比：

左图为zemax中优化的透镜，将透镜参数导入后，无聚焦作用！
右图为LT中优化的透镜，优化光斑清晰可见！
但是到这里还没有结束！

现在透镜1和透镜2，在zemax的非序列中建模，所有东西都是相同的，观察相同距离的探测器强度，这次因为有了官方的zemax的dat文件，



左图为LT中优化的透镜，无聚焦作用
有图为zemax的优化的透镜，有明显聚焦作用！
此时两者结论确实相反的？
所有文件会打包到保存到百度网盘，大家可以自行查阅

此时用zeamx非序列模式，带有100k光线文件优化非球面透镜，得到：

透镜3：

转到序列模式S1面：
（注 实际在zemax中，非球面为S2面，但是会出现曲率半径和高阶项出现负号的情况，请先S1面，然后用反转镜片即可为S2面）
曲率半径：4.995427595705000E+000
圆锥系数：-4.403372039417000E-001
4阶：-1.936183159596000E-004
6阶：-7.045863820681000E-006
8阶：-2.839960029953000E-007
焦距f：10.32439m

这样看起来，在zemax序列模式和非序列模式，理论建模和实际建模的获得光线都是相同的；但是LT中建模或的非球面差距很大？
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链接: https://pan.baidu.com/s/1ZeIISR9dKJzkczaAOugBHA?pwd=s6dp 提取码: s6dp
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