LED -valojen hajautuminen oikealle: 8 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

LED -valoja käytetään nykyään laajalti jopa jokapäiväisessä elämässä, ja voit saada paljon tietoa niiden käytöstä. On olemassa monia opetusohjelmia LED -valojen kytkemisestä ja niiden sisällyttämisestä eri valoasennuksiin. Mutta on vain hyvin vähän tietoa LEDien lähettämän valon ohjaamisesta tai muokkaamisesta.

LEDit ovat valonlähde, joka lähettää valoa hyvin pienestä pisteestä joka suuntaan tasaisesti. LED -valon tyypistä ja sen rakenteesta riippuen valo suunnataan usein leveään kartioon. Suuritehoisten tai SMD-LEDien, kuten WS2812b tai APA102, säteilykulma on yleensä 120-140 °, 5 mm: n LED-valojen sädekulma voi olla jopa 180 °. Tämä tarkoittaa, että tämän säteen koko kulmasta säteilee sama määrä valoa. Mutta koska meillä on yksi lähtökohta, jos loistamme LED -valon tasaiselle pinnalle, saamme valopisteen, joka on kirkkain keskellä ja menettää kirkkauden sitä kauemmas, kun menet keskustasta.

Valoasennuksissa ja valokuvauksessa (ala, josta olen paljon kiinnostunut) riitelet tasaisemman valonjaon puolesta. Avain tähän on valon leviäminen. Joten tässä opetusohjelmassa jaan kanssasi, kuinka voit levittää LEDit oikein ja mihin sinun on kiinnitettävä huomiota.

Vaihe 1: Matematiikka I

Oletetaan, että käytämme normaaleja LED -valoja, joita löytyy LED -nauhasta. Nämä ovat yleensä 5050 LEDiä, mikä tarkoittaa, että ne ovat 5 mm x 5 mm neliöitä ja jos sinulla on 60 LED/m, sinulla on yleensä yksi LED 17 mm: n nauhalla. Näiden LEDien säteilykulma on yleensä myös 120 °, mikä johtaa kuvion kaltaiseen kuvioon.

Näitä nauhoja käytetään usein, koska vain lyhyen matkan päässä nauhasta kunkin LED -valon säteet ovat päällekkäin niin paljon, että ne sulautuvat valopalkkiin. Vaikka tämä pätee useimpiin sovelluksiin, sinulla on edelleen kuumia pisteitä ja kun katsot suoraan valoa, näet jokaisen yksittäisen LED -valon. Valoasennuksissa tai jos haluat käyttää LED -nauhaa pitkän valotuksen valokuvauksessa, tämä ei ole toivottavaa.

Vaihe 2: Mitä voit ostaa

Saatavana on useita alumiinipuristimia, jotka on tarkoitettu LED -nauhojen tallentamiseen ja joissa on usein myös erilaisia hajottimia. Ensimmäisessä kuvassa näet yleisimmät.

Ensimmäinen on tuskin tarpeeksi syvä LED -valojen sijoittamiseen ja on vähiten tehokas, joten laita se pois ja katso muita.

Toisessa on syvempi profiili ja litteä hajotusnäyttö. Syvyys on noin 11 mm, mikä asettaa hajottimen noin 10 mm LEDien päälle. Muistetaan nämä arvot ja katsotaan seuraavaksi.

Kolmannessa on samanlainen alumiiniprofiili kuin toisessa, mutta siinä on pyöreä profiili hajottimelle. Tämä asettaa hajottimen korkeimman kohdan noin 17 mm: n päähän LED -valoista. Pyöreä profiili varmistaa myös, että valo on tasaisempi sitä kauemmas, kun pääset pois palkin keskeltä (muista, että meillä on yksi lähtökohta ja valon on kuljettava pidemmälle, mitä enemmän pääset pois keskeltä).

Vaihe 3: Matematiikka II

Katsotaanpa viimeisen vaiheen kahta alumiinipuristusta. Meillä on 10 mm: n ja 17 mm: n etäisyys LED -valoista ja säteen kulma 120 °. Tästä seuraa kuvio, kuten näet luonnoksissa.

Kuten näet 10 mm: n, palkkikartiot ovat päällekkäisiä vain noin puolet kartioista. Kartion rajat ulottuvat lähes seuraavan keskelle. Saatat ajatella, että tämä riittää tasaisen jakautumisen saamiseen, mutta katsotaanpa toista.

