Difuzne LED diode desno: 8 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:08

LED diode se danes pogosto uporabljajo tudi v vsakdanjem življenju in lahko dobite veliko informacij o njihovi uporabi. Obstaja veliko vadnic za napajanje LED in njihovo vključevanje v različne svetlobne instalacije. Vendar je le malo podatkov o tem, kako nadzorovati ali oblikovati svetlobo, ki jo oddajajo LED.

LED diode so vir svetlobe, ki enakomerno oddaja svetlobo iz zelo majhne točke v vse smeri. Glede na vrsto LED in način izdelave je svetloba pogosto usmerjena v širokem stožcu. Svetleče diode velike moči ali LED SMD, kot sta WS2812b ali APA102, imajo običajno kot snopa 120 ° -140 °, 5 mm LED imajo lahko kot do 180 °. To pomeni, da se skozi ves kot tega žarka oddaja enaka količina svetlobe. Ker pa imamo eno samo izvorno točko, če svetlobo LED prižgemo na ravno površino, dobimo svetlobno točko, ki je na sredini najsvetlejša in izgubi svetlost, kolikor dlje se odmaknete od središča.

V svetlobnih instalacijah in v fotografiji (področje, ki me zelo zanima) si prizadevate za bolj homogeno porazdelitev svetlobe. Ključ do tega je razpršitev svetlobe. Zato bom v tem navodilu z vami delil, kako lahko pravilno razpršite LED diode in na kaj morate biti pozorni.

1. korak: Matematika I

Predpostavimo, da uporabljamo običajne LED diode, ki jih najdete na LED traku. Običajno je to 5050 LED diod, kar pomeni, da so kvadratne velikosti 5 mm x 5 mm, in če imate 60 LED/m, imate običajno eno LED na vsakih 17 mm na traku. Te LED diode imajo običajno tudi kot snopa 120 °, kar povzroči vzorec, kot ga vidite na skici.

Ti trakovi se pogosto uporabljajo, ker se le na kratki razdalji od traku žarki vsake LED tako prekrivajo, da se združijo v svetlobni trak. Čeprav to velja za večino aplikacij, imate še vedno vroče točke in ob pogledu na svetlobo vidite vsako posamezno LED. Pri svetlobnih instalacijah ali če želite uporabiti LED trak pri fotografiranju z dolgo osvetlitvijo, to ni zaželeno.

2. korak: Kaj lahko kupite

Na voljo je več vrst ekstrudiranih aluminija, ki so namenjene vgradnji LED trakov in pogosto prihajajo tudi z različnimi vrstami difuzorjev. Na prvi fotografiji lahko vidite najpogostejše.

Prvi je komaj dovolj globok za namestitev LED in je najmanj učinkovit, zato ga pospravimo in poglejmo ostale.

Drugi ima globlji profil in ploski zaslon difuzorja. Globina je okoli 11 mm, kar postavlja difuzor okoli 10 mm nad LED. Spomnimo se teh vrednot in poglejmo naslednje.

Tretji ima podoben aluminijast profil kot drugi, vendar uporablja okrogel profil za difuzor. To postavlja najvišjo točko difuzorja okoli 17 mm stran od LED. Okrogel profil skrbi tudi za to, da je svetloba bolj še bolj oddaljena od sredine palice (ne pozabite, da imamo eno samo izvorno točko in da mora svetloba potovati dlje, bolj ko se oddaljujete od sredine).

3. korak: Matematika II

Oglejmo si dve ekstruziji aluminija v zadnjem koraku. Imamo 10 mm in 17 mm razdalje od LED in kot snopa 120 °. Posledica tega je vzorec, kot ga vidite na skicah.

Kot lahko vidite pri 10 mm, se stožci žarka prekrivajo le za približno polovico stožcev. Meje stožca segajo skoraj do sredine naslednjega. Morda mislite, da je to dovolj za enakomerno porazdelitev, a poglejmo drugo.

