Difuzne LED diode desno: 8 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

LED diode se danas široko koriste čak i u svakodnevnom životu i možete dobiti mnogo informacija o tome kako ih koristiti. Postoje mnogi vodiči o napajanju LED dioda i njihovom uključivanju u različite svjetlosne instalacije. No, postoji samo vrlo malo informacija o tome kako kontrolirati ili oblikovati svjetlo koje emitiraju LED diode.

LED diode su izvor svjetlosti koji ravnomjerno emitira svjetlost iz vrlo male točke u svim smjerovima. Ovisno o vrsti LED diode i načinu na koji je izgrađena, svjetlo se često usmjerava u široki stožac. LED diode velike snage ili SMD LED diode poput WS2812b ili APA102 obično imaju kut snopa od 120 ° -140 °, LED diode od 5 mm mogu imati kut snopa do 180 °. To znači da se kroz cijeli kut ovog snopa emitira ista količina svjetlosti. No, budući da imamo samo jedno ishodište, ako osvijetlimo LED diodu na ravnoj površini, dobit ćemo svjetlosnu točku koja je najsvjetlija u sredini i gubi svjetlinu što se više udaljavate od središta.

U svjetlosnim instalacijama i u fotografiji (polje koje me jako zanima) borite se za homogeniju raspodjelu svjetlosti. Ključ za to je difuzija svjetlosti. Stoga ću u ovom Instructableu podijeliti s vama kako možete raspršiti LED diode na pravi način i na što morate obratiti pažnju.

Korak 1: Matematika I

Pretpostavimo da koristimo normalne LED diode koje možete pronaći na LED traci. To su obično 5050 LED dioda, što znači da su kvadratne veličine 5 x 5 mm, a ako imate 60 LED dioda/m, obično imate po jednu LED diodu od 17 mm na traci. Ove LED diode također obično imaju kut snopa od 120 °, što rezultira uzorkom kakav možete vidjeti na skici.

Ove se trake često koriste jer se samo na maloj udaljenosti od trake zrake svake LED diode toliko preklapaju da se spajaju u svjetlosnu traku. Iako to vrijedi za većinu aplikacija, još uvijek imate vruće točke i gledajući izravno u svjetlo vidite svaku pojedinačnu LED diodu. Za svjetlosne instalacije ili ako želite koristiti LED traku pri fotografiranju s dugom ekspozicijom to nije poželjno.

Korak 2: Što možete kupiti

Dostupno je nekoliko vrsta ekstruzija aluminija namijenjenih za ugradnju LED traka, a često dolaze i s različitim vrstama difuzora. Na prvoj fotografiji možete vidjeti najčešće.

Prvi je jedva dovoljno dubok da u njega stanu LED diode i najmanje je učinkovit, pa ga sklonimo i pogledajmo ostale.

Drugi ima dublji profil i ravan zaslon s difuzorom. Dubina je oko 11 mm što postavlja difuzor oko 10 mm iznad LED dioda. Sjetimo se ovih vrijednosti i bacimo pogled na sljedeće.

Treći ima sličan aluminijski profil kao drugi, ali koristi okrugli profil za difuzor. Time je najviša točka difuzora udaljena oko 17 mm od LED dioda. Okrugli profil također osigurava da je svjetlost još ravnomjernija što se više udaljavate od sredine šipke (zapamtite da imamo jedno mjesto ishodišta i da svjetlost mora putovati dalje što se više udaljavate od sredine).

Korak 3: Matematika II

Pogledajmo dvije aluminijske ekstruzije posljednjeg koraka. Imamo 10 mm i 17 mm udaljenosti od LED dioda i kut snopa od 120 °. To rezultira uzorkom kakav vidite na skicama.

Kao što vidite s jednim od 10 mm, konusi grede se preklapaju samo za polovicu čunjeva. Granice konusa dosežu gotovo sredinu sljedećeg. Možda mislite da je ovo dovoljno za ravnomjernu raspodjelu, ali pogledajmo drugu.

