Izkliedējošās gaismas diodes pa labi: 8 soļi (ar attēliem)

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Gaismas diodes mūsdienās tiek plaši izmantotas pat ikdienas dzīvē, un jūs varat iegūt daudz informācijas par to izmantošanu. Ir daudz pamācību par gaismas diožu barošanu un iekļaušanu dažādās gaismas instalācijās. Bet ir tikai ļoti maz informācijas par to, kā kontrolēt vai veidot gaismu, ko izstaro gaismas diodes.

Gaismas diodes ir gaismas avots, kas vienmērīgi izstaro gaismu no ļoti maza punkta visos virzienos. Atkarībā no gaismas diodes veida un tā uzbūves gaisma bieži tiek virzīta plašā konusā. Lieljaudas gaismas diodēm vai SMD gaismas diodēm, piemēram, WS2812b vai APA102, staru kūļa leņķis parasti ir 120-140 °, 5 mm gaismas diodēm var būt staru leņķis līdz 180 °. Tas nozīmē, ka visā šī staru kūļa leņķī tiek izstarots vienāds gaismas daudzums. Bet, tā kā mums ir viens izcelsmes punkts, ja mēs uz līdzenas virsmas spīdam gaismas diodes gaismu, mēs iegūstam gaišu plankumu, kas ir spilgtākais vidū un zaudē spilgtumu, jo tālāk dodaties no centra.

Gaismas instalācijās un fotogrāfijā (jomā, kas mani ļoti interesē) jūs cīnāties par vienmērīgāku gaismas sadalījumu. Galvenais ir gaismas izkliedēšana. Tāpēc šajā pamācībā es dalīšos ar jums, kā jūs varat pareizi izkliedēt gaismas diodes un kam jums jāpievērš uzmanība.

1. solis: Matemātika I

Pieņemsim, ka mēs izmantojam parastās gaismas diodes, kuras varat atrast uz LED sloksnes. Tās parasti ir 5050 gaismas diodes, kas nozīmē, ka tās ir 5 mm x 5 mm kvadrātveida, un, ja jums ir 60 LED/m, tad uz sloksnes parasti ir viens LED katrs 17 mm. Šīm gaismas diodēm parasti ir arī 120 ° staru kūļa leņķis, kā rezultātā tiek iegūts tāds modelis, kādu var redzēt skicē.

Šīs sloksnes bieži izmanto, jo tikai neliela attāluma attālumā no sloksnes katras gaismas diodes sijas pārklājas tik daudz, ka tās saplūst gaismas joslā. Lai gan tas attiecas uz lielāko daļu lietojumprogrammu, jums joprojām ir karstie punkti un, skatoties tieši gaismā, redzat katru atsevišķu LED. Gaismas instalācijām vai, ja vēlaties izmantot LED sloksni fotografēšanā ar ilgu ekspozīciju, tas nav vēlams.

2. darbība. Ko varat iegādāties

Ir pieejami vairāki alumīnija ekstrūzijas veidi, kas paredzēti LED sloksņu izvietošanai, un bieži tiem ir arī dažāda veida difuzori. Pirmajā fotoattēlā varat redzēt visbiežāk sastopamos.

Pirmais ir tik tikko dziļi, lai varētu ievietot gaismas diodes, un ir vismazāk efektīvs, tāpēc ļaujiet to atstāt malā un apskatīt citus.

Otrajam ir dziļāks profils un plakans izkliedētāja ekrāns. Dziļums ir aptuveni 11 mm, kas izkliedētāju novieto apmēram 10 mm virs gaismas diodēm. Atcerēsimies šīs vērtības un apskatīsim nākamo.

Trešajam ir līdzīgs alumīnija profils kā otrajam, bet difuzoram tiek izmantots apaļš profils. Tādējādi difuzora augstākais punkts atrodas aptuveni 17 mm attālumā no gaismas diodēm. Apaļais profils nodrošina arī to, ka gaisma ir vienmērīgāka, jo tālāk tiekat prom no stieņa vidus (atcerieties, ka mums ir viens izejas punkts, un gaismai ir jādodas tālāk, jo vairāk tiekat prom no vidus).

3. solis: Matemātika II

Apskatīsim abas alumīnija ekstrūzijas pēdējā posmā. Mums ir 10 mm un 17 mm attālums no gaismas diodēm, un staru kūļa leņķis ir 120 °. Tā rezultātā tiek iegūts modelis, kāds redzams skicēs.

Kā redzat ar 10 mm vienu, staru konusi pārklājas tikai apmēram pusei konusu. Konusa robežas sasniedz gandrīz nākamā vidusdaļu. Jūs varētu domāt, ka ar to pietiek, lai panāktu vienmērīgu izplatīšanu, taču apskatīsim otru.

