Difuziniai šviesos diodai dešinėje: 8 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Šviesos diodai šiais laikais yra plačiai naudojami net kasdieniame gyvenime ir jūs galite gauti daug informacijos, kaip juos naudoti. Yra daug vadovėlių, kaip maitinti šviesos diodus ir įtraukti juos į įvairius šviesos įrenginius. Tačiau informacijos apie tai, kaip valdyti ar formuoti šviesos diodų skleidžiamą šviesą, yra labai mažai.

Šviesos diodai yra šviesos šaltinis, kuris tolygiai skleidžia šviesą iš labai mažo taško visomis kryptimis. Priklausomai nuo šviesos diodo tipo ir jo pastatymo, šviesa dažnai nukreipiama plačiu kūgiu. Didelės galios šviesos diodai arba SMD šviesos diodai, tokie kaip WS2812b arba APA102, paprastai turi 120–140 ° spindulio kampą, 5 mm šviesos diodų spindulys gali būti iki 180 °. Tai reiškia, kad per visą šio spindulio kampą skleidžiamas vienodas šviesos kiekis. Bet kadangi mes turime vieną kilmės tašką, jei ant lygaus paviršiaus apšviečiame šviesos diodo šviesą, gauname šviesiausią tašką, kuris yra ryškiausias viduryje ir praranda ryškumą kuo toliau nuo centro.

Šviesos instaliacijose ir fotografijoje (sritis, kuri mane labai domina) jūs siekiate tolygesnio šviesos pasiskirstymo. Svarbiausia yra šviesos sklaida. Taigi šioje instrukcijoje aš pasidalinsiu su jumis, kaip galite tinkamai išsklaidyti šviesos diodus ir į ką turite atkreipti dėmesį.

1 žingsnis: matematika I

Tarkime, kad naudojame įprastus šviesos diodus, kuriuos galite rasti LED juostelėje. Paprastai tai yra 5050 šviesos diodų, tai reiškia, kad jie yra 5 mm x 5 mm kvadrato, o jei turite 60 LED/m, paprastai juostelėje yra vienas 17 mm šviesos diodas. Šie šviesos diodai taip pat paprastai turi 120 ° spindulio kampą, todėl gaunamas toks modelis, kokį matote eskize.

Šios juostos dažnai naudojamos, nes tik nedideliu atstumu nuo juostelės kiekvieno šviesos diodo spinduliai taip sutampa, kad susilieja į šviesos juostą. Nors tai taikoma daugeliui programų, vis tiek turite karštų taškų ir žiūrėdami tiesiai į šviesą matote kiekvieną atskirą šviesos diodą. Šviesos instaliacijos atveju arba jei norite naudoti LED juostelę fotografuojant ilgą ekspoziciją, tai nėra pageidautina.

2 žingsnis: ką galite nusipirkti

Yra keletas aliuminio ekstruzijų tipų, skirtų LED juostoms laikyti ir dažnai tiekiami su įvairių tipų difuzoriais. Pirmoje nuotraukoje galite pamatyti dažniausiai pasitaikančias.

Pirmasis yra vos pakankamai gilus, kad tilptų šviesos diodai, ir yra mažiausiai efektyvus, todėl atidėkite jį ir pažiūrėkite į kitus.

Antrasis turi gilesnį profilį ir plokščią difuzoriaus ekraną. Gylis yra apie 11 mm, todėl difuzorius yra apie 10 mm virš šviesos diodų. Prisiminkime šias vertybes ir pažvelkime į kitas.

Trečiasis turi panašų aliuminio profilį kaip ir antrasis, tačiau difuzoriui naudojamas apvalus profilis. Aukščiausias difuzoriaus taškas yra maždaug 17 mm atstumu nuo šviesos diodų. Apvalus profilis taip pat užtikrina, kad šviesa būtų tolygesnė, kuo toliau nuo juostos vidurio (nepamirškite, kad turime vieną kilmės tašką ir šviesa turi keliauti toliau, kuo toliau nuo vidurio).

3 žingsnis: Matematika II

Pažvelkime į du paskutinio žingsnio aliuminio išspaudimus. Mes turime 10 mm ir 17 mm atstumą nuo šviesos diodų ir spindulio kampą 120 °. Dėl to gaunamas toks modelis, kokį matote eskizuose.

Kaip matote su 10 mm skersmens kūgiu, sijos kūgiai sutampa tik apie pusę kūgių. Kūgio ribos pasiekia beveik kito vidurį. Galite pamanyti, kad to pakanka tolygiam paskirstymui, tačiau pažvelkime į kitą.

