Alapjai szögeloszlásának fény intenzitása a design a PSP
A második cikk ebben a sorozatban a publikációk a design félvezető világítótest (PPC) megvitatják a kialakulását szögeloszlásának fényintenzitás. Fény közvetlenül érkező LED-ek nem mindig „illik” használni - igen gyakran szükséges átirányítani: egyes esetekben, a hangsúly, hogy készítsen egy reflektorfénybe, másokban - terjeszteni, hogy csökkentse a fényerőt, és hogy általános világítási lámpatest. A cikk azt ismerteti, amely lehetővé teszi, hogy szerezze be a lámpa térbeli eloszlása a fényerősség, amely eleget tesz a kitűzött célok.
a kezdeti adatok
A legtöbb esetben, a lámpa nem kifejezetten egy adott objektumot, és egy tipikus alkalmazás. Számos típusú szabványos diagramok szögletes intenzitás eloszlása, vagy a görbék az intenzitás (CMP), a részletes leírás található például az ISO 17677-82, táblázatban foglaljuk össze. Az 1. és ábra. 1. Egyes fejlesztők tervezése világítás kiválasztásával a chart paraméterektől függően a tárgy a megvilágítás, míg kiderül, hogy a legtöbb egyéb esetben a termék nem teljesen megfelelő.
Az ipari helyiségek ajánlott berendezési tárgyak közvetlen fény a CIL K, C, D. Ezen kívül, a nagyobb a magassága a felfüggesztés, a keskenyebb a zóna területek maximális intenzitású. Általános irodai világítás elsősorban alkalmas szerelvények közvetlen és közvetett fény KCC, G és D típusú kiemelni a különleges elkülönített területek, belső építészeti és belsőépítészeti típushoz világítótest K típusú CMP kialakításához az visszavert vagy halványan fényt (pl csarnok épületek) kell alkalmazni előnyösen lámpák visszavert fény (CIL C típus). Jellemzően, az ismertetett esetekben segítségével világítóberendezések, a térbeli eloszlása intenzitással forgástest.
választék
Malomoschnye LED-ek (<1 Вт) имеют некоторое разнообразие диаграмм углового распределения силы света (КСС типа К, Г, Д), но во многих случаях они неудобны для проектирования световых приборов, особенно мощных. Одна из причин — слабый световой поток от одного диода, из-за чего в светильник приходится устанавливать сотни (а то и тысячи) маломощных светодиодов. Также можно упомянуть низкую эффективность параметров формируемой диаграммы — это касается светодиодов, имеющих КСС типов К и Г (подробнее будет описано дальше).
Ábra. 1. típusai intenzitás görbék GOST 17677-82
A legtöbb modern, nagy teljesítményű LED (≥1 W) vannak diagram típusát D. tartományának kiterjesztése típusok (QRS) elemeket használnak az úgynevezett másodlagos optika: refraktív és fényvisszaverő. De néhány gyártó képes megfelelni a nagy teljesítményű LED-ek diagramok, keskenyebb, mint D, - például a LED W49180 sorozat Z-Power cég Seoul Semiconductor félszélességére körülbelül 90 ° C.
1. táblázat típusai görbék intenzitásának és ajánlások kialakulásuk
Típus intenzitás görbét
Javasolt módszerek kialakítására CMP
segítségével nagy teljesítményű fehér LED-ek
Különleges másodlagos optikák
LED nélkül másodlagos optika, speciális reflektorok
Másodlagos fénytörő optikai elemek képviselnek kollimátor lencse, amely újra fénykibocsátás a LED. A design ilyen elemek használatával jár a maximális kimeneti nyílás a LED, így nagy hatékonyságot újraelosztási ráta az eredeti áramlás. Kevesebb hatékonyság értjük aránya a teljes fluxus feltörekvő a kollimátorlencse a fluxus a LED, amelyre a lencse van szerelve. Ez a fajta lencse teljesítményét. Veszteség az ilyen elemek (nem kevesebb, mint 8%), elsősorban a veszteségek minden felületen két média és a jogszabályok alapján járó reflexió és fénytörés a Fresnel. A tényleges hatékonyságú kollimátor fénytörő elemek, sima (nélkül mikrorelief) felületén, amelyek nem rendelkeznek bonyolult alakú, 80-90%. A nagy hatékonyságú (körülbelül 90%) a kollimátorlencse sima (anélkül mikrorelief) felületén át megmarad a fél-szélessége a CSS 5-30 °. A szélesebb körű diagram (FWHM 20-60 °) a kimeneti végén a kollimátorlencse vagy mikrolencseráccsal rendszert használnak, vagy alkotnak egy durva mikrotopográfiáról (cápabőr) felületi szórási tulajdonságaik megszerzett. A hatékonyság ilyen elem csökken, és lehet 85-70%.