17 mm: n etäisyydellä saat kolme vahvaa kartiota päällekkäin, mikä johtaa parempaan valonjakoon. Yhden LEDin kartio saavuttaa melkein LEDin 2 keskikohdan, joka on kauempana kaistaleesta. Sen valo leviää siis täysin naapurinsa valolle.

Vaihe 4: Suulakepuristusten testaaminen

Katsotaan, lisääkö matematiikka, jota tarkastelimme viimeisessä osassa, ja saamme hyvän valonjaon.

Ensimmäisessä valokuvassa näkyy LED -nauha, joka on asetettu puolivälissä suulakepuristukseen ja jonka syvyys on 10 mm. Kuten näet, saat edelleen kuumia pisteitä, mutta LEDien välinen tila on valaistu myös melko kirkkaasti. Jos käytät tätä pitkään valotuksessa ja siirrät sitä kameranäkymän läpi, kuten toisessa kuvassa näkyy, näet, että paljaiden LED -valojen ja sitten nauhan LED -valojen välillä on ero, mutta kohdat, joissa LED -valot luovat kirkkaita linjat.

Kolmannessa valokuvassa on LED -nauha, joka on asetettu puolivälissä suulakepuristukseen ja jonka syvyys on 17 mm. Valo jakautuu paljon paremmin ja tuskin näet missä yksittäiset LEDit ovat enää. Jälleen käyttämällä tätä pitkällä valotuksella, kuten neljäs kuva näyttää, näemme eron paljaiden LED -valojen ja tämän hajottimen välillä. Valo on hyvin homogeeninen, mutta jos tarkastelet tarkasti, näet silti valon kirkkauden vaihtelun, mutta se on paljon parempi kuin edellinen.

Vaihe 5: Matematiikka III

Palataan matematiikkaan ja analysoimme näkemäämme. 17 mm: n etäisyydellä LEDeistä saamme jo hyvän tuloksen, mutta sitä voidaan vielä parantaa.

Muistetaan, että LED on yhden pisteen muotoinen valonlähde, joka jakaa valonsa tasaisesti joka suuntaan. Hajotin on tasainen pinta, joten meidän on tarkasteltava valon kulmaa ja voimakkuutta. Mitä kauemmaksi tulemme valonlähteestä, sitä vähemmän kirkas valo on. Jos katsot ensimmäistä valokuvaa, näet, että 30 mm: n etäisyydellä 120 ° säteen kulma levittää valon yli 100 mm: n. Mutta koska valon on kuljettava paljon kauemmas tämän kartion rajalla, valo on paljon himmeämpi kuin keskellä.

Etsimme samaa korkeutta katetulle alueelle. Jos loistamme valoa tasaiselle pinnalle ja etäisyys valosta pintaan on suunnilleen sama, valon jakautuminen on tasaisempaa. Tämä voidaan saavuttaa joko tekemällä diffuusorista pallo, jonka valonlähde on sen keskellä, tai voimme etsiä toisen kulman matemaattiseen suuntaan.

Jos lasket sen, saat noin 53,13 ° kulman, jossa kolmion korkeus on yhtä suuri kuin kulmaa vastakkaisen segmentin pituus. Helpottaaksesi sitä hieman, ota 60 ° kulma. Toisessa luonnoksessa näet tuloksen, jos käytämme 60 ° kulmaa. 60 asteen kartion kirkkaus on suunnilleen sama kirkkaus, jos katsot sitä tai otat sen kameralla. Sovellettaessa tätä 17 mm: n syvyyteen liittyvään hajottimeen voimme nähdä, että tämä on suunniteltu melko hyvin.

Kaikki tämä kertoo meille, että jos haluat luoda oman hajottimesi, aseta se samaan etäisyyteen LED -valoista kuin LEDit ovat kaukana toisistaan. Näin saat jo melko hyviä tuloksia.

Vaihe 6: Tulosten parantaminen - kaksinkertainen diffuusio

Koska en ollut tyytyväinen tuloksiin toistaiseksi, etsin tapaa saada vielä parempi valon leviäminen.