S udaljenosti od 17 mm dobivate da se tri stožca prilično jako preklapaju što rezultira boljom raspodjelom svjetlosti. Konus jedne LED skoro doseže sredinu LED 2 mjesta dalje niz traku. Stoga se njegovo svjetlo u potpunosti širi svjetlošću svog susjeda.

Korak 4: Ispitivanje ekstruzija

Pogledajmo zbraja li se matematika koju smo pogledali u zadnjem dijelu i dobivamo li dobru raspodjelu svjetlosti.

Prva fotografija prikazuje LED traku postavljenu do pola u ekstruziju dubine 10 mm. Kao što vidite, još uvijek dobivate vruće točke, ali i prostor između LED dioda je osvijetljen. Ako ovo koristite pri dugoj ekspoziciji i pomaknete ga kroz prikaz kamere kao što je prikazano na drugoj fotografiji, možete vidjeti da postoji razlika između golih LED dioda, a zatim jedne u traci, ali mjesta na kojima su LED diode stvaraju svijetle linije.

Treća fotografija prikazuje LED traku postavljenu do pola u ekstruziji dubine 17 mm. Svjetlo se mnogo bolje raspoređuje i jedva možete vidjeti gdje su pojedinačne LED diode. Ponovno koristeći ovo pri dugoj ekspoziciji, kao što je prikazano na četvrtoj fotografiji, vidimo razliku između golih LED dioda i ovog difuzora. Svjetlo je vrlo homogeno, ali ako pažljivo pogledate, i dalje ćete vidjeti varijaciju u svjetlini svjetla, ali je mnogo bolja od prethodne.

Korak 5: Matematika III

Vratimo se matematici i analiziramo ono što smo vidjeli. S udaljenosti od 17 mm od LED dioda već imamo dobar rezultat, ali se ipak može poboljšati.

Sjetimo se da je LED izvor svjetlosti u jednoj točki koji ravnomjerno širi svoje svjetlo u svim smjerovima. Difuzor je ravna površina, pa moramo pogledati kut i intenzitet svjetla. Što se više udaljavamo od izvora svjetlosti, svjetlost će biti manje jaka. Ako pogledate prvu fotografiju, možete vidjeti da na udaljenosti od 30 mm kut snopa od 120 ° širi svjetlost više od 100 mm. No budući da svjetlost mora putovati mnogo dalje na granici ovog stošca, svjetlost je mnogo slabija nego u sredini.

Ono što tražimo je ista nadmorska visina do područja koje pokriva područje. Ako svjetlost obasjamo na ravnoj površini, a udaljenost od svjetlosti do površine je manje -više jednaka, imamo ravnomjerniju raspodjelu svjetlosti. To se može postići ili učinjenjem difuzora sferom sa izvorom svjetla u središtu ili možemo potražiti drugi kut u odnosu na matematiku.

Ako ga izračunate dobit ćete kut od oko 53, 13 ° pod kojim je visina trokuta jednaka duljini segmenta suprotnog kutu. Da bismo malo olakšali, uzmimo kut od 60 °. Na drugoj skici možete vidjeti rezultat ako primijenimo kut od 60 °. Točka stošca od 60 ° ima približno istu svjetlinu ako ga pogledate ili snimite kamerom. Primjenjujući ovo na difuzor s dubinom od 17 mm možemo vidjeti da je to vrlo dobro dizajnirano.

Sve ovo nam govori da ako želite stvoriti vlastiti difuzor, postavite ga na istu udaljenost od LED dioda kao što su LED diode udaljene jedna od druge. Na taj ćete način već postići prilično dobre rezultate.

Korak 6: Poboljšanje rezultata - dvostruka difuzija

Budući da nisam bio zadovoljan dosadašnjim rezultatima, tražio sam način za još bolje širenje svjetlosti.

