LED difusors a la dreta: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Actualment, els LED s’utilitzen àmpliament fins i tot a la vida quotidiana i podeu obtenir molta informació sobre com utilitzar-los. Hi ha molts tutorials sobre l'alimentació de LEDs i la seva inclusió en diferents instal·lacions de llum. Però només hi ha molt poca informació sobre com controlar o donar forma a la llum que emeten els LED.

Els LED són una font de llum que emet de manera uniforme des d’un punt molt petit en totes les direccions. Depenent del tipus de LED i de com es construeixi, la llum sovint es dirigeix en un ampli con. Els LED d’alta potència o els LED SMD com el WS2812b o l’APA102 solen tenir un angle de feix de 120 ° -140 °, els LED de 5 mm poden tenir un angle de feix de fins a 180 °. Això significa que durant tot l'angle d'aquest feix s'emet la mateixa quantitat de llum. Però, com que tenim un únic punt d’origen, si brillem la llum d’un LED sobre una superfície plana, obtindrem un punt de llum més brillant al centre i que perd la brillantor quan més ens allunyem del centre.

A les instal·lacions de llum i a la fotografia (un camp pel qual tinc molt interès) es disputa una distribució de la llum més homogènia. La clau d’això és la difusió de la llum. Per tant, en aquest instructiu compartiré amb vosaltres com podeu difondre els LEDs de la manera correcta i a què heu de prestar atenció.

Pas 1: Les matemàtiques I

Suposem que utilitzem els LED normals que podeu trobar en una tira LED. Normalment són 5050 LED, és a dir, que tenen un quadrat de 5 mm per 5 mm i, si teniu 60 LEDs / m, normalment teniu un LED cada 17 mm a la tira. Aquests LED també solen tenir un angle de feix de 120 °, el que resulta en un patró com es pot veure a l'esbós.

Aquestes tires s’utilitzen sovint perquè només a poca distància de la banda els feixos de cada LED es superposen tant que es fonen en una barra de llum. Tot i que això és cert per a la majoria d’aplicacions, encara teniu punts calents i, mirant directament la llum, veieu cada LED individual. No és desitjable per a instal·lacions de llum o si voleu utilitzar la tira LED en fotografia de llarga exposició.

Pas 2: què podeu comprar

Hi ha diversos tipus d’extrusions d’alumini disponibles destinades a allotjar tires LED i que sovint també inclouen diferents tipus de difusors. A la primera foto es poden veure les més habituals.

El primer és amb prou profunditat per contenir els LED i és el menys eficaç, de manera que deixem aquest i mirem els altres.

El segon té un perfil més profund i una pantalla difusora plana. La profunditat és d’uns 11 mm, cosa que situa el difusor al voltant de 10 mm sobre els LED. Recordem aquests valors i fem una ullada al següent.

El tercer té un perfil d’alumini similar al segon, però utilitza un perfil rodó per al difusor. Això situa el punt més alt del difusor a uns 17 mm dels LED. El perfil rodó també garanteix que la llum sigui més uniforme quan s’allunyi del centre de la barra (recordeu que tenim un únic punt d’origen i que la llum ha de viatjar més quan més s’allunyi del centre).

Pas 3: Les matemàtiques II

Vegem les dues extrusions d'alumini de l'últim pas. Tenim una distància de 10 mm i 17 mm dels LED i un angle de feix de 120 °. Això resulta en un patró com es veu als esbossos.

Com podeu veure amb el de 10 mm, els cons de feix es superposen només al voltant de la meitat dels cons. Les vores d'un con arriben gairebé a la meitat del següent. Podríeu pensar que això és suficient per obtenir una distribució uniforme, però fem una ullada a l’altra.

Amb una distància de 17 mm s’obtenen tres cons per superposar-se força, la qual cosa es tradueix en una millor distribució de la llum. El con d’un LED gairebé arriba a la meitat del LED 2 situats més avall de la tira. De manera que la seva llum s’estén completament sobre la llum del veí.

Pas 4: provar les extrusions

A veure si les matemàtiques que hem vist a la darrera part se sumen i obtenim una bona distribució de la llum.

La primera foto mostra una tira LED col·locada a la meitat de l'extrusió amb una profunditat de 10 mm. Com podeu veure, encara teniu punts calents, però l’espai entre els LED també està il·luminat. Si l’utilitzeu en una exposició llarga i el moveu per la vista d’una càmera, tal com es mostra a la segona foto, podreu veure que hi ha una diferència entre els LED nus i després un a la tira, però els punts on els LED són brillants línies.

La tercera foto mostra una tira LED col·locada a la meitat de l'extrusió amb una profunditat de 17 mm. La llum es distribueix molt millor i amb prou feines es pot veure on es troben els LED individuals. De nou, fent servir això en una exposició llarga com es mostra a la quarta foto, veiem la diferència entre els LED nus i aquest difusor. La llum és molt homogènia, però si us fixeu bé, encara podreu veure una variació de la brillantor de la llum, però és molt millor que l’anterior.

Pas 5: Les matemàtiques III

Tornem a les matemàtiques i analitzem el que hem vist. Amb una distància de 17 mm dels LED ja obtenim un bon resultat, però encara es pot millorar.

