Os diodos emissores de luz se graduaram bem além de suas funções iniciais como luzes indicadoras de painel. Agora os LEDs são usados ​​para aplicações como lanternas, faróis de automóveis e iluminação arquitetônica. Embora os LEDs estejam prontamente disponíveis, eles não são muito úteis, a menos que a luz que eles geram possa ser roteada de onde está para onde precisa estar.

Para uso como fontes de laboratório, muitas vezes é valioso colimar a luz de um LED, para transformá-lo em um "feixe de luz". Os cálculos estão mais envolvidos ao usar LEDs de alta potência para iluminação especial ou geral.

Usando um LED como uma fonte colimada

Identifique o padrão de iluminação para o LED. Normalmente, o fabricante irá, no mínimo, fornecer os ângulos de divergência nas direções xey.

Como exemplo, suponha que o LED tenha uma divergência de 38 graus em xe 47 graus em y.

Determine as distâncias focais apropriadas para obter o tamanho de feixe desejado.

A distância focal é dada pela fórmula f = D /(2 * tan (alpha /2)), onde D é o feixe desejado diâmetro e alfa é a divergência do feixe completo na direção em questão.

Para este exemplo, pegue um diâmetro de feixe desejado de 25 mm. Então,

fx = 25 /(2_tan (38/2) = 36 mm fy = 25 /(2_tan (47/2) = 29 mm

Coloque a lente cilíndrica de menor distância focal em seu próprio comprimento focal longe do LED.

No exemplo, uma lente cilíndrica com uma distância focal de 29 mm será colocada a 29 mm do LED, orientada de modo a focar na direção y. >

Marque um cartão de índice com o diâmetro de feixe desejado e verifique se o feixe permanece nesse tamanho na distância desejada. Ajuste a posição da lente para manter o feixe no diâmetro desejado.

No exemplo, o cartão de índice terá um círculo de 25 mm de diâmetro e a lente será ajustada para manter a dimensão vertical do feixe o mais próxima possível do círculo.

Posicione a lente de distância focal maior distância focal própria longe do LED.

Por exemplo, uma lente cilíndrica com uma distância focal de 36 mm é colocada a 36 mm do LED, orientada de modo a focar a direção x. p> Ajustar a segunda lente pos para otimizar a colimação. Use o cartão de índice como um guia.

Para completar o exemplo, ajuste a lente de distância focal de 36 mm para manter a largura do feixe o mais próxima possível do círculo.

Selecione um tamanho apropriado par de prisma anamórfico. Uma alternativa a duas lentes cilíndricas é colocar um par de prismas anamórficos perto do LED, que circulariza o feixe, igualando a divergência nas direções xe y. Uma única lente com a distância focal colima o feixe.

Usando LEDs para iluminação

Encontre o padrão de saída para o LED. Quer a cor branca seja criada pela sobreposição de luz a partir de chips de LED de cores diferentes, ou pela emissão de um LED ultravioleta revestido de fósforo, o padrão de emissão é o ponto de partida. As folhas de dados do fabricante fornecem essas informações.

Defina o padrão de iluminação desejado. Uma luz de tarefa de mesa e uma iluminação de rua têm padrões de iluminação de alvo bem diferentes.

Modele o sistema em um programa de design ótico. Esses programas aceitam arquivos de dados do fabricante como entrada, propagam a luz através de um sistema ótico definido pelo usuário e calculam o padrão de iluminação final.

Use a rotina de otimização interna do programa de projeto óptico para ajustar as superfícies óticas e ajuste o padrão de iluminação de saída.

Dica

A colimação nunca é perfeita, especialmente com fontes de LED, porque elas não são fontes pontuais. Aceite alguma divergência no feixe colimado.

LEDs de alta potência adequados para iluminação são significativamente diferentes dos LEDs de pequeno indicador. Os dispositivos de alta potência não são apenas mais brilhantes; eles também são fisicamente maiores e têm um padrão de iluminação mais uniforme.