Sådan fokuserer du en lysemitterende diode

Lysdioder har gradueret langt ud over deres oprindelige roller som panelindikatorlamper. Nu bruges LED'er til applikationer som lygter, billygter og arkitektonisk belysning. Selvom LED'er er tilgængelige, er de ikke særlig nyttige, medmindre det lys, de genererer, kan flyttes fra hvor det er til, hvor det skal være.

Til brug som laboratoriekilder er det ofte værdifuldt at samle lyset fra en LED, for at gøre den til en "lysstråle." Beregningerne er mere involverede, når du bruger high-power-lysdioder til special eller generel belysning.

Brug af en LED som en kollimeret kilde

Identificer belysningsmønsteret for LED'en. Fabrikanten vil som regel give divergensvinklerne i x- og y-retningerne.

For eksempel antager LED'en en divergens på 38 grader i x og 47 grader i y.

Brændvidden er angivet ved formlen f = D /(2 * tan (alfa /2)), hvor D er den ønskede stråle diameter og alfa er fuld beam-divergensen i den pågældende retning.

I dette eksempel skal du have en ønsket strålediameter på 25 mm. Så,

fx = 25 /(2_tan (38/2) = 36 mm fy = 25 /(2_tan (47/2) = 29 mm

Placer den cylindriske objektiv med kortere brændvidde på sin egen brændvidde væk fra LED'en.

I eksempelet vil en cylindrisk linse med en brændvidde på 29 mm placeres 29 mm væk fra LED'en, orienteret, så den fokuserer y-retningen.

Marker et indekskort med den ønskede strålediameter, og kontrollér for at se, at strålen forbliver i denne størrelse over den ønskede afstand. Juster linsens position for at holde strålen i den ønskede diameter. > I eksemplet har indekskortet en cirkel på 25 mm, og linsen justeres for at holde bjælkens lodrette dimension så tæt som muligt inden for cirklen.

Placer den længere brændvidde linsen dens egen brændvidde væk fra LED'en.

Til eksempel er en cylindrisk linse med en brændvidde på 36 mm placeret 36 mm væk fra LED'en, orienteret, så den fokuserer x-retningen.

Juster den anden objektivpos ition for at optimere kollimationen. Brug indekskortet som en vejledning.

For at fuldføre eksemplet skal du justere objektivet på 36 mm brændvidde for at holde bjælkens bredde så tæt som muligt inden for cirklen.

Vælg en passende anamorphic prismapar. Et alternativ til to cylindriske linser er at placere et anamorfisk prismerpar tæt på LED'en, som cirkulerer strålen, udligner divergensen i x- og y-retningerne. En enkelt linse med brændvidde kollimerer strålen.

Brug af lysdioder til belysning

Find outputmønster for LED'en. Hvorvidt den hvide farve skabes ved at overlejre lys fra LED-chips i forskellige farver eller ved emission fra en fosforbelagt ultraviolet LED, er emissionsmønstret udgangspunktet. Fabrikantens datablade giver disse oplysninger.

Definer det ønskede belysningsmønster. Et desktop-oplysningslys og et gadelys har ganske forskellige målbelysningsmønstre.

Model systemet i et optisk designprogram. Disse programmer accepterer producentens datafiler som input, så formater lyset gennem et brugerdefineret optisk system og beregner det endelige belysningsmønster.

Brug den interne optimeringsrutine i det optiske designprogram til at finjustere de optiske overflader og juster outputbelysningsmønsteret.

Tip

Kollimering er aldrig perfekt, især med LED-kilder, fordi de ikke er punktkilder. Accepter nogle divergenser i den kollimerede stråle.

High-power LED'er, der er egnet til belysning, er signifikant forskellige fra små indikatorlampe. Høj effektenheder er ikke bare lysere; de er også fysisk større og har et mere ensartet belysningsmønster.