LED-uri difuze dreapta: 8 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

LED-urile sunt utilizate pe scară largă în aceste zile chiar și în viața de zi cu zi și puteți obține o mulțime de informații despre cum să le utilizați. Există multe tutoriale despre alimentarea LED-urilor și includerea lor în diferite instalații luminoase. Dar există doar foarte puține informații despre cum să controlați sau să modelați lumina emisă de LED-uri.

LED-urile sunt o sursă de lumină care emite lumină dintr-un punct foarte mic în toate direcțiile în mod uniform. În funcție de tipul de LED și de modul în care este construit, lumina este adesea direcționată într-un con larg. LED-urile de mare putere sau LED-urile SMD precum WS2812b sau APA102 au de obicei un unghi al fasciculului de 120 ° -140 °, LED-urile de 5 mm pot avea un unghi al fasciculului de până la 180 °. Aceasta înseamnă că pe întregul unghi al acestui fascicul se emite aceeași cantitate de lumină. Dar, din moment ce avem un singur punct de origine, dacă strălucim lumina unui LED pe o suprafață plană, obținem un punct luminos care este cel mai strălucitor în mijloc și pierde luminozitatea cu cât vă îndepărtați de centru.

În instalațiile de lumină și în fotografie (un domeniu în care am mult interes) vă certați pentru o distribuție mai omogenă a luminii. Cheia acestui lucru este difuzia luminii. Deci, în acest Instructable vă voi împărtăși cum puteți difuza LED-urile în modul corect și la ce trebuie să acordați atenție.

Pasul 1: Matematica I

Să presupunem că folosim LED-urile normale pe care le puteți găsi pe o bandă LED. Acestea sunt de obicei 5050 de LED-uri, ceea ce înseamnă că sunt de 5 mm pe 5 mm pătrat și dacă aveți 60 LED-uri / m aveți de obicei câte un LED la fiecare 17 mm pe bandă. Aceste LED-uri au, de obicei, un unghi al fasciculului de 120 °, ceea ce duce la un model așa cum puteți vedea în schiță.

Aceste benzi sunt adesea folosite deoarece doar la mică distanță de bandă fasciculele fiecărui LED se suprapun atât de mult încât se îmbină într-o bară de lumină. Deși acest lucru este valabil pentru majoritatea aplicațiilor, aveți în continuare puncte fierbinți și priviți direct la lumină, vedeți fiecare LED individual. Pentru instalații de lumină sau dacă doriți să utilizați banda LED în fotografie cu expunere îndelungată, acest lucru nu este dorit.

Pasul 2: Ce puteți cumpăra

Există mai multe tipuri de extrudări din aluminiu disponibile care sunt menite să găzduiască benzi LED și adesea vin, de asemenea, cu diferite tipuri de difuzoare. În prima fotografie puteți vedea cele mai frecvente.

Primul este abia suficient de adânc pentru a găzdui LED-urile și este cel mai puțin eficient, așa că să-l lăsăm pe acesta și să-i privim pe ceilalți.

Al doilea are un profil mai profund și un ecran difuzor plat. Adâncimea este de aproximativ 11 mm, ceea ce plasează difuzorul în jur de 10 mm peste LED-uri. Să ne amintim aceste valori și să aruncăm o privire la următoarele.

Al treilea are un profil de aluminiu similar cu al doilea, dar folosește un profil rotund pentru difuzor. Aceasta plasează cel mai înalt punct al difuzorului la aproximativ 17 mm distanță de LED-uri. Profilul rotund vă asigură, de asemenea, că lumina este cu atât mai mult cu cât vă îndepărtați mai mult de mijlocul barei (amintiți-vă că avem un singur punct de origine și lumina trebuie să călătorească mai departe cu cât vă îndepărtați mai mult de mijloc).

Pasul 3: Matematica II

Să aruncăm o privire asupra celor două extrudări din aluminiu din ultimul pas. Avem 10mm și 17mm distanță de LED-uri și un unghi de fascicul de 120 °. Acest lucru are ca rezultat un model așa cum vedeți în schițe.