Révén a kollimátorlencse elemek másodlagos optika lehet beszerezni nem csak tengelyszimmetrikus diagram. Forming a kimeneti felületi domborítás formájában egy speciális ék sávok (hornyokat, barázdákat), elérése minta felületén a megvilágítás eloszlás formájában hosszúkás ovális, helyett kerek. Révén az ilyen elemek állíthatók elő rajz, azzal jellemezve, például CMP 20-40 ° félszélességű egy optikai hatásfoka 80%.
Továbbá a kollimátorlencse vannak tükröződő fényvisszaverő elemekkel. A hatékonyság is magas, és elérheti (attól függően, hogy a minősége a tükör bevonattal) 90%. Tartomány diagramok hoztak létre ezen elemek kellően széles - FWHM 10-80 °. Azonban ezek nem elterjedt képest lencse kollimátorként mérete nagyobb, kevésbé rugalmas lehetőségeket képező rajz (a fényvisszaverő felület kettő helyett lencse), és azok tükör bevonat gyakran hajlamosak a fokozatos lebomlás, és a hatás a külső éghajlati tényezők.
A reflektor, amely kombinációban van alkalmazva nagy (összehasonlítva a hagyományos LED-ek) fényforrások. Például, amikor a fényforrás áll néhány kristályt, a halmozott összege a primer lencse vagy a védőréteg szilikon. Kollimációjával lencsék ilyen esetben nem megfelelő, mert a méretük és az anyag mennyisége lett volna túl nagy. Mert drága, célszerű használni egy reflektor. Ebben az esetben a hátrányokat kompenzálni reflexiós rendszer az alacsony ára. Érdemes megjegyezni, hogy a reflektort is fel lehet használni a részleges fókuszáló fény több egyedi LED-ek.
Néha, amellett, hogy a kollimátorlencse és visszaverő elemek a másodlagos optika, a hagyományos kerek plánkonvex lencsék. A hatékonysága az ilyen lencsék lényegesen alacsonyabb, mint a többi elem. Ez nyilvánvaló, hiszen az ilyen objektívek nem képes összegyűjteni az összes kibocsátott fény a LED.
Viszonylag nemrég felhasználásra közvilágítási fejlesztettek speciális elemek másodlagos optika. Az ilyen lencsék nagyban egyszerűsíti a feladatot, hogy elkészítse a félvezető Világítótestek utcák és utak, miközben lehet telepíteni a helyére hagyományos kisülőlámpák módosítása nélkül a konfiguráció a támaszok. LedLink Company ilyen feladatokra kínál a lencsét (ábra. 2-4) és az aszimmetrikus diagram megköveteli, hogy a lámpatest tilt. A hosszmetszetben van egy ilyen lencse QRS típusú W keresztmetszetű - K.
Ábra. 2. Másodlagos optikát LedLink az utcai lámpa:
a) LL01CR-AU50120L - szimmetrikus diagram;
b) LL01CR-AU85135L - aszimmetrikus
Ábra. 3. A görbék az intenzitás merőleges két sík meridionális
Ábra. 4. Magyarázat a lámpatest egy szimmetrikus és aszimmetrikus grafikonok
A választás a megoldás
Mondjuk, van, hogy dolgozzon ki egy adott lámpatestet alapján a LED-ek alapján a kérelmet és a szükséges teljesítményt. Miután folytatott előzetes megvilágítási számítások (általában úgy hajtjuk végre speciális szoftver, például DIALux), meg tudja határozni a kívánt érték a teljes fluxus a világítótestet, valamint a térbeli intenzitás eloszlása. Ezekből az adatokból könnyen kiszámítható a szükséges számú LED természetesen szükséges figyelembe véve a veszteségeket a másodlagos optika elemek stb szóró.