Pa razmislimo o razlici između usmjerene svjetlosti i difuzne svjetlosti. Glavna razlika koja je ovdje važna je ta što s usmjerenim svjetlom imamo ravne svjetlosne linije koje se udaljavaju od jedne točke. Dakle, što se više udaljavamo od ovog mjesta, dobivat ćemo manje svjetla. Projektirajući ga na ravnu površinu uvijek ćemo dobiti pad svjetline. Raspršeno svjetlo znači da nemamo samo jedan izvor svjetlosti, već veliki. I također da se svjetlost širi sa svake točke ovog velikog izvora svjetlosti u svim smjerovima. Difuzor je uređaj koji pretvara izravno svjetlo u raspršeno svjetlo, pa difuzor u biti postaje novi izvor svjetlosti koji ovaj put nije samo jedno mjesto.

Sada ako uzmemo ovaj izvor svjetlosti koji još uvijek ima vruće točke i raspršimo ga drugi put, dobit ćemo potpuno homogenu raspodjelu. To je istina, prvi sloj difuzije ima vruće točke, ali samo malo udaljene od njih, svjetlost sa svih točaka na ovoj vrućoj točki preklapa se toliko da se više ne vidi. Jedini nedostatak je što za raspršivanje svjetlosti moramo koristiti materijal koji je pomalo neproziran pa smanjuje intenzitet svjetla. Dvostrukom difuzijom još više smanjujemo intenzitet, ali u aplikacijama gdje je to važno to nije toliko važno.

Vrlo jednostavan i učinkovit način za stvaranje dvostruke difuzije je postavljanje vate između LED trake i difuzora. Na fotografijama možete vidjeti rezultat vate koja se stavlja u ekstruziju aluminija dubine 10 mm i dubine 17 mm. Kao što vidite, 10 mm se poboljšava, a 17 mm postaje gotovo savršen za rad.

Korak 7: Još jedno rješenje: Povećajte udaljenost do difuzora

Drugo rješenje je također povećati udaljenost od LED do difuzora. Ako razmislite nekoliko koraka unatrag s visinom udaljenosti između svake LED diode, dobit ćete pokriveno područje koje je jednako udaljenosti između LED dioda. No, povećate li udaljenost, ti se svjetlosni češeri još više preklapaju i rezultirat će preklapanjem žarišta toliko da se stapaju jedno u drugo. U ovom alatu koji sam dizajnirao za slikanje svjetlom udaljenost između LED dioda i difuzora otprilike je dvostruka udaljenost između svake LED diode. Kao što vidite, rezultirajuća svjetlost je dobro raspoređena. Posljednja fotografija je duga ekspozicija na kojoj sam pomoću ovih alata nacrtao neke crte svojom svjetlošću.

Korak 8: Zaključak

Ako želite izgraditi lijepu svjetlosnu instalaciju sa LED diodama, pobrinite se da raspršite svjetlo udesno. U nekim slučajevima poželjna je jedna svjetlosna točka, ali većinu vremena želite ugodniji izgled, a to će vam omogućiti i raspršeni izvor svjetlosti. Radite li u kinematografiji ili fotografiji, trebali biste već znati mnogo o izravnom nasuprot raspršenom svjetlu i ovdje ćete dobiti uvid o tome kako se jedno u drugo pretvoriti.

Ako želite profesionalniju dvostruku difuziju, možete upotrijebiti akrilne ploče. Postoje akrilne ploče s propusnošću svjetlosti od 79%, koje se obično koriste u kupaonici kao zaštita privatnosti. Imaju dobru neprozirnost da se koriste kao difuzor ako ga udvostručite. Za dvostruku difuziju nije potrebna puna udaljenost između svake LED. Postavite prvi sloj difuzije oko 1/3 udaljenosti između LED diode i drugog sloja na 2/3 udaljenosti. Na ovaj način dobit ćete vrlo ravnomjernu raspodjelu svjetlosti na drugom sloju. Ali također možete jednostavno koristiti udaljenost između LED dioda i postaviti prvu razinu u sredinu.

Postoji mnogo više načina da se to postigne poput korištenja akrilnog usmjeravanja svjetla, ali oni su složeniji i obično je lakše koristiti bilo pojedinačnu difuziju s dovoljnom udaljenošću ili dvostruku difuziju.