După cum puteți vedea cu cel de 10 mm, conurile fasciculului se suprapun doar pentru aproximativ jumătate din conuri. Marginile unui con ating aproape jumătatea celui următor. S-ar putea să credeți că acest lucru este suficient pentru a obține o distribuție uniformă, dar să aruncăm o privire asupra celeilalte.

Cu o distanță de 17 mm, veți obține trei conuri care se suprapun destul de puternic, ceea ce duce la o distribuție mai bună a luminii. Conul unui LED aproape ajunge la mijlocul LED-ului 2 locuri mai jos de bandă. Deci lumina sa este răspândită pe deplin peste lumina aproapelui său.

Pasul 4: Testarea extruziunilor

Să vedem dacă matematica la care ne-am uitat în ultima parte se adaugă și obținem o distribuție bună a luminii.

Prima fotografie arată o bandă LED introdusă la jumătatea drumului în extrudare cu o adâncime de 10 mm. După cum puteți vedea, aveți încă puncte fierbinți, dar și spațiul dintre LED-uri este aprins destul de luminos. Dacă utilizați acest lucru într-o expunere îndelungată și îl mutați prin vizualizarea unei camere, așa cum se arată în a doua fotografie, puteți vedea că există o diferență între LED-urile goale și apoi unul în bandă, dar punctele în care LED-urile sunt luminoase linii.

A treia fotografie prezintă o bandă LED introdusă la jumătatea drumului în extrudare cu o adâncime de 17 mm. Lumina se distribuie mult mai bine și abia puteți vedea unde mai sunt LED-urile individuale. Din nou folosind acest lucru într-o expunere îndelungată, așa cum se arată în a patra fotografie, vedem diferența dintre LED-urile goale și acest difuzor. Lumina este foarte omogenă, dar dacă priviți cu atenție, puteți vedea totuși o variație a luminozității luminii, dar este mult mai bună decât cea precedentă.

Pasul 5: Matematica III

Să revenim la matematică și să analizăm ceea ce am văzut. Cu o distanță de 17 mm de la LED-uri, obținem deja un rezultat bun, dar poate fi totuși îmbunătățit.

Să ne amintim că un LED este o singură sursă de lumină în formă de punct care își răspândește uniform lumina în orice direcție. Difuzorul este o suprafață plană, deci trebuie să ne uităm la unghiul și intensitatea luminii. Cu cât ne îndepărtăm mai mult de sursa de lumină, cu atât lumina va fi mai puțin strălucitoare. Dacă priviți prima fotografie, puteți vedea că la o distanță de 30 mm un unghi de fascicul de 120 ° răspândește lumina peste mai mult de 100 mm. Dar, deoarece lumina trebuie să călătorească mult mai departe la marginea acestui con, lumina este mult mai slabă decât în mijloc.

Ceea ce căutăm este aceeași rație de altitudine față de zona acoperită. Dacă strălucim lumina pe o suprafață plană și distanța de la lumină la suprafață este mai mult sau mai puțin egală, avem o distribuție mai uniformă a luminii. Acest lucru se poate realiza fie făcând difuzorul o sferă cu sursa de lumină în centru, fie putem căuta un alt unghi față de matematică.

Dacă îl calculați, veți obține un unghi de aproximativ 53, 13 ° la care altitudinea unui triunghi este egală cu lungimea segmentului opus unghiului. Pentru a ușura un pic, permite un unghi de 60 °. În a doua schiță puteți vedea rezultatul dacă aplicăm unghiul de 60 °. Punctul unui con de 60 ° are aproximativ aceeași luminozitate dacă îl priviți sau îl capturați cu o cameră. Aplicând acest lucru difuzorului cu o adâncime de 17 mm, putem vedea că acesta a fost proiectat destul de bine.

Ceea ce ne spune toate acestea este că, dacă doriți să creați propriul difuzor, plasați-l la aceeași distanță de LED-uri, pe măsură ce LED-urile sunt departe unul de celălalt. În acest fel veți obține deja rezultate destul de bune.

Pasul 6: Îmbunătățirea rezultatelor - Difuzare dublă

Deoarece nu am fost mulțumit de rezultate până acum, am căutat o modalitate de a obține o răspândire chiar mai bună a luminii.

