A matt fény diffúzorok hatékonyságáról
A prizmatikus, matt fényszórókkal összehasonlítva jobban néznek ki a lámpatestben, még a kivezetés fényességét is felvázolják, de ennek érdekében az optikai rendszer alacsonyabb hatékonyságát kell fizetnie. Tekintsük a könnyű veszteségek megjelenésének mechanizmusát a lámpatestben, matt diffúzorral és csökkentve azokat.
Tükrözés, felszívódás és kétféle reflexió
A közepes felületen áthaladva a fényt megtörik és tükrözi (1. ábra) a Sinelius-törvénynek és a Fresnel-képleteknek megfelelően:
ahol n1 és n2 a média refrakciós együtthatói, # 945; és # 946; - az incidencia és a refrakció szögei, és az Rs és az Rp az incidens sugár kölcsönösen merőlegesen polarizált komponenseinek reflexiós együtthatói.
Fontos, hogy a Fresnel képletek csak a refrakciót és a tükröződést írják le, de nem a felszívódást, amelynek nincs átlátható dielektrikája a felületen. A refraktált sugár abszorpciója a Bouguer-törvény szerinti átlátszó közeg vastagságában következik be:
ahol I0 a közeghez továbbított fény intenzitása, I az l rétegvastagságon áthaladó fényintenzitás. és k az abszorpciós együttható.
Tipikus átlátszó anyagok PPMA, PC, PS esetében a kl termék elhanyagolható, és nem vehető figyelembe. Így a Macrolon-polikarbonátok példájánál a közeg 1 mm-es abszorpciója 0,1-0,3% (táblázat).
Táblázat. Felszívódás polikarbonátok Macrolonban
Megjegyzés. A táblázat felső sorai a Bayer Macrolon polikarbonátok műszaki dokumentációjából származnak, amelyek leírják a 4 és 20 mm vastagságú monolit lemezek fényáteresztését. Az alsó sor az 1 mm-ben abszorbeált tápközeg fényáramának frakciójának becsült értéke, amelyet az első két sor különbségének arányában kaptunk a jelzett vastagságok különbségéig.
Az átlátszatlan anyagok esetében azonban a második közegbe visszaverődő sugár nem haladhatja meg a nagyon vékony réteget, és részlegesen felszívódik, részben másodlagos sugárzássá alakul át, amely az első táptalajra tovább terjed. A reflexiós tényező rekord értékei körülbelül 95% (bárium-szulfát port és az Alanod és Anafol osztályok eloxált alumíniumának néhány típusát). A legjobb gyakorlatilag jelentős esetekben a beeső sugárzás 90% -a fehér és spekuláris anyagokból tükröződik, a fény körülbelül 10% -a elvész. De általában a vizuálisan fehér anyagok is csak a sugárzás 70-80% -át tükrözik.
Hiánya abszorpció a törés, elhanyagolható abszorpciós vastagsága áthaladását átlátszó anyagok, és jelentős abszorpciós reflexióban átlátszatlan média lehetővé teszi egy egyszerű következtetés: az ilyen reflexiók az optikai rendszerben a lámpatest el kell kerülni.
Matt fény diffúzorok típusai
Az áttetsző optikai anyagokat alapvetően különböző típusú diffúzorok hozhatják be - a tükröződéstől és a refraktív részecskékből. A fényvisszaverő részecskék jellemző népszerű diffúzora a bárium-szulfát. A törésgátló szerek változatosak, általában ezek keresztkötéses akril szerkezetek és alumínium-szilikátok. Az ebben az anyagban használt anyag nehezen tudható. A gyártó helyesen kéri a "konyha" finomságait, és javasolja, hogy megvásárolja a kész anyagot, szükség esetén módosítsa a homályosság mértékét a matt anyag szemcsék átlátszó granulátumokkal történő keverésével.
Egy könnyű hordozót helyezzünk el, a különböző diffúzstípusú matt műanyagból készült termékek ugyanazt a külső megvilágítás alatt is meg lehetnek nézni, azaz azonos átlátszatlan fehér színűek. De érdemes ezeket a termékeket sötét alapra helyezni, mint például a műanyagot, amelynek fénytörő diffúziója sötétebbé válik, vagyis lefedési képessége alacsonyabb.
