Линзы для светодиодов.

Мы часто говорим о светодиодной оптике,в этот момент мы склонны думать о прозрачной пластиковой линзе, которая помещается поверх самого светодиода для фокусировки или распространения света. На самом ли деле это так.

Давайте сделаем шаг назад и посмотрим на сам светодиод. Видите этот маленький защитный купол над диодом? На самом деле это называется первичной оптикой, которая служит для защиты и формирования выходного светового потока маленького диода. Свет от первичной оптики светодиодов все еще слишком широк для большинства светильников и ему не хватает интенсивности на большом расстоянии. Вот почему большинство светодиодных светильников используют вторичную оптику (линзы, отражатели, оптику МДП и т. Д.), Чтобы собирать весь этот свет и увеличивать его интенсивность по направлению к освещаемому объекту. Создание линз и отражателей для светодиодов (полупроводниковое освещение) сильно отличается от простого масштабирования других источников света. Это может показаться логичным способом их создания, поскольку светодиоды имеют гораздо меньшие форм-факторы, чем другие источники света, но они также различаются по тому, как они излучают свет.
Как видно из ламп накаливания, они светятся на 360 градусов, но светодиоды имеют направленное освещение, освещая только на 180 градусов. Это связано с конструкцией светодиода, как можно видеть на изображении,светоизлучающий диод состоит из одного или нескольких кристаллов, установленных на теплопроводном материале, с первичной оптической оболочкой, охватывающей кристалл. Следовательно, максимальный угол наклона светодиодов составляет 180 градусов, так как подложка находится на задней стороне матрицы.

Как подобрать линзу для светодиода.

Подробнее разберем как подбирать линзы для светодиодов. Все наши примеры будут отталкиваться от потребности создать правильный световой эффект, а уже потом учитывать характеристики светодиода. Все примеры будем приводить на примере линз Ledil.

Линзы для светодиодных светильников Ритейл.

Одним из ключевых элементов хорошего светильника -это его оптическое управление, которое направит свет именно туда, где это необходимо. Количество необходимых светодиодов может быть легко уменьшено, и желаемые конечные результаты могут быть достигнуты с использованием более энергоэффективных светодиодов. Это приводит к явной экономии средств и энергии на этапе установки и обслуживания. Вы можете даже иметь более высокую монтажную высоту и легче скрывать светильники и их источники света, при этом создавая равномерное освещение без огрехов. Но создание контраста между различными продуктами или областями в магазине, соблюдение определенных требований к однородности или яркости и получение максимальной эффективности от светодиодов – все это напрямую связано с используемой оптикой.

Перед нами непростая задача равномерно распределить световой поток по торговым стеллажам  не растрачивая световой поток на пол и окружающее пространство.

Для достижения такого светового эффекта применяют светодиодные линзы Ритейл для SMD плат. Например FLORENCE-ZT25.

Возможно вам  будет интересна наша статья про освещение торговых залов

Линзы для COB светодиодов. Оптика для освещения магазинов одежды.

Освещение магазинов одежды, пожалуй самый лучший пример. Именно в магазине одежды используя качественную и правильную оптику можно получить качественное освещение.

Как правило большинство трековых светильников имеет источник света COB LED.

Для светодиодов COB LED стоит использовать фокусирующую линзу с мягким рассеивающим эффектом. Например линза OLIVIA-S.

Используя  линзы такого типа вы добьетесь фокусировки света с мягким рассеивающим эффектом по краям. Это нужно для того чтобы создать эффект равномерной засветки без резких градиентов. То есть если вы поставите в ряд несколько трековых светильников и распределите направления света от них вдоль стены, вы не получите ярких пятен и темных зон. Освещение будет равномерным.

Световые эффекты от линз c COB LED на примере.

Линзы для светодиодных светильников офисного освещения или концепция темного света.

Светодиоды, которые настолько скрыты, что вы едва видите источник света, можно назвать темным светом. Таким образом, в основном вы можете видеть свет, но не источник, если вы не стоите прямо под ним и не смотрите вверх. Конечно же))).