Deci, să ne gândim la diferența dintre lumina dirijată și lumina difuză. Principala diferență importantă aici este că, cu o lumină direcționată, avem linii drepte de lumină care se îndepărtează de un singur punct. Deci, cu cât ne îndepărtăm de acest loc, cu atât vom obține mai puțină lumină. Proiectând-o pe o suprafață plană vom obține întotdeauna o scădere a luminozității. Lumina difuză înseamnă că nu avem o singură sursă de lumină, ci una mare. Și, de asemenea, că lumina se răspândește din fiecare punct al acestei surse mari de lumină în toate direcțiile. Un difuzor este un dispozitiv care transformă o lumină directă într-o lumină difuză, astfel încât difuzorul devine în esență o nouă sursă de lumină care de data aceasta nu este doar un singur punct.

Acum, dacă luăm această sursă de lumină, care are încă câteva puncte fierbinți și o difuzăm a doua oară, vom obține o distribuție complet omogenă. Primul strat de difuzie are puncte fierbinți, este adevărat, dar doar la o mică distanță de acestea, lumina din toate punctele din acest punct fierbinte se suprapune atât de mult încât nu mai este vizibilă. Singurul dezavantaj este că pentru a difuza o lumină trebuie să folosim un material puțin opac, astfel încât să reducă intensitatea luminii. Cu o difuzie dublă, reducem intensitatea și mai mult, dar în aplicațiile în care acest lucru este important, acest lucru nu este atât de important.

O modalitate foarte simplă și eficientă de a crea o difuzie dublă este de a plasa o vată între banda LED și difuzor. În fotografii puteți vedea rezultatul unor vată puse în extrudarea de aluminiu de 10 mm și adâncimea de 17 mm. După cum puteți vedea, cel de 10 mm se îmbunătățește, iar cel de 17 mm devine aproape perfect pentru a lucra.

Pasul 7: O altă soluție: Măriți distanța până la difuzor

O altă soluție este, de asemenea, creșterea distanței de la LED la difuzor. Dacă vă gândiți înapoi la câțiva pași cu o altitudine a distanței dintre fiecare LED, veți obține o zonă acoperită care este egală cu distanța dintre LED-uri. Dar dacă creșteți distanța, aceste conuri de lumină se suprapun și mai mult și vor avea ca rezultat suprapunerea punctelor fierbinți atât de mult încât să se unească între ele. În acest instrument pe care l-am proiectat pentru vopsirea luminii, distanța dintre LED-uri și difuzor este aproximativ dublă distanța dintre fiecare LED. Și, după cum puteți vedea, lumina rezultată este bine distribuită. Ultima fotografie este o expunere îndelungată în care am folosit aceste instrumente pentru a desena niște dungi cu lumina sa.

Pasul 8: Concluzie

Dacă doriți să construiți o instalație de lumină plăcută cu LED-uri, aveți grijă să difuzați lumina corect. În unele cazuri, se dorește un singur punct de lumină, dar de cele mai multe ori doriți un aspect mai plăcut, iar o sursă de lumină difuză vă va oferi acest lucru. Dacă lucrați în cinematografie sau fotografie, ar trebui să știți deja multe despre lumina directă vs. lumina difuză și aici veți obține câteva informații despre cum să vă transformați unul în altul.

Dacă doriți să faceți o difuzie dublă mai profesională, puteți folosi foi de acril. Există foi acrilice cu o transmisie a luminii de 79%, acestea sunt de obicei utilizate în instalarea băii ca protecție a vieții private. Acestea au o opacitate bună pentru a fi utilizate ca difuzor dacă îl dublați. Pentru o difuzie dublă, nu este necesară distanța completă între fiecare LED. Așezați primul strat de difuzie la aproximativ 1/3 din distanța dintre LED și al doilea strat la 2/3 din distanță. În acest fel veți obține o distribuție foarte uniformă a luminii pe al doilea strat. Dar puteți utiliza, de asemenea, distanța dintre LED-uri și puteți plasa primul nivel în mijlocul acestuia.

Există multe mai multe modalități de a realiza acest lucru, cum ar fi utilizarea canalului de lumină acrilică, dar acestea sunt mai complexe și este de obicei mai ușor să folosiți fie difuzie simplă cu suficientă distanță, fie difuzie dublă.