A műanyagok erőteljesen eltérő fényszórási tulajdonságai. A diffúzor diffúzor, még kis fokú homályosság esetén is nagy fényerejű egyenletességgel rendelkezik. A fényvisszaverő diffúzort tartalmazó műanyagból készült diffúzornak nagyon nagy diffúziós koncentrációja és ennek megfelelően alacsony optikai hatékonysága kell, hogy legyen, hogy teljesen felszínezze a látszólagos fényerőt a felületén. Mérsékelt fokú homályosság esetén az ilyen diffúzoron lévő kép egy puha fényfoltból áll, amelyen világos fényelnyelő diódák jelennek meg. Ráadásul ezen pontok láthatósága szinte független a LED-ek és a szétszórók közötti távolságtól (2.
Ábra. 2. A LED modul dióda állítva különböző magasságúak, és a kilátás a modul a bekapcsolt állapotban a két fajta lencsével egyenletes vastagságú és egységes megjelenést környezeti fényben: a fényvisszaverő (középen) és a refraktív (jobbra) diffusant (a két utolsó a jelenet geometriai képei és a kézi üzemmódban lévő fényképezőgép beállításai megegyeznek)
A fényes foltok elszíneződésének alacsonyabb képessége a felületén a lámpatest optikai hatékonyságának alacsonyabb értékeihez kapcsolódik. Ennek oka az átlátszatlan diffúzor részecskéinek sugarainak több reflekciója - minden visszaverődéshez kis felszívódás társul. A diffúzor fénytörő részecskéi abszorpció nélkül tükröződnek és megtörik.
Sajnálatos látni a hagyományos lámpatesteket a boltokban, az izzó matt burkolatát, amelyben fehér fényű réteg van a plafonon belül. De a piacon már jól megválasztott fényelnyelő anyaggal ellátott LED-ek már megjelennek.
A fényáramlás veszteségének leküzdése a lámpatest belsejében
A fényszórók műanyag felületén leereszkedő fénysugarak áthaladnak a közegfelületen, és részben visszavezetik (1. ábra) a Fresnel-formuláknak megfelelően (3. Még egy átlátszó műanyag lemezre merőleges csepp esetében a fényáram körülbelül 4% -a tükröződik. Minél nagyobb az előfordulási szög, annál nagyobb a visszavert fény frakciója.
Ábra. 3. A tükröződés a határ között a média esemény különböző szögekben összhangban Fresnel képletek (piros görbe mutatja teljes visszaverődés, a bal oldali pont, amelyhez az összes görbék, - 4% a fényáram visszavert lapból átlátszó műanyag beeső derékszögben)
A világítótesteket általában csak derékszögben vizsgálják a fényáteresztés szempontjából, de ezeknek a méréseknek az eredményei használhatatlanok. A gyakorlatban a diffúzor alatt általában van egy LED koszinuszos KSS-vel, vagyis a gerendák a szétszórón minden szögben 0 és 90 ° között esnek.
Ezenkívül (4. Ábra) a fény több reflekciót tapasztal a szétszórón belül, ami mindkét média interfészen tükröződik.
Ábra. 4. Többszörös visszaverődés, amikor egy fénysugár áthalad egy lapos átlátszó műanyag lapon
Könnyű kiszámítani, hogy a LED-től a koszinuszos KCC-vel mért fényáram mennyisége különböző szögben esik a diffúzoron, számolja és összegzi a teljes reflexiót. A PMMA, amelynek a törésmutatója n = 1,49 teljesen visszavert fényáram 15,3% polisztirol és polikarbonát, amelynek a törésmutatója n = 1,59 összeget 17,7%. Ezek jelentős értékek, különösen, ha úgy gondoljuk, hogy ez egy optikailag átlátszó sík anyag. Ha a III. Típusú rajzot sík áttetsző plafonnal látja el, akkor a visszavert fény töredéke tovább növekszik.