Esant 17 mm atstumui, trys kūgiai sutampa gana stipriai, todėl geriau pasiskirsto šviesa. Vieno šviesos diodo kūgis beveik pasiekia 2 šviesos diodo vidurį, esantį žemiau juostos. Taigi jo šviesa visiškai pasklinda po kaimyno šviesą.

4 žingsnis: ištraukimų tikrinimas

Pažiūrėkime, ar matematika, kurią apžvelgėme paskutinėje dalyje, sudeda ir gauname gerą šviesos pasiskirstymą.

Pirmoje nuotraukoje parodyta LED juostelė, įkišta į ekstruzijos pusę iki 10 mm gylio. Kaip matote, jūs vis dar gaunate karštų taškų, tačiau tarpas tarp šviesos diodų taip pat yra pakankamai šviesus. Jei naudojate tai ilgai ekspozicijoje ir perkeliate fotoaparato vaizdą, kaip parodyta antroje nuotraukoje, galite pastebėti, kad yra skirtumas tarp plikų šviesos diodų ir tada vieno juostelėje, tačiau dėmės, kuriose yra šviesos diodai, yra ryškios linijos.

Trečioje nuotraukoje parodyta LED juostelė, uždėta iki pusės ekstruzijos, kurios gylis yra 17 mm. Šviesa pasiskirsto daug geriau ir jūs vos matote, kur yra atskiri šviesos diodai. Vėlgi, naudojant ilgą ekspoziciją, kaip parodyta ketvirtoje nuotraukoje, matome skirtumą tarp plikų šviesos diodų ir šio difuzoriaus. Šviesa yra labai vienalytė, tačiau atidžiai pažvelgę vis tiek galite pamatyti šviesos ryškumo skirtumus, tačiau ji yra daug geresnė nei ankstesnė.

5 žingsnis: Matematika III

Grįžkime prie matematikos ir analizuokime tai, ką matėme. 17 mm atstumu nuo šviesos diodų jau gauname gerą rezultatą, tačiau jį dar galima pagerinti.

Prisiminkime, kad šviesos diodas yra vieno taško formos šviesos šaltinis, kuris tolygiai skleidžia šviesą visomis kryptimis. Difuzorius yra plokščias paviršius, todėl turime pažvelgti į šviesos kampą ir intensyvumą. Kuo toliau nuo šviesos šaltinio, tuo šviesa bus mažiau ryški. Jei pažvelgsite į pirmąją nuotrauką, pamatysite, kad 30 mm atstumu 120 ° spindulio kampas skleidžia šviesą daugiau nei 100 mm. Tačiau kadangi šviesa turi nukeliauti daug toliau ties šio kūgio riba, šviesa yra daug silpnesnė nei viduryje.

Mes ieškome to paties aukščio iki ploto, kurį apima. Jei mes apšviečiame šviesą ant lygaus paviršiaus ir atstumas nuo šviesos iki paviršiaus yra daugiau ar mažiau vienodas, mes tolygiau paskirstome šviesą. Tai galima pasiekti padarius difuzorių rutuliu, kurio centre yra šviesos šaltinis, arba galime ieškoti kito kampo į matematiką.

Jei jį apskaičiuosite, gausite maždaug 53,13 ° kampą, kuriame trikampio aukštis yra lygus atkarpos, esančios priešingai kampui, ilgiui. Kad būtų šiek tiek lengviau, paimkite 60 ° kampą. Antrame eskize galite pamatyti rezultatą, jei pritaikysime 60 ° kampą. 60 ° kūgio taškas yra maždaug vienodo ryškumo, jei žiūrite į jį arba užfiksuojate jį fotoaparatu. Taikydami tai 17 mm gylio difuzoriui, matome, kad jis buvo sukurtas gana gerai.

Visa tai mums sako, kad jei norite sukurti savo difuzorių, padėkite jį tokiu pat atstumu nuo šviesos diodų, kaip ir šviesos diodai vienas nuo kito. Tokiu būdu jau pasieksite gerų rezultatų.

6 žingsnis: rezultatų gerinimas - dviguba difuzija

Kadangi iki šiol nesu patenkintas rezultatais, ieškojau būdo, kaip dar geriau skleisti šviesą.

