Περιεχόμενο
Οι δίοδοι εκπομπής φωτός βαθμολογούνται πολύ πέρα από τους αρχικούς τους ρόλους ως φώτα ενδεικτικής λυχνίας. Τώρα τα LED χρησιμοποιούνται για εφαρμογές όπως φακοί, προβολείς αυτοκινήτων και αρχιτεκτονικός φωτισμός. Παρόλο που τα LED είναι άμεσα διαθέσιμα, δεν είναι πολύ χρήσιμα εκτός αν το φως που παράγουν μπορεί να κατευθυνθεί από το σημείο όπου είναι εκεί που πρέπει να είναι.
Για χρήση ως εργαστηριακές πηγές, είναι συχνά πολύτιμη για να διακρίνει το φως από ένα LED, για να το μετατρέψει σε "δέσμη φωτός". Οι υπολογισμοί εμπλέκονται περισσότερο όταν χρησιμοποιείτε LED υψηλής ισχύος για ειδικό ή γενικό φωτισμό.
Χρησιμοποιώντας ένα LED ως Collimated Source
Προσδιορίστε το μοτίβο φωτισμού για τη λυχνία LED. Συνήθως ο κατασκευαστής παρέχει, τουλάχιστον, τις γωνίες απόκλισης στις κατευθύνσεις x και y.
Για παράδειγμα, υποθέστε ότι το LED έχει απόκλιση 38 βαθμών σε x και 47 μοίρες στο y.
Προσδιορίστε τα κατάλληλα εστιακά μήκη για να έχετε το επιθυμητό μέγεθος δέσμης.
Το εστιακό μήκος δίνεται από τον τύπο f = D / (2 * tan (alpha / 2)), όπου D είναι η επιθυμητή διάμετρος δέσμης και η άλφα είναι η απόκλιση πλήρους δέσμης στην εν λόγω κατεύθυνση.
Για αυτό το παράδειγμα, πάρτε μια επιθυμητή διάμετρο δέσμης 25 mm. Επειτα,
fx = 25 / (2_tan (38/2) = 36 mm fy = 25 / (2_tan (47/2) = 29 mm
Τοποθετήστε τον κυλινδρικό φακό μικρότερου εστιακού μήκους στο δικό του εστιακό μήκος μακριά από το LED.
Στο παράδειγμα, ένας κυλινδρικός φακός με εστιακή απόσταση 29 mm θα τοποθετηθεί σε απόσταση 29 mm από το LED, προσανατολισμένη έτσι ώστε να επικεντρώνεται στην κατεύθυνση y.
Σημειώστε μια κάρτα ευρετηρίου με την επιθυμητή διάμετρο δέσμης και ελέγξτε ότι η δέσμη παραμένει σε αυτό το μέγεθος πάνω από την απαιτούμενη απόσταση. Ρυθμίστε τη θέση του φακού για να κρατήσετε την ακτίνα στην επιθυμητή διάμετρο.
Στο παράδειγμα, η κάρτα ευρετηρίου θα έχει κύκλο διαμέτρου 25 mm και ο φακός είναι ρυθμισμένος ώστε να διατηρεί την κατακόρυφη διάσταση της δέσμης όσο το δυνατόν πιο κοντά στον κύκλο.
Τοποθετήστε το φακό μεγαλύτερης εστιακής απόστασης το δικό του εστιακό μήκος μακριά από το LED.
Για παράδειγμα, ένας κυλινδρικός φακός με εστιακή απόσταση 36 mm τοποθετείται 36 mm μακριά από το LED, προσανατολισμένο έτσι ώστε να επικεντρώνεται στην κατεύθυνση x.
Ρυθμίστε τη δεύτερη θέση του φακού για να βελτιστοποιήσετε τη ρύθμιση. Χρησιμοποιήστε την κάρτα ευρετηρίου ως οδηγό.
Για να ολοκληρώσετε το παράδειγμα, ρυθμίστε το φακό εστιακού μήκους 36 mm για να κρατήσετε το πλάτος της δέσμης όσο το δυνατόν πιο κοντά στον κύκλο.
Επιλέξτε ένα κατάλληλο ζευγάρι αναμορφικού πρίσματος. Μια εναλλακτική λύση για τους δύο κυλινδρικούς φακούς είναι η τοποθέτηση ενός ζεύγους αναμορφικών πρισμάτων κοντά στο LED, το οποίο κυκλίζει τη δέσμη, εξισώνοντας την απόκλιση στις κατευθύνσεις x και y. Ένας μοναδικός φακός με εστιακή απόσταση διευρύνει τη δέσμη.
Χρησιμοποιώντας τις λυχνίες LED για φωτισμό
Βρείτε το μοτίβο εξόδου για τη λυχνία LED. Εάν το λευκό χρώμα δημιουργείται με την επικάλυψη φωτός από τσιπ LED διαφορετικών χρωμάτων ή με εκπομπή από επικαλυμμένο με φωσφόρο υπεριώδες LED, το μοτίβο εκπομπής είναι το σημείο εκκίνησης. Τα δελτία δεδομένων του κατασκευαστή παρέχουν αυτές τις πληροφορίες.
Καθορίστε το επιθυμητό μοτίβο φωτισμού. Ένα φωτιστικό επιφάνειας εργασίας και ένα φως του δρόμου έχουν αρκετά διαφορετικά μοτίβα φωτισμού στόχου.
Μοντελοποιήστε το σύστημα σε ένα πρόγραμμα οπτικής σχεδίασης. Αυτά τα προγράμματα δέχονται τα αρχεία δεδομένων του κατασκευαστή ως είσοδο, στη συνέχεια μεταδίδουν το φως μέσω ενός οπτικού συστήματος καθορισμένου από τον χρήστη και υπολογίζουν το τελικό σχέδιο φωτισμού.
Χρησιμοποιήστε την εσωτερική ρουτίνα βελτιστοποίησης του προγράμματος οπτικού σχεδιασμού για να τροποποιήσετε τις οπτικές επιφάνειες και να ρυθμίσετε το μοτίβο φωτισμού εξόδου.