Ha a lámpatest belső felülete fekete volt és abszorbeálta az összes ráeső fényt, a lámpatest optikai hatékonysága átlátható buborékkal 82-85% lenne. Általában azonban a lámpatest belső felületének átlagos reflexiós tényezője 50-90% tartományba esik. És a visszaverődő fény egy része, miután új reflexiós sorozatot készített, még mindig elhagyja a lámpát (5.
Ábra. 5. piros pont látható sematikusan LED sárga nyilak - fényáramokra elkövetése reflexiók belsejében a lámpát, és részben kiemelkedik a lámpa részben felszívja a belső felületek
Az egyszerűség kedvéért, számítások feltételezik, hogy a teljes belső felületét a lámpa síkjával párhuzamosan a lencse és a matt, vagyis fény hatására, hogy azt bármilyen helyen bármilyen szögben visszaverődik a koszinusz KCC. És kiszámítjuk a lámpatest optikai hatékonyságát a belső felület átlagos fehérségének különböző értékeire (6. ábra). Úgy tűnik, hogy a fehérség 10% -os növekedése csökken
2%. Ez jelentős, de az átlátszó buborék alatt lévő reflexiós együtthatók rendkívül magas értékei esetén nincs értelme a harcban.
Ábra. 6. Az optikai rendszer hatékonyságának függvénye átlátszó, lapos műanyag lapból, a lámpatest belső felületének átlagos fényerejétől
A matekszórók munkáját az első megközelítésben az 1930-as években létrehozott Kubelka-Munk-elmélet [1] írja le. az újságpapírok optikai tulajdonságainak előrejelzésére és a K / S. abszorpciós és szórási együtthatók arányára. Ennek az elméletnek megfelelően a fény, amely az anyagvastagságot alkotó számtalan vékony rétegre esik, részben felszívódik, részben átmegy és részben eloszlik az ellenkező irányba. Egy kellemes pillanat az, hogy a sikertelen sugárzásokra merőleges irányban történő szóródás figyelmen kívül hagyható, és nem számolható. A nem könnyű Kubelka-Munk egyenletek lehetővé teszik számunkra, hogy megbecsüljük a fény teljes frakcióját, amely áthaladt benne egy zavaros közegben, és az ellenkező irányba szétszórva.
Sajnos a világítótestek modern gyártói - a nyomtatókkal ellentétben - nem eléggé pontosan mérik termékeik jellemzőit, és nem adnak K / S-et vagy egyéb olyan paramétereket, amelyek lehetővé teszik számítások elvégzését. Ezért a fénytechnika területén a Kubelka-Munk elmélet csak a terminológiában és a módszertanban hasznos. De ez elég ahhoz, hogy a szükséges következtetéseket levonja: a modern, átlátszatlan fehér műanyagok optikailag vastag rétegei 80% -ot tükröznek. 90%, ami megfelel a K / S. abszorpciós és szórási együtthatók rendkívül alacsony arányának. Az optikailag vékony fehér műanyag réteg átlátszó, és diffúzor, amely sokkal kisebb, mint az optikailag vastag réteg. A keverés, amikor ugyanolyan minőségű fehér és átlátszó műanyagot öntünk, arra a tényre vezet, hogy az optikailag vékony réteg szerkezetileg erős réteg lesz, amely több milliméter vastag. Ez egy könnyű diffúzor, elhanyagolható belső felszívódással. Következésképpen a tipikus matt szétszórón belüli felszívódás elhanyagolható!
Az ellentétes irányban szétszórt fényáram frakcióját becsülhetjük, ismerjük az optikai rendszer hatékonyságát és a belső felületek fehérségi fokát a diagram segítségével (7. Megmutatja a lámpatest optikai hatékonyságának értékeit a felületi fehérség minden értékére, valamint a diffúzort 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 és 99% -ban a teljes reflexió és szórás értékeire. A tipikus hatékonysági értéket 65% -os opál diffúzorral és 75% -os belső felületek fehérségének becslésével 70% -os visszafele visszaverődéssel és diszperzióval rendelkezünk.