Z razdaljo 17 mm dobite, da se tri stožci precej močno prekrivajo, kar ima za posledico boljšo porazdelitev svetlobe. Stožec ene LED skoraj doseže sredino LED 2, ki se nahajata navzdol po traku. Tako se njegova svetloba v celoti razprostira po svetlobi svojega soseda.

4. korak: Testiranje ekstruzij

Poglejmo, ali se matematika, ki smo jo pogledali v zadnjem delu, sešteje in dobimo dobro porazdelitev svetlobe.

Prva fotografija prikazuje LED trak, ki je polovičen do polovice v ekstruzijo z globino 10 mm. Kot lahko vidite, se še vedno pojavljajo vroče točke, vendar je tudi prostor med LED diodami precej svetel. Če to uporabite pri dolgi osvetlitvi in jo premaknete skozi pogled kamere, kot je prikazano na drugi fotografiji, lahko vidite, da obstaja razlika med golimi LED in nato eno v traku, vendar pike, kjer so LED, ustvarjajo svetle vrstice.

Tretja fotografija prikazuje LED trak, polovičen do polovice v ekstruzijo s globino 17 mm. Svetloba se veliko bolje porazdeli in komaj vidite, kje so posamezne LED. Če ponovno uporabimo to pri dolgi osvetlitvi, kot je prikazano na četrti fotografiji, vidimo razliko med golimi LED in tem difuzorjem. Svetloba je zelo homogena, vendar če pogledate natančno, lahko še vedno vidite razliko v svetlosti svetlobe, vendar je veliko boljša od prejšnje.

5. korak: Matematika III

Vrnimo se k matematiki in analiziramo, kar smo videli. Z razdaljo 17 mm od LED že dobimo dober rezultat, vendar ga je še vedno mogoče izboljšati.

Ne pozabimo, da je LED enotočkovni vir svetlobe, ki svetlobo enakomerno širi v vse smeri. Difuzor je ravna površina, zato moramo pogledati kot in jakost svetlobe. Bolj ko se oddaljujemo od vira svetlobe, manj bo svetloba svetlejša. Če pogledate prvo fotografijo, lahko vidite, da na razdalji 30 mm kot snopa 120 ° razprši svetlobo na več kot 100 mm. Ker pa mora svetloba na meji tega stožca potovati veliko dlje, je svetloba precej slabša kot na sredini.

Iščemo enako nadmorsko višino do območja, ki ga pokriva območje. Če svetlobo osvetlimo na ravno površino in je razdalja od svetlobe do površine bolj ali manj enaka, imamo enakomernejšo porazdelitev svetlobe. To lahko dosežemo tako, da difuzor naredimo kot kroglo z virom svetlobe v središču ali pa poiščemo drug kot do matematike s.

Če ga izračunate, dobite kot približno 53, 13 °, pri katerem je višina trikotnika enaka dolžini odseka, ki je nasproten kotu. Za lažjo uporabo kota 60 °. Na drugi skici lahko vidite rezultat, če uporabimo kot 60 °. Točka 60 ° stožca ima približno enako svetlost, če jo pogledate ali posnamete s kamero. Če to uporabimo za difuzor s globino 17 mm, lahko vidimo, da je bil zasnovan zelo dobro.

Vse to nam pove, da če želite ustvariti lasten difuzor, ga postavite na enako razdaljo od LED, kot so LED stran drug od drugega. Tako boste že dobili precej dobre rezultate.

6. korak: Izboljšanje rezultatov - dvojna difuzija

Ker doslej nisem bil zadovoljen z rezultati, sem iskal način za še boljši razpon svetlobe.