Темный свет создает более естественное настроение, потому что вы не можете видеть сам источник света, создавая тем самым ненавязчивое, не слепящее освещение. Вместо того, чтобы яркие области света доминировали над пространством, светильники темного света могут использоваться для создания скрытой установки освещения, где трудно заметить, откуда исходит свет. Благодаря сдержанному освещению, особенно в сочетании с непрямым освещением, можно создать гармоничную, естественную атмосферу освещения. Здесь светильники темного света предлагают идеальное решение. Диаграмма ниже представляет типичное поле зрения. Центральная область представляет собой область, в которой изображение наиболее остро для глаза. У среднего человека горизонтальное периферическое зрение составляет приблизительно 90 градусов. Однако вертикальное периферическое зрение составляет менее 60 градусов.

На следующей диаграмме человек А не может видеть светильник и, следовательно, не источник света, поэтому блики не являются проблемой. Человек С стоит вне луча света, то есть за темной границей, и не может определить источник света, даже если он может видеть светильник. Человек B может видеть светильник, и он может видеть некоторую умеренную интенсивность света, учитывая, что свет ограничен, чтобы не вызывать блики выше предела потенциального угла блика.

Светильник можно классифицировать как «темный свет» только в том случае, если он удовлетворяет требованиям для ограничения темноты, что означает, что угол обзора не должен превышать 200 кд / лм ² выше 60-градусного угла обзора.

Офисный светильник с специализированной не слепящей оптикой

DAISY – Линейное решение для офисного освещения премиум класса. Часть концепции Dark Light LEDiL с UGR <19. Оптимизирован для светодиодов форм фактором 2835 и совместим со светодиодами средней мощности размером до 5630 и печатными платами длиной до 20 см.

Линзы для промышленных светодиодных светильников.

Промышленное освещение – это не только освещение больших залов, оборудования или производственных линий; Речь идет также о предоставлении света людям, которые нуждаются в нем для выполнения своей работы. Неправильная цветовая температура или интенсивность в областях, требующих точности, могут снизить производительность. Получение уровня люкс прямо на поверхностях, которые должны быть четко видны, и в то же время необходимо снизить энергопотребление, особенно в крупных проектах. Кроме того, интеллектуальное освещение может быть использовано для уменьшения освещения там, где оно не требуется. Хорошее промышленное освещение может сделать повседневную работу легче, безопаснее и продуктивнее.

В первую очередь промышленные светильники общего освещения нужно сегментирование на светильники HighBay – для высоких потолков и MidBay – для средних потолков. От этого будет зависеть эффективность распространения света на промышленном обьекте. А при грамотном проектировании системы освещения, позволит существенно сэкономить на светильниках.

Следует понимать если мы планируем установить светильник на большой высоте, более – 10 м. то следует выбирать линзы для светодиодов с узкой оптикой до 30 град. Для светильников MidBay – высота установки 6 м. следует выбрать линзы с расхождением луча от 60 до 90 град.

Возможно вам поможет наша статья о проектировании промышленного освещения.

Линзы для уличных светильников

Какие основные требования к уличным светильникам применяют в данный момент.

Эффективность (лм / Вт)  – С оптической точки зрения нам нужно получить свет там, где это необходимо, с минимальными потерями.
Яркость (лк) или уровни освещенности (кд / м2) – яркость и уровень освещенности на дороге.
Однородность – Хороший, равномерный свет на дороге требуется для обеспечения безопасности дорожного движения и хорошей видимости для всех разделов.
Блики – чрезмерный или раздражающий свет, который снижает зрение, часто вызванное слишком широким распределением света.
Загрязнение светом. Подсветка вызывает нежелательное свечение неба в городских районах, а нежелательная подсветка  может даже нарушать сон.
Гибкость – Требования к дизайну и количеству вариантов распределения света для различных схем и требований уличного освещения.