Ar 17 mm attālumu jūs iegūstat trīs konusus, kas pārklājas diezgan spēcīgi, tādējādi nodrošinot labāku gaismas izkliedi. Viena gaismas diodes konuss gandrīz sasniedz gaismas diodes 2 vidusdaļu, kas atrodas tālāk pa sloksni. Tātad tā gaisma ir pilnībā izkliedēta pār tās kaimiņa gaismu.

4. darbība: ekstrūziju pārbaude

Redzēsim, vai matemātika, kuru apskatījām pēdējā daļā, sasummējas un iegūst labu gaismas sadalījumu.

Pirmajā fotoattēlā redzama LED sloksne, kas ievietota ekstrūzijas vidū ar 10 mm dziļumu. Kā redzat, jūs joprojām saņemat karstos punktus, taču arī atstarpe starp gaismas diodēm ir izgaismota. Ja izmantojat to ilgstošā ekspozīcijā un pārvietojat to pa kameras skatu, kā parādīts otrajā fotoattēlā, jūs varat redzēt, ka pastāv atšķirība starp tukšām gaismas diodēm un pēc tam viena joslā, bet vietas, kur gaismas diodes rada spilgtu gaismu līnijas.

Trešajā fotoattēlā redzama LED sloksne, kas līdz pusei ievietota ekstrūzijā ar 17 mm dziļumu. Gaisma izkliedējas daudz labāk, un jūs vairs nevarat redzēt, kur atrodas atsevišķas gaismas diodes. Atkal izmantojot to ilgstošā ekspozīcijā, kā parādīts ceturtajā fotoattēlā, mēs redzam atšķirību starp tukšām gaismas diodēm un šo difuzoru. Gaisma ir ļoti viendabīga, bet, ja paskatās uzmanīgi, jūs joprojām varat redzēt gaismas spilgtuma atšķirības, taču tā ir daudz labāka nekā iepriekšējā.

5. solis: Matemātika III

Atgriezīsimies pie matemātikas un analizēsim redzēto. Ar 17 mm attālumu no gaismas diodēm mēs jau iegūstam labu rezultātu, taču to joprojām var uzlabot.

Atcerēsimies, ka LED ir viena punkta formas gaismas avots, kas vienmērīgi izkliedē gaismu visos virzienos. Izkliedētājs ir plakana virsma, tāpēc mums ir jāaplūko gaismas leņķis un intensitāte. Jo tālāk mēs esam no gaismas avota, jo mazāk spilgta būs gaisma. Ja paskatās uz pirmo fotoattēlu, varat redzēt, ka 30 mm attālumā 120 ° staru leņķis izkliedē gaismu vairāk nekā 100 mm. Bet, tā kā gaismai ir jādodas daudz tālāk pie šī konusa robežas, tad gaisma ir daudz vājāka nekā vidū.

Mēs meklējam tādu pašu augstumu līdz aptvertajai teritorijai. Ja mēs spīdam gaismu uz līdzenas virsmas un attālums no gaismas līdz virsmai ir vairāk vai mazāk vienāds, gaismas sadalījums ir vienmērīgāks. To var panākt, padarot difuzoru par sfēru ar gaismas avotu centrā, vai arī mēs varam meklēt citu leņķi attiecībā pret matemātiku.

Ja to aprēķināsit, jūs iegūsit aptuveni 53,13 ° leņķi, pie kura trīsstūra augstums ir vienāds ar leņķim pretējā segmenta garumu. Lai to padarītu nedaudz vieglāku, ņemiet 60 ° leņķi. Otrajā skicē jūs varat redzēt rezultātu, ja mēs piemērojam 60 ° leņķi. 60 ° konusa punktam ir aptuveni tāds pats spilgtums, ja paskatās uz to vai uzņemat to ar kameru. Piemērojot to difuzoram ar 17 mm dziļumu, mēs redzam, ka tas ir izstrādāts diezgan labi.

Tas viss mums saka, ka, ja vēlaties izveidot savu difuzoru, novietojiet to tādā pašā attālumā no gaismas diodēm, kā gaismas diodes atrodas viena no otras. Tādā veidā jūs jau iegūsit diezgan labus rezultātus.

6. solis: rezultātu uzlabošana - dubultā difūzija

Tā kā līdz šim mani neapmierināja rezultāti, es meklēju veidu, kā iegūt vēl labāku gaismas izplatīšanos.