Joten mietitään eroa suunnatun valon ja hajavalon välillä. Suurin ero, joka on tärkeä tässä, on se, että suunnatulla valolla meillä on suorat valolinjat, jotka menevät pois yhdestä paikasta. Joten mitä kauemmas tästä paikasta menemme, sitä vähemmän valoa saamme. Heijastamalla sen tasaiselle pinnalle saamme aina kirkkauden. Hajavalo tarkoittaa, että meillä ei ole yhtä valonlähdettä, vaan suuri. Ja myös se, että valo leviää tämän suuren valonlähteen jokaisesta pisteestä joka suuntaan. Hajotin on laite, joka muuttaa suoran valon hajavaloksi, joten hajottimesta tulee olennaisesti uusi valonlähde, joka tällä kertaa ei ole vain yksi piste.

Jos otamme tämän valonlähteen, jossa on edelleen kuumia pisteitä ja levitämme sen toisen kerran, saamme täysin homogeenisen jakauman. Ensimmäisessä diffuusiokerroksessa on kuumia pisteitä, mikä on totta, mutta vain vähän etäisyydellä niistä valon kaikki tämän pisteen kohdat ovat päällekkäin niin paljon, että se ei ole enää näkyvissä. Ainoa haittapuoli on, että valon hajottamiseksi meidän on käytettävä hieman läpinäkymätöntä materiaalia, joten se vähentää valon voimakkuutta. Kaksinkertaisella diffuusiolla vähennämme voimakkuutta entisestään, mutta sovelluksissa, joissa tämä on tärkeää, tämä ei ole niin tärkeää.

Erittäin yksinkertainen ja tehokas tapa luoda kaksinkertainen diffuusio on sijoittaa vanua LED -nauhan ja hajottimen väliin. Valokuvissa näet tuloksen joistakin vanuista, jotka on asetettu 10 mm syvyyteen ja 17 mm syvään alumiinipuristukseen. Kuten näette, 10 mm: n malli paranee ja 17 mm: n kanssa työskentely on lähes täydellistä.

Vaihe 7: Toinen ratkaisu: Lisää etäisyyttä hajottimeen

Toinen ratkaisu on myös lisätä LED -valon ja hajottimen välistä etäisyyttä. Jos ajattelet muutaman askeleen taaksepäin kunkin LEDin etäisyyden korkeudella, saat katetun alueen, joka on yhtä suuri kuin LEDien välinen etäisyys. Mutta jos lisäät etäisyyttä, nämä valokartiot limittyvät entisestään ja johtavat siihen, että kuumat kohdat ovat päällekkäin niin paljon, että ne sulautuvat toisiinsa. Tässä työkalussa suunnittelin valomaalaukseen LEDien ja hajottimen välinen etäisyys on karkeasti kaksinkertainen kunkin LEDin väliseen etäisyyteen. Ja kuten näette, tuloksena oleva valo jakautuu hyvin. Viimeinen kuva on pitkä valotus, jossa piirsin valolla joitain raitoja näiden työkalujen avulla.

Vaihe 8: Johtopäätös

Jos haluat rakentaa komean näköisen valoasennuksen LED -valojen avulla, huolehdi valon hajauttamisesta oikein. Joissakin tapauksissa halutaan vain yksi valopiste, mutta useimmiten haluat miellyttävämmän ilmeen, ja hajavalonlähde saa tämän. Jos työskentelet elokuvauksen tai valokuvauksen parissa, sinun pitäisi jo tietää paljon suorasta vs. hajavalosta, ja täältä saat jonkinlaisen käsityksen siitä, miten voit muuttaa toisen.

Jos haluat tehdä ammattimaisemman kaksinkertaisen diffuusion, voit käyttää akryylilevyjä. On akryylilevyjä, joiden valonläpäisy on 79%, ja niitä käytetään yleensä kylpyhuoneen asennuksessa yksityisyyden suojana. Näissä on hyvä opasiteetti, jota voidaan käyttää diffuusorina, jos kaksinkertaistat sen. Kaksoisdiffuusioon ei tarvita koko LEDien välistä etäisyyttä. Aseta ensimmäinen diffuusiokerros noin 1/3 LEDin ja toisen kerroksen välisestä etäisyydestä 2/3 etäisyydestä. Näin saat tasaisen valonjaon toiselle kerrokselle. Mutta voit myös käyttää LEDien välistä etäisyyttä ja sijoittaa ensimmäisen tason sen keskelle.

On monia muita tapoja saavuttaa tämä, kuten käyttämällä akryylivalon kanavointia, mutta ne ovat monimutkaisempia ja on yleensä helpompaa käyttää joko yksittäistä diffuusiota riittävän etäisyyden tai kaksinkertaisen diffuusion avulla.