Большинство светодиодных уличных светильников по умолчанию имеют высокую световую отдачу (лм / Вт), но куда же уходит весь этот «эффективный» свет? Когда большая часть света распределяется там, где это не нужно, требуется меньше компонентов и энергии. Даже если у вас есть деньги, чтобы тратить их на потраченный свет и дополнительные компоненты, такие как светодиоды, оптика по-прежнему играет ключевую роль в выполнении требований к освещению для равномерности, бликов, светового загрязнения и т. Д. Разнообразие типов дорог, правил и расположения уличных световых столбов требует различной оптики и различное распределение света.

Специальные линзы для светодиодов и освещения дорог  STRADA.

Рассмотрим несколько примеров каким образом применить линзы для светодиодов с целью создания равномерного уличного освещения.

Оптика STRADA также называется в народе Бабочка за характерную картину светораспределения. Данная оптика лучшее решение на сегодня для светодиодных уличных светильников и освещения дорог.

Возможно вам будет интересна наша статья о правилах проектирования уличного освещения.

Первичная оптика

Типичное пространственное распределение – это то, что производители используют для описания света, исходящего от первичной оптики светодиодов. Это в основном означает форму или распространение света от центра диода. Как мы говорили ранее, светодиоды обращены в одном направлении, поэтому представьте линию, идущую прямо от центра. Пространственное распределение измеряется в градусах от этой центральной точки.

Давайте возьмем, к примеру, Cree XP-G2 , который рассчитан на 115 градусов, то есть луч будет простираться на 57,5 ​​градусов с обеих сторон. Тот факт, что он рассчитан на это, не означает, что вы получаете весь световой поток светодиода по всему спектру. Свет будет тем сильнее, чем ближе вы находитесь к центру, как и другие точечные источники света. Взгляните на график «Типичное пространственное распределение» XP-G2, такой график вы сможете найти в техническом описании светодиодов любого производителя.

Вдоль центральной оси светодиод излучает 100% своей относительной силы света и будет терять интенсивность при удалении от центра.

Скажем, у нас работает Cool White Cree XP-G2 при 350 мА, мы знаем из таблиц данных, что при этом токе светодиод будет излучать 139 люменов, это номинальная мощность, на центральной оси. При 30 градусах от центра мощность светодиода падает до 125 люмен. Спускаясь по кривой распределения под 40 градусов, выход достигает всего 111 люмен. Интенсивность светового потока продолжает падать до тех пор, пока при 57,5 ​​градусах вы не получите только примерно половину выходного светового потока при 70. Очевидно, что когда вы теряете так много светового потока по всему спектру, то для усиления этого света и лучшего использования света необходима вторичная линза или оптика. Чтобы получить максимальную эффективность от светодиодов.

Светодиоды нужно фокусировать

Светодиоды высокой мощности постоянно совершенствуются и становятся разумным выбором для широкого спектра применений. Как мы уже говорили выше, для многих из этих применений, таких как внутреннее точечное / downlight, уличное освещение, архитектурное освещение и точечное освещение, излучатель и первичная оптика сами по себе не могут обеспечить достаточную интенсивность на целевой поверхности. Мы углубились в вывод излучателей выше, но другой способ описать это – излучатели испускают ламбертовское распределение света. Это в основном означает, что яркость для наблюдателя одинакова, независимо от положения наблюдателя. Если вы когда-нибудь видели светящийся излучатель, вы можете увидеть это мгновенно. Даже если вы находитесь далеко в стороне, вы все равно можете видеть, что источник света очень яркий, вероятно, он даже о лепит ваши глаза, когда вы посмотрите на него.

Вторичная оптика используется для коллимирования световых лучей в управляемый луч, который привнесет всю необходимую интенсивность в нужную вам область. Коллимированные световые лучи распространяются параллельно, хотя невозможно сделать свет идеально параллельным из-за дифракции и конечного физического размера самого излучателя. Важно отметить, что чем меньше источник света (излучатель), тем эффективнее будет процесс.