Recordem que un LED és una font de llum en forma de punt únic que dissemina la seva llum uniformement en totes les direccions. El difusor és una superfície plana, de manera que hem de fixar-nos en l’angle i la intensitat de la llum. Com més lluny ens allunyem de la font de llum, menys brillant serà la llum. Si mireu la primera foto podeu veure que a una distància de 30 mm, un angle de feix de 120 ° reparteix la llum més de 100 mm. Però com que la llum ha de viatjar molt més a la vora d’aquest con, la llum és molt més feble que al centre.

El que busquem és la mateixa ració d’altitud a la zona coberta. Si brillem la llum sobre una superfície plana i la distància de la llum a la superfície és més o menys igual, tindrem una distribució de la llum més uniforme. Això es pot aconseguir fent del difusor una esfera amb la font de llum al centre o bé podem buscar un altre angle respecte a les matemàtiques.

Si el calculeu obtindreu un angle d’uns 53, 13 ° a l’altitud d’un triangle igual a la longitud del segment oposat a l’angle. Per fer-ho una mica més fàcil, prenem un angle de 60 °. Al segon esbós podeu veure el resultat si apliquem l’angle de 60 °. La taca d’un con de 60 ° té aproximadament la mateixa brillantor si es mira o es captura amb una càmera. Aplicant això al difusor amb una profunditat de 17 mm, podem veure que es va dissenyar força bé.

Tot el que ens indica és que, si voleu crear el vostre propi difusor, col·loqueu-lo a la mateixa distància dels LED que els LED estan allunyats els uns dels altres. D’aquesta manera ja obtindreu força bons resultats.

Pas 6: Millorar els resultats: doble difusió

Com que fins ara no estava satisfet amb els resultats, buscava la manera d’obtenir una difusió de llum encara millor.

Pensem, doncs, en la diferència entre la llum dirigida i la llum difusa. La principal diferència que és important aquí és que amb una llum dirigida tenim línies rectes de llum que s’allunyen d’un sol punt. Així que, com més lluny ens trobem d’aquest lloc, menys llum obtindrem. Projectant-lo sobre una superfície plana sempre obtindrem una caiguda de brillantor. La llum difosa significa que no tenim una font de llum única, sinó una gran. I també que la llum s’estén des de cada punt d’aquesta gran font de llum en totes direccions. Un difusor és un dispositiu que transforma una llum directa en una llum difusa, de manera que el difusor es converteix essencialment en una nova font de llum que aquesta vegada no és només un sol punt.

Ara, si prenem aquesta font de llum, que encara té alguns punts calents i la difondem per segona vegada, aconseguirem una distribució completament homogènia. La primera capa de difusió té punts calents, és cert, però a poca distància d’aquests la llum de tots els punts d’aquest punt calent es superposa tant que ja no és visible. L’únic inconvenient és que per difondre una llum hem d’utilitzar un material una mica opac perquè redueixi la intensitat de la llum. Amb una doble difusió reduïm encara més la intensitat, però en les aplicacions on això és important això no és tan important.

Una manera molt senzilla i eficaç de crear una doble difusió és col·locar una mica de guata entre la tira LED i el difusor. A les fotos es pot veure el resultat d'alguna buata posada a l'extrusió d'alumini de 10 mm de profunditat i 17 mm de profunditat. Com podeu veure, el de 10 mm millora i el de 17 mm és gairebé perfecte per treballar.

Pas 7: una altra solució: augmentar la distància al difusor

Una altra solució és també augmentar la distància del LED al difusor. Si recordeu uns quants passos amb una altitud de la distància entre cada LED, obtindreu una àrea coberta igual a la distància entre els LED. Però si augmenteu la distància, aquests cons de llum se superposen encara més i provocaran que els punts calents es superposin tant que es fusionin entre ells. En aquesta eina que he dissenyat per pintar amb llum, la distància entre els LED i el difusor és aproximadament el doble de la distància entre cada LED. I com podeu veure, la llum resultant està ben distribuïda. La darrera foto és una llarga exposició on he utilitzat aquestes eines per dibuixar algunes ratlles amb la seva llum.

Pas 8: Conclusió

Si voleu crear una instal·lació lluminosa d’aspecte agradable amb LED, tingueu cura de difondre la llum correctament. En alguns casos, es desitja un únic punt de llum, però la majoria de les vegades es vol tenir un aspecte més agradable i una font de llum difusa us permetrà obtenir-ho. Si treballeu en cinematografia o fotografia, ja hauríeu de saber molt sobre la llum directa vs.

Si voleu fer una doble difusió més professional, podeu utilitzar làmines d’acrílic. Hi ha fulls acrílics amb una transmissió de llum del 79%, que s’utilitzen generalment en la instal·lació del bany com a protecció de la privadesa. Aquests tenen una bona opacitat per utilitzar-se com a difusor si el dobleu. Per a una doble difusió no es necessita la distància completa entre cada LED. Col·loqueu la primera capa de difusió a uns 1/3 de la distància entre el LED i la segona capa a 2/3 de la distància. D’aquesta manera obtindreu una distribució de llum molt uniforme a la segona capa. Però també podeu utilitzar la distància entre els LED i situar-lo al primer nivell al centre.

Hi ha moltes més maneres d’aconseguir-ho, com fer servir la canalització de la llum acrílica, però són més complexes i sol ser més fàcil utilitzar una sola difusió amb prou distància o una doble difusió.