Разсейващи светодиоди вдясно: 8 стъпки (със снимки)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Светодиодите се използват широко днес дори в ежедневието и можете да получите много информация как да ги използвате. Има много уроци за захранване на светодиоди и включването им в различни светлинни инсталации. Но има само много малко информация за това как да се контролира или оформя светлината, която се излъчва от светодиодите.

Светодиодите са източник на светлина, който излъчва светлина от много малка точка във всяка посока равномерно. В зависимост от вида на светодиода и начина на изграждане, светлината често се насочва в широк конус. Светодиодите с висока мощност или SMD светодиоди като WS2812b или APA102 обикновено имат ъгъл на лъч 120 ° -140 °, 5 мм светодиоди могат да имат ъгъл на лъч до 180 °. Това означава, че по целия ъгъл на този лъч се излъчва същото количество светлина. Но тъй като имаме една точка на произход, ако осветяваме светлината на светодиод върху равна повърхност, получаваме светло петно, което е най -ярко в средата и губи яркостта, колкото по -далеч се отдалечавате от центъра.

В светлинните инсталации и във фотографията (област, от която имам голям интерес) се борите за по -хомогенно разпределение на светлината. Ключът към това е разсейването на светлината. Така че в тази инструкция ще споделя с вас как можете да разпръснете светодиодите по правилния начин и на какво трябва да обърнете внимание.

Стъпка 1: Математиката I

Да предположим, че използваме нормалните светодиоди, които можете да намерите на LED лента. Това обикновено са 5050 светодиода, което означава, че те са квадратни 5 мм на 5 мм и ако имате 60 светодиода/м, обикновено имате по един светодиод на всеки 17 мм на лентата. Тези светодиоди също обикновено имат ъгъл на лъч 120 °, което води до модел, както можете да видите на скицата.

Тези ленти често се използват, защото само на малко разстояние от лентата лъчите на всеки светодиод се припокриват толкова много, че се сливат в светлинна лента. Въпреки че това е вярно за повечето приложения, все още имате горещи точки и гледайки директно към светлината, виждате всеки отделен светодиод. За леки инсталации или ако искате да използвате LED лентата при фотографиране с дълга експозиция, това не е желателно.

Стъпка 2: Какво можете да купите

Налични са няколко вида алуминиеви екструзии, които са предназначени за поставяне на LED ленти и често също се предлагат с различни видове дифузори. На първата снимка можете да видите най -често срещаните.

Първият едва е достатъчно дълбок, за да побере светодиодите и е най -малко ефективният, така че нека го приберем и погледнем другите.

Вторият има по -дълбок профил и плосък дифузьор. Дълбочината е около 11 мм, което поставя дифузора около 10 мм над светодиодите. Нека запомним тези стойности и да погледнем следващото.

Третият има подобен алуминиев профил като втория, но използва кръгъл профил за дифузора. Това поставя най -високата точка на дифузора на около 17 мм от светодиодите. Кръглият профил също така гарантира, че светлината е още по -далеч, колкото повече се отдалечавате от средата на лентата (не забравяйте, че имаме една точка на произход и светлината трябва да пътува по -далеч, колкото повече се отдалечавате от средата).

Стъпка 3: Математика II

Нека да разгледаме двете алуминиеви екструзии от последната стъпка. Имаме 10 мм и 17 мм разстояние от светодиодите и ъгъл на лъча 120 °. Това води до модел, както виждате на скиците.

Както можете да видите с 10 мм, конусите на лъча се припокриват само за около половината конуси. Границите на конус достигат почти средата на следващия. Може би си мислите, че това е достатъчно, за да получите равномерно разпределение, но нека да разгледаме другото.

С разстояние 17 мм получавате, че три конуса се припокриват доста силно, което води до по -добро разпределение на светлината. Конусът на един светодиод почти достига средата на светодиода 2, по -надолу по лентата. Така светлината му се разпространява изцяло върху светлината на ближния.

Стъпка 4: Тестване на екструзиите

Нека видим дали математиката, която разгледахме в последната част, се събира и ще получим добро разпределение на светлината.

Първата снимка показва LED лента, поставена наполовина в екструзията с дълбочина 10 мм. Както можете да видите, все още получавате горещи точки, но пространството между светодиодите също е доста светло. Ако използвате това при продължителна експозиция и го преместите през изгледа на камера, както е показано на втората снимка, можете да видите, че има разлика между голите светодиоди и след това един в лентата, но петна, където светодиодите са ярки линии.

Третата снимка показва LED лента, поставена наполовина в екструзията с дълбочина 17 мм. Светлината се разпределя много по -добре и едва виждате къде са отделните светодиоди. Отново използвайки това при продължителна експозиция, както е показано на четвъртата снимка, виждаме разликата между голите светодиоди и този дифузер. Светлината е много хомогенна, но ако се вгледате все още можете да видите различие в яркостта на светлината, но тя е много по -добра от предишната.

Стъпка 5: Математика III

Да се върнем към математиката и да анализираме видяното. С разстояние от 17 мм от светодиодите вече получаваме добър резултат, но той все още може да бъде подобрен.