При описании того, как определенная вторичная оптика или линза может коллимировать луч, мы часто рассматриваем угол обзора или половину максимальной ширины (FWHM). FWHM – угловая ширина луча, когда интенсивность на краю равна половине интенсивности в центре луча. Это полезный способ классификации оптики, но он не учитывает различия между определенными оптическими платформами (диодами разного размера). Полезно знать, что оптика с одинаковыми углами обзора может сильно различаться по интенсивности и качеству луча в зависимости от оптической конструкции излучателей. На страницах оптики на нашем сайте мы стараемся перечислить все различные углы и FWHM для каждого светодиода, который мы несем.

Вторичная оптика предназначена не только для фокусировки светового луча,  иногда она используется для улучшения однородности цвета и распределения света в целевой области. Выбор подходящей оптики или объектива зависит от области применения. Отражатели и оптика  используются во многих различных приложениях, и оба имеют свои преимущества и недостатки.

Отражатели.

Отражатели проще в установке и стоят намного дешевле, чем Вторичная оптика. Насколько хорошо они собирают свет, зависит от их формы. Иногда они также используются с различными отделками, чтобы добавить текстуру к свету или рассеять его. Часто физические размеры источников света ограничивают оптические параметры. С массивами или излучателями на плате (COB) они излучают такую ​​большую площадь света , что единственное реальное решение – окружить их отражателем.

Отражатели используются в большинстве ламп накаливания, но у светодиодов есть один ключевой недостаток: большинство световых лучей, исходящих из центра излучателя, выходят из системы, даже не касаясь отражателя. Это означает, что даже при узкой отражающей системе значительная часть света отклоняется от цели. Это приводит к потере выходного луча или создает нежелательный яркий свет.

Вторичная оптика для светодиодов.

Оптика или линзы полного внутреннего отражения (TIR), как правило, изготавливаются литьем под давлением из полимеров и используют рефракционную линзу внутри отражателя. Они, как правило, имеют форму конуса и могут иметь очень высокую эффективность при отражении и контроле распространения света светодиодов. Обычно они работают так, что линза направляет свет от центра излучателя к отражателю, который затем отправляет его в коллимированном и управляемом луче, узком, широком, независимо от вашего выбора.

Над сборкой имеется дополнительная поверхность, которая дает больше возможностей для модификации освещения. Эти обработки поверхности (рябь, матирование, полировка и т. Д.) Рассеивают свет, расширяют луч или формируют распределение.

Вторичная оптика действительно качественно работает со светодиодами, поскольку в них используются характеристики излучателей. Другие формы света излучают тепло наружу, тогда как светодиоды излучают тепло из своей базы, что позволяет этой оптике плотно прилегать и полностью окружать куполообразную верхнюю часть. Это позволяет намного лучше контролировать световой поток светодиода, поскольку направляют свет буквально прямо от источника.

Оптика TIR широко используется в наружной и уличном освещении. Они идеально подходят для управления узким лучом, но не работают так же хорошо, когда акцент делается на рассеянный свет и слабое блики.

Размер имеет значение.

Отношение размера светодиода к размеру оптики определяет угол луча. Если вам нужен узкий луч, идущий от вашего светодиода, то для этого требуется излучатель меньшего размера или оптика большего размера. Меньшие излучатели будут ограничивать выход, в то время как большая оптика действительно расширяет границы литьевого формования. Важно по-настоящему знать, что вы ищете (больше всего света, равномерного распределения и т. Д.) В сочетании светодиодов и оптики для вашего приложения.

Делать совпадение.

Приспособить оптику к вашим светодиодам на самом деле довольно просто, особенно если вы знакомы с основными типами светодиодов.

Подробнее о типах светодиодов читайте в нашей статье.

Тройная оптика будет хорошо работать с светодиодными звездами, так как у них есть опускающиеся ножки, которые будут вписываться прямо в подложку светодиода. При использовании однопроходной оптики вам понадобится держатель объектива, и для вас важно посмотреть, какие держатели подходят к каким светодиодам.

Если вы хотите создать свой собственный качественный светильник, лучше всего протестировать несколько различных вариантов и посмотреть, какой из них вам нужен. Стоит провести эксперимент какой эффект даёт сочетание определённого вида оптики с светодиодами.