Taigi pagalvokime apie skirtumą tarp nukreiptos šviesos ir išsklaidytos šviesos. Pagrindinis skirtumas, kuris yra svarbus, yra tas, kad su nukreipta šviesa mes turime tiesias šviesos linijas, išeinančias iš vienos vietos. Taigi kuo toliau nuo šios vienos vietos, tuo mažiau šviesos gausime. Projektuodami jį ant lygaus paviršiaus, visada gausime ryškumo kritimą. Išsklaidyta šviesa reiškia, kad mes turime ne vieną šviesos šaltinį, o didelį. Ir taip pat, kad šviesa sklinda iš kiekvieno šio didelio šviesos šaltinio taško visomis kryptimis. Difuzorius yra prietaisas, kuris tiesioginę šviesą paverčia išsklaidyta šviesa, todėl difuzorius iš esmės tampa nauju šviesos šaltiniu, kuris šį kartą nėra tik viena vieta.

Dabar, jei paimsime šį šviesos šaltinį, kuris vis dar turi keletą karštų taškų, ir išsklaidysime jį antrą kartą, gausime visiškai vienodą pasiskirstymą. Pirmajame difuzijos sluoksnyje yra karštų taškų, tai tiesa, tačiau tik šiek tiek nutolus nuo jų šviesa nuo visų šios karštosios vietos taškų sutampa tiek, kad ji nebematoma. Vienintelis trūkumas yra tas, kad išsklaidydami šviesą turime naudoti šiek tiek nepermatomą medžiagą, todėl ji sumažina šviesos intensyvumą. Dviguba difuzija dar labiau sumažina intensyvumą, tačiau tose srityse, kuriose tai svarbu, tai nėra taip svarbu.

Labai paprastas ir efektyvus būdas sukurti dvigubą difuziją yra įdėti tam tikrą vatą tarp šviesos diodų juostos ir difuzoriaus. Nuotraukose galite pamatyti vatos, įdėtos į 10 mm gylio ir 17 mm gylio aliuminio ekstruzijos, rezultatą. Kaip matote, 10 mm vienas pagerėja, o 17 mm - beveik tobulas dirbti.

7 žingsnis: Kitas sprendimas: padidinkite atstumą iki difuzoriaus

Kitas sprendimas yra padidinti atstumą nuo šviesos diodo iki difuzoriaus. Jei pagalvosite kelis žingsnius atstumu tarp kiekvieno šviesos diodo, gausite plotą, kuris yra lygus atstumui tarp šviesos diodų. Bet jei padidinsite atstumą, šie šviesos kūgiai dar labiau persidengs ir dėl to karštosios vietos sutaps taip, kad susilieja viena į kitą. Šiuo įrankiu aš sukūriau šviesai dažyti, atstumas tarp šviesos diodų ir difuzoriaus yra maždaug dvigubai didesnis už atstumą tarp kiekvieno šviesos diodo. Ir kaip matote, šviesa yra gerai paskirstyta. Paskutinė nuotrauka yra ilga ekspozicija, kurioje aš panaudojau šias priemones, kad jos šviesa nupieščiau keletą dryžių.

8 žingsnis: Išvada

Jei norite sukurti gražiai atrodančią šviesos instaliaciją su šviesos diodais, pasirūpinkite, kad šviesa būtų tinkamai išsklaidyta. Kai kuriais atvejais norima vieno šviesos taško, tačiau dažniausiai norisi malonesnės išvaizdos, o išsklaidytas šviesos šaltinis jums tai suteiks. Jei dirbate kinematografijoje ar fotografijoje, jau turėtumėte daug žinoti apie tiesioginę ir išsklaidytą šviesą, ir čia jūs įgysite įžvalgų, kaip paversti viena kita.

Jei norite atlikti profesionalesnę dvigubą difuziją, galite naudoti akrilo lakštus. Yra akrilo lakštų, kurių šviesos pralaidumas yra 79%, jie dažniausiai naudojami vonios kambario įrengimui kaip privatumo apsauga. Jie turi gerą nepermatomumą ir gali būti naudojami kaip difuzorius, jei jį padvigubinsite. Dvigubai sklaidai viso atstumo tarp kiekvieno šviesos diodo nereikia. Pirmąjį difuzijos sluoksnį padėkite maždaug 1/3 atstumo tarp šviesos diodo ir antrojo sluoksnio 2/3 atstumo. Tokiu būdu ant antrojo sluoksnio šviesos pasiskirstymas bus labai tolygus. Bet jūs taip pat galite tiesiog naudoti atstumą tarp šviesos diodų ir pastatyti pirmąjį lygį jo viduryje.

Yra daug daugiau būdų tai pasiekti, pavyzdžiui, naudojant akrilo šviesos nukreipimą, tačiau jie yra sudėtingesni ir paprastai lengviau naudoti vieną difuziją su pakankamu atstumu arba dvigubą difuziją.