Ábra. 7. ábra: Az optikai rendszer hatékonyságának függvénye a lámpatest belső felületének átlagos fényerősségén és a fényáram arányában, amely visszaverődik és szétszóródik a hátoldalon egy matt diffúzorral
Ez a nagy fényáram a lehető legkényelmesebb, hogy kiváljon a lámpatestből, növelve a belső felületek fehérségét. A grafikonok azt mutatják, hogy a fehérség 10% -os növekedése a diffúzor alatt 10-15% -os hatékonysági változást eredményez. Minél nagyobb a diffúzor homályossága, annál nagyobb a belső felületek fehérségének szerepe. A fehérség növekedésével pedig minden további 1% -os növekedés hatása növekszik. Van valami, amiért harcolni kell!
A fénydiffúzor geometriájának szerepe
Növelje a fényberendezés kimeneti lyukának egyenletességét azáltal, hogy növeli mind az alacsonyabb teljesítményű LED-ek számát, mind a LED-ek és a diffúzor közötti távolságot. Legalább ezt a távolságot nem lehet kevesebb, mint a LED-ek közötti távolság. A nagyobb távolság azt jelenti, hogy a fényerõ egyenletesebb, és így csökkenti a szétszóródás mértékét és a fényveszteséget, minden más dolog egyenlõ.
Az ígéretes kombináció a matt anyag és a fényszóródás felületi textúrája ígéretes. Ki mondta, hogy ha a felületen prizmák vagy félgömbök alakúak, akkor a diffúziós anyagnak átlátszónak kell lennie? A szőnyegképző anyag hozzáadásával egyedülállóan javítható a kifolyó fényességének megjelenése és egyenletessége, és ez a következő lépésben lehetővé teszi a diffúzor koncentrációjának és a bélyegzett minta mélységének csökkentését.
Bizonyos esetekben a szétterítõ lapos alakjától el lehet tekinteni, és az optikai hatékonyságnak az átlátszatlan felületek csökkentésének köszönhetõen a fényerõ tükrözõdésének jelentõs növekedését okozhatja. Az 1. ábrán. A 8. ábra egy sikeres alakú szétszórót mutat be - ebben a visszavert és szétszórt hátsó fényt leginkább nem átlátszó fényvisszaverőkre, hanem ismét diffúzorra küldi. A lámpatest optikai rendszerének hatékonysága 90% -os, ami elérhetetlen ideális sík lámpatestekhez, ugyanolyan homályos diffúzorral.
Ábra. 8. Ennek a lámpának az optikai rendszerének hatékonysága 90% -os, ami lehetetlen egy sík lámpa alakban, ugyanolyan mértékű homályú diffúzorral
A fényerő egységességének ellenőrzése
Annak érdekében, hogy megfeleljen az 5000 cd / m 2 teljes fényerősségének legcsúszabb követelményeinek is. A fényáram 1 lumenére vonatkoztatva körülbelül 1 cm2 legyen a szétszóródási terület [2]. Egyes lámpáknál a szétszóródási terület nagysága kisebb, mint ez a normál érték, és az általános fényerő ugyanaz a magasabb. Ilyen esetekben a lumineszcencia heterogenitásának mértéke vak szemmel nem különböztethető meg, a szétszóródás egyenletesen világosnak tűnik. De ez nem jelenti azt, hogy egy ilyen döntés elfogadható: egy vakság nem lehet sem cél, sem eszköz a világítóeszköz fejlesztésében. A nagy szórású fénysugár lumineszcenciájának heterogenitásának képét kiemelkedővé válik, ha védő vörös szemüveget használ [3] vagy vakító diffúzor helyett az ablaküvegre való visszaverődését.
irodalom
Egyéb témák ebben a témában:
Ha bármilyen pontatlanságot észlel a cikkben (hiányzó rajzok, táblázatok, megbízhatatlan adatok stb.), Kérjük, értesítsen minket. Adjon meg egy linket az oldalhoz és írja le a problémát.