I diodi a emissione luminosa si sono laureati ben oltre i loro ruoli iniziali come indicatori luminosi a pannello. Ora i LED sono utilizzati per applicazioni quali torce elettriche, fari di automobili e illuminazione architettonica. Anche se i LED sono prontamente disponibili, non sono molto utili a meno che la luce che generano possa essere indirizzata da dove è dove deve essere.
Per l'uso come fonti di laboratorio, è spesso utile raccogliere luce da un LED, per trasformarlo in un "raggio di luce". I calcoli sono più complicati quando si usano LED ad alta potenza per illuminazione speciale o generale.
Uso di un LED come sorgente collimata
Identificare il pattern di illuminazione per il LED. Di solito il produttore fornirà, come minimo, gli angoli di divergenza nelle direzioni x e y.
Ad esempio, supponiamo che il LED abbia una divergenza di 38 gradi in x e 47 gradi in y.
Determina le lunghezze focali appropriate per ottenere le dimensioni del fascio desiderate.
La lunghezza focale è data dalla formula f = D /(2 * tan (alpha /2)), dove D è il fascio desiderato diametro e alfa è la divergenza a tutto baglio nella direzione in questione.
Per questo esempio, prendere un diametro del fascio desiderato di 25 mm. Quindi,
fx = 25 /(2_tan (38/2) = 36 mm fy = 25 /(2_tan (47/2) = 29 mm
Posiziona la lente cilindrica a lunghezza focale più corta a la sua lunghezza focale lontana dal LED.
Nell'esempio, una lente cilindrica con una lunghezza focale di 29 mm sarà posizionata a 29 mm dal LED, orientata in modo da focalizzare la direzione y.
Contrassegnare una scheda con il diametro del raggio desiderato e verificare che il raggio rimanga di quella dimensione oltre la distanza richiesta Regolare la posizione dell'obiettivo per mantenere il raggio nel diametro desiderato.
Nell'esempio, la scheda indice avrà un cerchio di 25 mm di diametro e l'obiettivo è regolato per mantenere la dimensione verticale del raggio il più possibile simile all'interno del cerchio.
Posiziona la lente a lunghezza focale più lunga lunghezza focale lontana dal LED.
Per esempio, una lente cilindrica con una lunghezza focale di 36 mm è posizionata a 36 mm dal LED, orientata in modo da focalizzare la direzione x.
Regola la seconda lente pos per ottimizzare la collimazione. Utilizzare la scheda indice come guida.
Per completare l'esempio, regolare la lente di lunghezza focale da 36 mm per mantenere la larghezza del raggio il più possibile simile all'interno del cerchio.
Selezionare un'opportuna coppia di prismi anamorfici. Un'alternativa a due lenti cilindriche è quella di posizionare una coppia di prismi anamorfici vicino al LED, che circola il raggio, equalizzando la divergenza nelle direzioni xe y. Una singola lente con la lunghezza focale collima il raggio.
Utilizzo dei LED per l'illuminazione
Trova il modello di uscita per il LED. Se il colore bianco viene creato sovrapponendo la luce di chip LED di diversi colori o emettendo un LED ultravioletto rivestito di fosforo, il modello di emissione è il punto di partenza. Le schede tecniche del produttore forniscono queste informazioni.
Definire il modello di illuminazione desiderato. Una luce per attività desktop e un lampione hanno modelli di illuminazione target molto diversi.
Modella il sistema in un programma di progettazione ottica. Questi programmi accettano i file di dati del produttore come input, quindi propagano la luce attraverso un sistema ottico definito dall'utente e calcolano il pattern di illuminazione finale.
Utilizzare la routine di ottimizzazione interna del programma di progettazione ottica per modificare le superfici ottiche e regola il modello di illuminazione in uscita.
Suggerimento
La collimazione non è mai perfetta, soprattutto con le sorgenti LED, perché non sono fonti puntuali. Accetta alcune divergenze nel fascio collimato.
I LED ad alta potenza adatti all'illuminazione sono molto diversi dai LED con indicatori piccoli. I dispositivi ad alta potenza non sono solo più brillanti; sono anche fisicamente più grandi e hanno un pattern di illuminazione più uniforme.