Нека си припомним, че светодиодът е едноточечен източник на светлина, който разпределя светлината си равномерно във всяка посока. Дифузьорът е плоска повърхност, така че трябва да погледнем ъгъла и интензитета на светлината. Колкото по -далеч се отдалечаваме от източника на светлина, толкова по -малко ярка ще бъде светлината. Ако погледнете първата снимка, можете да видите, че на разстояние 30 мм ъгъл на лъч от 120 ° разпространява светлината над 100 мм. Но тъй като светлината трябва да пътува много по -далеч по границата на този конус, светлината е много по -слаба, отколкото в средата.

Това, което търсим, е същата надморска височина до дадена площ. Ако осветяваме светлината върху равна повърхност и разстоянието от нея до повърхността е горе -долу равно, имаме по -равномерно разпределение на светлината. Това може да се постигне или чрез превръщане на дифузора в сфера с източника на светлина в центъра, или можем да потърсим друг ъгъл към математиката с.

Ако го изчислите, ще получите ъгъл от около 53, 13 °, при който височината на триъгълник е равна на дължината на сегмента, противоположен на ъгъла. За да бъде малко по -лесно, нека вземем ъгъл от 60 °. Във втората скица можете да видите резултата, ако приложим ъгъла от 60 °. Мястото на 60 ° конус има приблизително същата яркост, ако го погледнете или го заснемете с камера. Прилагайки това към дифузора с дълбочина 17 мм, можем да видим, че той е проектиран доста добре.

Всичко, което ни казва, е, че ако искате да създадете свой собствен дифузьор, поставете го на същото разстояние от светодиодите, тъй като светодиодите са далеч един от друг. По този начин вече ще получите доста добри резултати.

Стъпка 6: Подобряване на резултатите - двойна дифузия

Тъй като досега не бях доволен от резултатите, търсех начин да получа още по -добро разпространение на светлината.

Така че нека помислим за разликата между насочена светлина и разсеяна светлина. Основната разлика, която е от значение тук, е, че с насочена светлина имаме прави линии на светлина, които се отдалечават от едно място. Така че колкото повече се отдалечаваме от това едно място, толкова по -малко светлина ще получим. Проектирайки го върху равна повърхност, винаги ще получим спад на яркостта. Разсеяната светлина означава, че нямаме един -единствен източник на светлина, а голям. И също така, че светлината се разпространява от всяка точка на този голям източник на светлина във всяка посока. Дифузьорът е устройство, което трансформира директната светлина в разсеяна светлина, така че дифузорът по същество се превръща в нов източник на светлина, който този път не е само едно място.

Сега, ако вземем този източник на светлина, който все още има някои горещи точки и го разсеем за втори път, ще получим напълно хомогенно разпределение. Вярно е, че първият слой на дифузия има горещи точки, но само на малко разстояние от тях светлината от всички точки в тази гореща точка се припокрива толкова много, че вече не се вижда. Единственият недостатък е, че за да разсеем светлина, трябва да използваме материал, който е малко непрозрачен, така че да намали интензитета на светлината. С двойна дифузия намаляваме интензивността още повече, но в приложенията, където това е важно, това не е толкова важно.

Много прост и ефективен начин за създаване на двойна дифузия е да поставите малко вата между LED лентата и дифузора. На снимките можете да видите резултата от вата, поставена в алуминиева екструзия с дълбочина 10 мм и дълбочина 17 мм. Както можете да видите, 10 -милиметровият се подобрява, а 17 -милиметровият става почти перфектен за работа.

Стъпка 7: Друго решение: Увеличете разстоянието до дифузера

Друго решение е също да се увеличи разстоянието от светодиода до дифузора. Ако се замислите няколко стъпки назад с височина на разстоянието между всеки светодиод, ще получите покрита площ, равна на разстоянието между светодиодите. Но ако увеличите разстоянието, тези светлинни конуси се припокриват още повече и ще доведат до припокриване на горещите точки толкова много, че да се слеят един в друг. В този инструмент, който проектирах за боядисване на светлина, разстоянието между светодиодите и дифузора е приблизително двойно разстоянието между всеки светодиод. Както можете да видите, получената светлина е добре разпределена. Последната снимка е дълга експозиция, при която използвах тези инструменти, за да нарисувам някои ивици с нейната светлина.

Стъпка 8: Заключение

Ако искате да изградите добре изглеждаща светлинна инсталация със светодиоди, внимавайте да разсеете светлината надясно. В някои случаи се желае една -единствена точка на светлина, но през повечето време искате по -приятен външен вид, а разсеяният източник на светлина ще ви осигури това. Ако работите в кинематографията или фотографията, вече трябва да знаете много за директната срещу разсеяната светлина и тук ще получите представа как да се превърнете една в друга.

Ако искате да направите по -професионална двойна дифузия, можете да използвате акрилни листове. Има акрилни листове с пропускливост на светлината от 79%, те обикновено се използват при инсталиране на баня като защита на поверителността. Те имат добра непрозрачност, за да се използват като дифузер, ако го удвоите. За двойна дифузия не е необходимо цялото разстояние между всеки светодиод. Поставете първия слой дифузия на около 1/3 от разстоянието между светодиода и втория слой на 2/3 от разстоянието. По този начин ще получите много равномерно разпределение на светлината върху втория слой. Но можете също така просто да използвате разстоянието между светодиодите и да поставите първо ниво в средата му.

Има много други начини да се постигне това, като се използва акрилна канализация на светлина, но те са по -сложни и обикновено е по -лесно да се използва или единична дифузия с достатъчно разстояние или двойна дифузия.