Válassza ki a másodlagos optika először elemezni kell a chart vetített lámpa. Van-e egy tengely vagy szimmetriasíkon hiszen sima, ahol a csúcs intenzitását. Ha körkörösen diagram, meghatározza a tengelyirányú és maximális fényerősségű szögletes szélessége 0,5 és 0,1 belőle (FWHM). További elvégezteti a szükséges keresést, vagy közel a LED fény eloszlás becsült minta a megvilágítás eloszlását és a fényt a lámpa. Ha a kiválasztott nagy teljesítményű LED, egy előre meghatározott megvilágítási minta szükséges alkalmazni egy másodlagos optika. Ezért meg kell találni előre, hogy a gyártók kínálnak másodlagos optika semmit egy adott márka a LED-ek.
Jellemzően, a választás a másodlagos elemek alkotnak körkörösen diagramok (KCC K típusú és D), valamint a végrehajtás a CSS típusú elsődleges optika nem okoz különösebb nehézséget LED-ek maguk. Továbbá, a gyártók megpróbálták, hogy a fogyasztók számára a kényelem, készletek vagy cellasorozatra a másodlagos optika 3, 5, 15, és így tovább. D. kollimátorlencse összevonható egy (monolitikus) része.
Mivel a kis méret a LED-ek, valamint a izzóspirál lámpák nagyobb fényerőt, t. E. nagy fényáramot árad kis felületen. Ez egy plusz a design és a hiányzó reflektorok használható általános világítás. Ha a félvezető lámpa közelében található a munkaállomáson, a nyitott LED, amely a nagy számú árnyékkontúrok a kéz vagy szerszám. Ez a funkció teszi kültéri LED működése szinte lehetetlen. Ezen túlmenően, a szemében az emberek meg kell védeni a túlzott fényerő a lámpa. Ebben az esetben van szükség, hogy a diffúzorok, ahol lehet használni, mint a tej, hasáb vagy lapolvasó ablakot, különböző reflektorok és falak.
Meg kell jegyezni, hogy az összes különböző minták, elem típusú másodlagos optika és a párzás vele fénykibocsátó diódák kell szigorúan tartsák be a gyártó ajánlásait. Abban az esetben, természetes kombinációja a LED alkalmatlan másodlagos optika nem tudja garantálni az átviteli jellemzőit az optikai rendszert.
LED gyártók nem az első öt a világ vezetői nem lehet a gyártók listáján a másodlagos optika. Ebben az esetben a megfelelő opciót kell találni a nyers erő. Annak a valószínűsége, hogy van egy lencse, amely alkalmas a probléma megoldására a kiválasztott LED elég magas. De lehet, hogy el kell végezni méréseket nem egy tucat lencsék vagy reflektorok.
Így mit választotta optikai megoldás a lámpa, meg kell vizsgálni, azaz a. E. a mérés elvégzéséhez a szögeloszlásának fény intenzitása a LED, vagy a lámpa modult. Ez abban áll, váltakozva mérjük a fény jeladó erő alatt különböző szögekből és jellemzően egy vagy több meridionális síkok (lásd. 5.). Minden egyes meridián síkban kapott görbe fényintenzitás, azaz a fényintenzitás függését a szög. - szélesség, 0 ° befogadó axiális irányban. Axis egy helyen metszi a meridionális gépet. goniofotométer mérésére használt CIL. Egy ilyen műszert leírtak [1].
Ábra. 5. A meridionális sík
Ahhoz, hogy megbízható adatok mérése során QRS kell választani a távolságot a LED és a fotodetektort - az úgynevezett fotometriai távolság R. A fényerősség tehát arányos a jelet a fotodetektor és tér a fotometriai tartományban. A jel a fotodetektor általában arányos a megvilágítás, hogy létrehoz egy fényforrás. De ez a szabály akkor működik, ha a távolság elég nagy, hogy van. E. A törvény az inverz négyzetek. Nyilvánvaló, hogy ha a távolság összemérhető a méretei a fotometria a fényforrás, az említett törvény nem tartják be. A méréskor testületek, mint például reflex-mentes izzólámpák vagy fénycsövek, t. E. fényforrások kibocsátó elsősorban minden irányban egyformán, a távolság fotometria nem lehet kevesebb, mint tízszer akkora a mért fényforrás.