Razmislimo torej o razliki med usmerjeno svetlobo in razpršeno svetlobo. Glavna razlika, ki je tukaj pomembna, je, da imamo z usmerjeno svetlobo ravne črte svetlobe, ki gredo stran od ene točke. Torej bolj ko se oddaljujemo od tega mesta, manj svetlobe bomo dobili. Če ga projiciramo na ravno površino, bomo vedno dobili zmanjšanje svetlosti. Razpršena svetloba pomeni, da nimamo enega samega vira svetlobe, ampak velikega. In tudi, da se svetloba širi iz vsake točke tega velikega svetlobnega vira v vse smeri. Difuzor je naprava, ki neposredno svetlobo pretvori v razpršeno svetlobo, zato difuzor v bistvu postane nov vir svetlobe, ki tokrat ni le eno mesto.

Če vzamemo ta svetlobni vir, ki ima še nekaj vročih točk in ga drugič razpršimo, bomo dobili popolnoma homogeno porazdelitev. Res je, da ima prva plast razpršitve vroče točke, vendar se le malo stran od njih svetloba iz vseh točk te vroče točke toliko prekriva, da ni več vidna. Edina pomanjkljivost je, da moramo za razpršitev svetlobe uporabiti material, ki je nekoliko nepregleden, da zmanjša intenzivnost svetlobe. Z dvojno difuzijo še bolj zmanjšamo intenzivnost, vendar v aplikacijah, kjer je to pomembno, to ni tako pomembno.

Zelo preprost in učinkovit način za ustvarjanje dvojne difuzije je, da med LED trak in difuzor postavite nekaj vate. Na fotografijah lahko vidite rezultat vate, vstavljene v 10 mm globoko in 17 mm globoko aluminijasto ekstruzijo. Kot vidite, se 10 -milimetrski izboljša in 17 -milimetrski postane skoraj popoln za delo.

7. korak: Druga rešitev: Povečajte razdaljo do difuzorja

Druga rešitev je tudi povečati razdaljo od LED do difuzorja. Če se spomnite nekaj korakov nazaj z višino razdalje med vsako LED, boste dobili pokrito območje, ki je enako razdalji med LED. Če pa povečate razdaljo, se ti svetlobni stožci še bolj prekrivajo in povzročijo, da se vroče točke tako prekrivajo, da se združijo med seboj. V tem orodju, ki sem ga oblikoval za svetlobno barvanje, je razdalja med LED in difuzorjem približno dvojna razdalja med vsako LED. Kot vidite, je nastala svetloba dobro porazdeljena. Zadnja fotografija je dolga osvetlitev, kjer sem s temi orodji s svojo svetlobo narisal nekaj črt.

8. korak: Zaključek

Če želite zgraditi lepo videti svetlobno instalacijo z LED diodami, pazite, da svetlobo razpršite v desno. V nekaterih primerih je zaželena ena svetlobna točka, vendar si večinoma želite prijetnejši videz in to vam bo omogočil razpršen vir svetlobe. Če se ukvarjate s kinematografijo ali fotografijo, bi morali že veliko vedeti o neposredni v primerjavi z razpršeno svetlobo in tukaj dobite vpogled v to, kako eno spremeniti v drugo.

Če želite narediti bolj profesionalno dvojno difuzijo, lahko uporabite liste akrila. Obstajajo akrilne plošče s prepustnostjo svetlobe 79%, ki se običajno uporabljajo pri namestitvi kopalnice kot zaščita zasebnosti. Ti imajo dobro motnost za uporabo kot difuzor, če ga podvojite. Za dvojno difuzijo celotna razdalja med vsako LED ni potrebna. Prvo plast razpršitve postavite na približno 1/3 razdalje med LED in drugo plastjo na 2/3 razdalje. Tako boste na drugi plasti dobili zelo enakomerno porazdelitev svetlobe. Lahko pa preprosto uporabite razdaljo med LED diodami in na njeno prvo mesto postavite prvo raven.

Obstaja veliko več načinov za dosego tega, na primer z uporabo akrilnega usmerjanja svetlobe, vendar so ti bolj zapleteni in običajno je lažje uporabiti bodisi enojno difuzijo z zadostno razdaljo ali dvojno difuzijo.