Light-emitting diodes zijn ver boven hun oorspronkelijke rollen uitgevallen als indicatorlampjes op het paneel. Nu worden LED's gebruikt voor toepassingen zoals zaklantaarns, koplampen van auto's en architecturale verlichting. Hoewel LED's gemakkelijk beschikbaar zijn, zijn ze niet erg handig tenzij het licht dat ze genereren, kan worden gerouteerd van waar het naartoe gaat naar waar het moet zijn.

Voor gebruik als laboratoriumbronnen is het vaak waardevol om het licht te collimeren van een LED, om er een "lichtstraal" van te maken. De berekeningen zijn meer betrokken bij het gebruik van krachtige LED's voor speciale of algemene verlichting.

Gebruik van een LED als een gecertificeerde bron

Identificeer het verlichtingspatroon voor de LED. Gewoonlijk levert de fabrikant minimaal de divergentiehoeken in de x- en y-richtingen.

Neem als voorbeeld aan dat de LED een divergentie van 38 graden in x en 47 graden in y heeft.

Bepaal de juiste brandpuntsafstanden om de gewenste bundelgrootte te krijgen.

De brandpuntsafstand wordt gegeven door de formule f = D /(2 * tan (alpha /2)), waarbij D de gewenste straal is diameter en alpha is de divergentie van de volledige bundel in de betreffende richting.

Neem voor dit voorbeeld een gewenste bundeldiameter van 25 mm. Dan,

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

Plaats de kortere brandpuntsafstand van de cilindrische lens op zijn eigen brandpuntsafstand weg van de LED.

In het voorbeeld wordt een cilindrische lens met een brandpuntsafstand van 29 mm op 29 mm afstand van de LED geplaatst, gericht zodat deze de y-richting focusseert.

Markeer een indexkaart met de gewenste bundeldiameter en controleer of de straal over de vereiste afstand op dat formaat blijft. Pas de positie van de lens aan om de straal in de gewenste diameter te houden.

In het voorbeeld heeft de indexkaart een cirkel met een diameter van 25 mm en wordt de lens aangepast om de verticale afmeting van de straal zo dicht mogelijk binnen de cirkel te houden.

Plaats de lens met de langere brandpuntsafstand eigen brandpuntsafstand verwijderd van de LED.

Bijvoorbeeld: een cilindrische lens met een brandpuntsafstand van 36 mm wordt op 36 mm van de LED geplaatst, gericht zodat deze de x-richting focusseert.

Pas de pos om de collimatie te optimaliseren. Gebruik de indexkaart als richtlijn.

Om het voorbeeld aan te vullen, past u de 36-mm brandpuntsafstandlens aan om de breedte van de straal zo dicht mogelijk binnen de cirkel te houden.

Selecteer een geschikte anamorfisch prismapaar. Een alternatief voor twee cilindrische lenzen is om een ​​anamorfisch prisma-paar dichtbij de LED te plaatsen, waardoor de bundel wordt gecentraliseerd en de divergentie in de x- en y-richtingen wordt gelijkgetrokken. Een enkele lens met de brandpuntsafstand collimeert de straal.

Gebruik van LED's voor verlichting

Zoek het uitvoerpatroon voor de LED. Of de witte kleur wordt gecreëerd door het superponeren van licht van LED-chips van verschillende kleuren of door emissie van een met fosfor gecoate ultraviolette LED, het emissiepatroon is het startpunt. Gegevensbladen van de fabrikant bevatten deze informatie.

Definieer het gewenste verlichtingspatroon. Een bureaubladtaaklampje en een straatlantaarn hebben heel andere patronen voor doelbelichting.

Modelleer het systeem in een optisch ontwerpprogramma. Deze programma's accepteren gegevensbestanden van fabrikanten als invoer, verspreiden het licht vervolgens door een door de gebruiker gedefinieerd optisch systeem en berekenen het uiteindelijke verlichtingspatroon.

Gebruik de interne optimalisatieroutine van het optische ontwerpprogramma om de optische oppervlakken te tweaken en pas het uitgangsbelichtingspatroon aan.

Tip

Collimatie is nooit perfect, vooral met LED-bronnen, omdat ze geen puntbronnen zijn. Accepteer wat divergentie in de gecollimeerde bundel.

Krachtige LED's die geschikt zijn voor verlichting verschillen aanzienlijk van LED's met een kleine indicator. De krachtige apparaten zijn niet alleen helderder; ze zijn ook fysiek groter en hebben een meer uniform verlichtingspatroon.