Светодиодная линза и отражатель — конструктивные особенности

Светодиод и диаграмма направленности

Светодиодная линза и отражатель — два различных оптических узла, работающих на схожих принципах и предназначенных для коллимирования оптического излучения, полученного от светодиода.
Светодиод является полупроводниковым прибором, непосредственно преобразующим электрическую энергию в оптическое излучение с минимальными потерями. Однако излучение от мощного светодиода (например, Cree XML, Osram Ostar, Luxeon M) имеет довольно широкую диаграмму направленности, обычно близкую к диаграмме ламбертовского источника в телесном угле равном 2π стерадиан. Диаграмма направленности есть суть распределение силы света от светодиода.

Диаграмма направленности светодиода
Типичная диаграмма направленности светодиода

Осветительные приложения требуют более узких световых пучков. В связи  с этим применяются различные оптические схемы, для уменьшения диаграммы направленности от светодиодов. Наибольшее распространение получили коллиматорные линзы (светодиодные линзы) использующие принцип полного внутреннего отражения, а также отражатели.

Светодиодная линза и отражатель- конструкция

Линза полного внутреннего отражения (ПВО, называемая иначе Светодиодная линза) работает по следующей схеме — большие углы от светодиода собираются боковыми сторонами линзы, представляющими собой отражатель полного внутреннего отражения. Малые углы собираются линзовидной поверхностью расположенной в ПВО. Следовательно, практически весь свет от светодиода работает и не теряется.

Светодиодная линза (TIR-линза)

Светодиодная линза с ходом лучей

Отражатель работает по схожему принципу, но имеет более простую конструкцию — зачастую отражающую поверхность вращения. Поэтому не позволяет контролировать свет от диода с малыми углами, и этот свет проходит мимо отражателя.

Отражатель светодиодный

Ход лучей в отражателе (зеленым цветом показано сколлимированное излучение)

Светодиодные линзы обычно изготавливают из оптических пластиков, например поликарбонат, органическое стекло, силикон. Для специальных приложений используют особые пластмассы, например Zeonex для работы в ближнем УФ. Отражатель также может быть изготовлен из пластика, либо выточен из алюминия.

Расчет линз полного внутреннего отражения и отражателей требует учёта особенностей конкретного светодиода, требуемых оптических параметров, габаритов и цены. Следует отметить, что для получения меньшего угла расходимости требуется больший размер оптики, а также желателен наименьший размер излучающей области  светодиода. Например, популярные COB светодиоды, не очень подходят для коллимации, т.к. имеют большие размеры излучателя. Наиболее подходящими для коллимации являются безлинзовые светодиоды, либо имеющие размер люминофора равный размеру кристалла.

Светодиодная линза и отражатель - образцы

Светодиодная линза и отражатель — образцы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*