Ábra. 6. függése az intenzitás mérési eredmények a fotometria tartományban
5 mm-es LED fél CMP 15 °. numerikus szimuláció
Mindazonáltal, abban az esetben a keskeny sugárnyaláb fényforrások, mint például LED-ek másodlagos optika vagy reflektorok, hogy hozzon létre egy gerenda egy fél-szélessége 30 fok vagy kevesebb, általában „tíz dimenzióban” nem működik. Anélkül, hogy a részleteket az elmélet az optikai rendszerek, azt lehet mondani, hogy a KCC, annál nagyobb a távolság. Például, ábra. A 6. ábra a függését fényerősség mérési eredmények a fotometriás tartományban. A görbe azt mutatja, 5 mm-es LED-ek, amelynek fél-szélessége a QRS 15 °. Nyilvánvaló, hogy a fény intenzitása a LED-ek mérhető a parttól nem kevesebb, mint 80-90 cm.
KCC mérhető relatív értelemben és abszolút (candela). A relatív méréseket végezhetjük hagyományos szilícium fotodióda. És ha a színérték a fényforrás függ az irányt a sugárzás, ami jellemző a sok fehér LED-ek, hogy csökkentse a mérési hiba javított kívánt használni fotodetektor (mint a fénymérő). Ennek jelét (fotoelektromos) arányos a megvilágítás - .. Azaz könnyű, és nem az energia értékét. A pontos mérés az abszolút értékek igényelnek bonyolultabb leírt technikát [2].
Mérésével QRS lehet számítani a teljes fényáramot. Abban az esetben, ha a LED-irányítottság rajz egy forgástest, akkor lehet mérni a QRS egy síkban, és kiszámítja a teljes fényáram képlet szerint:
ahol Fv - a teljes fényáram; # 916; # 920; - szögtávolságra, amelyek mérik szögeloszlásának: # 916; # 920; = # 920; i + 1 - # 920; i; IV (# 920; i) - a fény ereje az irányt # 920; i.
Más esetekben, amikor a sugárzási karakterisztikát jellemzi különböző CAB különböző meridionális síkokban, hogy megbízható adatokat lehet méréséhez szükséges QRS meridionális síkok 20 és így tovább. Teljes fénykibocsátás egyidejűleg számítjuk az átlagos összege valamennyi ágazatában a patakok.
QRS mérési eredmények lehetővé teszik egyrészt, hogy értékelje az abszolút értékek a különböző kibocsátó jellemzők (alak és Félszélesség CIL fény axiális erő, a teljes fénykibocsátás), másrészt - információt kapni a hatékonyságát a másodlagos optika. Tekintsük az utolsó részletig.
Hatékonyság (összesen fényáramot LED kapcsolatban másodlagos optika elemekkel azonos mennyiségű nélkülük), hogy értékelje az általános hatékonyság az optikai rendszer, de ez a jellemző nem az elsődleges szempont a hatékonyságának összehasonlítása a különböző megoldásokat. Meg kell figyelembe venni, ha a döntések születtek, figyelembe véve az összes többi mutató.
A nagysága cd / lm (aránya axiális fény, hogy a fényáram a használt fényforrás világítóberendezés) azt jelzi, hogy mennyi a maximális intenzitás használatakor fényforrások különböző fényáram azonos optikai rendszer vagy fordítva - ugyanabból a forrásból a különböző optikai rendszereket. Nyilvánvaló, hogy a kisebb fél szélessége a gerenda, annál nagyobb az értéke intenzitás azonos értékű a fényáram a LED. Az egyenlő értékei félérték cd / lm jelzi, hogy melyik az összehasonlított elemek másodlagos optika hogy nagyobb fényintenzitás. Ez az érv különösen hasznos, ha azt szeretné, hogy a lehető legnagyobb értéke a tengelyirányú erő a fény, de ez nem jelenti azt, hatékonyságát optika. Így a hatásfok a lámpa nem mindig lehetséges, hogy a helyes választás, mert amellett, hogy az áramlás keletkezhet a kívánt irányba, és lehetővé teszi az áramlás, amely lehet eloszlik az oldalsó irányban.
Tekintsük az arány QRS szélessége 0,5 és 0,1 a legnagyobb intenzitással. A közelebb egymáshoz ezek a mutatók, annál több fényt bocsát a kívánt irányba, és kevésbé - egyéb régiókban a tér. Ahelyett, hogy ez az arány lehet használni folyási arány, a kibocsátott, a térszög által határolt egy fél-szélessége a teljes fényáram.