Los diodos emisores de luz se han graduado mucho más allá de sus funciones iniciales como luces indicadoras de panel. ahora los leds se utilizan para aplicaciones como linternas, faros de automóviles e iluminación arquitectónica. Aunque los leds están disponibles, no son muy útiles a menos que la luz que generan se pueda enrutar desde donde está a donde debe estar.
para usar como fuentes de laboratorio, a menudo es valioso colimar la luz de un led para convertirla en un "haz de luz". los cálculos son más complicados cuando se utilizan leds de alta potencia para iluminación especial o general.
usando un led como fuente colimada
Identificar el patrón de iluminación para el led. por lo general, el fabricante, como mínimo, proporcionará los ángulos de divergencia en las direcciones x e y.
como ejemplo, supongamos que el led tiene una divergencia de 38 grados en x y 47 grados en y.
Determine las distancias focales apropiadas para obtener el tamaño de haz deseado.
la distancia focal viene dada por la fórmula f = d / (2 * tan (alfa / 2)), donde d es el diámetro del haz deseado y alfa es la divergencia total del haz en la dirección en cuestión.
para este ejemplo, tome un diámetro de haz deseado de 25 mm. entonces,
fx = 25 / (2_tan (38/2) = 36 mm fy = 25 / (2_tan (47/2) = 29 mm
coloque la lente cilíndrica de longitud focal más corta en su propia distancia focal lejos del led.
en el ejemplo, una lente cilíndrica con una distancia focal de 29 mm se colocará a 29 mm de distancia del led, orientada de modo que enfoque la dirección y.
marque una tarjeta de índice con el diámetro del haz deseado y verifique que el haz permanezca en ese tamaño en la distancia requerida. ajuste la posición de la lente para mantener la viga en el diámetro deseado.
en el ejemplo, la tarjeta de índice tendrá un círculo de 25 mm de diámetro, y la lente se ajusta para mantener la dimensión vertical de la viga lo más cerca posible dentro del círculo.
coloque la lente focal más larga en su propia distancia focal lejos del led.
para el ejemplo, una lente cilíndrica con una distancia focal de 36 mm se coloca a 36 mm de distancia del led, orientada de manera que enfoca la dirección x.
Ajusta la segunda posición de la lente para optimizar la colimación. Usa la ficha como guía.
para completar el ejemplo, ajuste la lente de longitud focal de 36 mm para mantener el ancho del haz lo más cerca posible dentro del círculo.
Seleccione un par prisma anamórfico apropiado. Una alternativa a dos lentes cilíndricas es colocar un par de prismas anamórficos cerca del led, que circulariza el haz, igualando la divergencia en las direcciones x e y. una sola lente con la distancia focal colima el haz.
utilizando leds para iluminación
Encuentra el patrón de salida para el led. Si el color blanco se crea mediante la superposición de la luz de chips de led de diferentes colores, o por emisión de un led ultravioleta recubierto de fósforo, el patrón de emisión es el punto de partida. Las hojas de datos del fabricante proporcionan esta información.
Definir el patrón de iluminación deseado. una luz de tarea de escritorio y una farola tienen patrones de iluminación de objetivos bastante diferentes.
Modelar el sistema en un programa de diseño óptico. estos programas aceptan los archivos de datos del fabricante como entrada, luego propagan la luz a través de un sistema óptico definido por el usuario y calculan el patrón de iluminación final.
Utilice la rutina de optimización interna del programa de diseño óptico para ajustar las superficies ópticas y ajustar el patrón de iluminación de salida.
propina
La colimación nunca es perfecta, especialmente con fuentes led, porque no son fuentes puntuales. Acepta alguna divergencia en el haz colimado.
Los leds de alta potencia adecuados para la iluminación son significativamente diferentes de los leds de indicador pequeño. los dispositivos de alta potencia no son solo más brillantes; también son físicamente más grandes y tienen un patrón de iluminación más uniforme.