Tāpēc padomāsim par atšķirību starp virzīto gaismu un izkliedēto gaismu. Galvenā atšķirība, kas šeit ir svarīga, ir tā, ka ar virzītu gaismu mums ir taisnas gaismas līnijas, kas iet prom no vienas vietas. Tātad, jo tālāk mēs ejam no šīs vietas, jo mazāk gaismas mēs saņemsim. Projicējot to uz līdzenas virsmas, mēs vienmēr iegūsim spilgtuma kritumu. Izkliedētā gaisma nozīmē, ka mums nav viena gaismas avota, bet gan liela. Un arī tas, ka gaisma izplatās no katra šī lielā gaismas avota punkta visos virzienos. Izkliedētājs ir ierīce, kas tiešo gaismu pārvērš izkliedētā gaismā, tāpēc izkliedētājs būtībā kļūst par jaunu gaismas avotu, kas šoreiz nav tikai viena vieta.

Tagad, ja mēs ņemam šo gaismas avotu, kuram joprojām ir daži karstie punkti, un izkliedējam to otro reizi, mēs iegūsim pilnīgi viendabīgu sadalījumu. Pirmajam izkliedes slānim ir karsti punkti, tas ir taisnība, taču tikai nelielā attālumā no tiem gaisma no visiem punktiem šajā karstajā vietā pārklājas tik daudz, ka tā vairs nav redzama. Vienīgais trūkums ir tas, ka gaismas izkliedēšanai jāizmanto nedaudz necaurspīdīgs materiāls, lai tas samazinātu gaismas intensitāti. Ar dubultu difūziju mēs vēl vairāk samazinām intensitāti, bet lietojumos, kur tas ir svarīgi, tas nav tik svarīgi.

Ļoti vienkāršs un efektīvs veids, kā izveidot dubultu izkliedi, ir novietot vati starp LED sloksni un difuzoru. Fotogrāfijās var redzēt 10 mm dziļumā ievietotas vates un 17 mm dziļa alumīnija ekstrūzijas rezultātu. Kā redzat, 10 mm uzlabojas, un 17 mm ir gandrīz ideāls darbam.

7. solis: cits risinājums: palieliniet attālumu līdz difuzoram

Vēl viens risinājums ir palielināt attālumu no gaismas diodes līdz difuzoram. Ja jūs pārdomājat dažus soļus ar attālumu starp katru gaismas diodi, jūs iegūsit apgabalu, kas ir vienāds ar attālumu starp gaismas diodēm. Bet, palielinot attālumu, šie gaismas konusi vēl vairāk pārklājas un karstajos punktos pārklājas tik daudz, ka tie saplūst viens ar otru. Šajā rīkā es projektēju gaismas krāsošanai, attālums starp gaismas diodēm un difuzoru ir aptuveni divreiz lielāks par attālumu starp katru gaismas diodi. Un, kā redzat, iegūtā gaisma ir labi sadalīta. Pēdējā fotogrāfija ir ilga ekspozīcija, kurā es izmantoju šos rīkus, lai ar gaismu uzzīmētu dažas svītras.

8. solis. Secinājums

Ja vēlaties izveidot jauku gaismas izkārtojumu ar gaismas diodēm, uzmanieties, lai gaisma izkliedētos pareizi. Dažos gadījumos ir vēlams viens gaismas punkts, taču lielākoties jūs vēlaties patīkamāku izskatu, un izkliedēts gaismas avots to iegūs. Ja strādājat kinematogrāfijā vai fotografēšanā, jums jau vajadzētu daudz zināt par tiešo un izkliedēto gaismu, un šeit jūs gūstat ieskatu par to, kā pārvērst vienu par otru.

Ja vēlaties veikt profesionālāku dubulto difūziju, varat izmantot akrila loksnes. Ir akrila loksnes ar gaismas caurlaidību 79%, tās parasti izmanto vannas istabas uzstādīšanai kā privātuma aizsardzību. Tiem ir laba necaurredzamība, ko var izmantot kā difuzoru, ja to dubultojat. Divkāršai difūzijai nav nepieciešams pilns attālums starp katru gaismas diodi. Novietojiet pirmo izkliedes slāni apmēram 1/3 attālumā no gaismas diodes un otro slāni 2/3 attālumā. Tādā veidā jūs iegūsit ļoti vienmērīgu gaismas izkliedi otrajā slānī. Bet jūs varat arī vienkārši izmantot attālumu starp gaismas diodēm un novietot pirmo līmeni tā vidū.

Ir daudz citu veidu, kā to sasniegt, piemēram, izmantojot akrila gaismas novirzīšanu, taču tie ir sarežģītāki, un parasti ir vieglāk izmantot vienu difūziju ar pietiekamu attālumu vai divkāršu izkliedi.