Leuchtdioden sind weit über ihre anfängliche Rolle als Anzeigeleuchten für Panels hinausgewachsen. Heute werden LEDs für Anwendungen wie Taschenlampen, Autoscheinwerfer und Architekturbeleuchtung verwendet. Obwohl LEDs leicht erhältlich sind, sind sie nicht sehr nützlich, es sei denn, das von ihnen erzeugte Licht kann von dort, wo es ist, dorthin geleitet werden, wo es sein muss.
Für den Einsatz als Laborquellen ist es oft sinnvoll, das Licht einer LED zu kollimieren, um es in einen „Lichtstrahl“ zu verwandeln. Die Berechnungen sind aufwendiger, wenn hoch-Power-LEDs für Spezial- oder Allgemeinbeleuchtung.
Identifizieren Sie das Beleuchtungsmuster für die LED. Normalerweise liefert der Hersteller zumindest die Divergenzwinkel in x- und y-Richtung.
Nehmen wir als Beispiel an, dass die LED eine Divergenz von 38 Grad in x und 47 Grad in y hat.
Bestimmen Sie die geeigneten Brennweiten, um die gewünschte Strahlgröße zu erhalten.
Die Brennweite ergibt sich aus der Formel f = D/(2*tan (alpha/2)), wobei D der gewünschte Strahldurchmesser und alpha die volle Strahldivergenz in der jeweiligen Richtung ist.
Nehmen Sie für dieses Beispiel einen gewünschten Strahldurchmesser von 25 mm. Dann,
fx = 25/(2_tan (38/2) = 36 mm fy = 25/(2_tan (47/2) = 29 mm
Platzieren Sie die Zylinderlinse mit kürzerer Brennweite bei ihrer eigenen Brennweite entfernt von der LED.
Im Beispiel wird eine Zylinderlinse mit einer Brennweite von 29 mm 29 mm von der LED entfernt platziert und so ausgerichtet, dass sie in y-Richtung fokussiert.
Markieren Sie eine Karteikarte mit dem gewünschten Strahldurchmesser und überprüfen Sie, ob der Strahl diese Größe über den erforderlichen Abstand behält. Passen Sie die Position der Linse an, um den Strahl im gewünschten Durchmesser zu halten.
Im Beispiel hat die Karteikarte einen Kreis mit 25 mm Durchmesser und die Linse wird so eingestellt, dass die vertikale Abmessung des Strahls so nah wie möglich innerhalb des Kreises bleibt.
Platzieren Sie die Linse mit längerer Brennweite um ihre eigene Brennweite von der LED entfernt.
Für das Beispiel wird eine Zylinderlinse mit einer Brennweite von 36 mm 36 mm von der LED entfernt platziert und so ausgerichtet, dass sie die x-Richtung fokussiert.
Passen Sie die zweite Linsenposition an, um die Kollimation zu optimieren. Verwenden Sie die Karteikarte als Leitfaden.
Um das Beispiel zu vervollständigen, stellen Sie das Objektiv mit 36 mm Brennweite so ein, dass die Breite des Strahls so nah wie möglich innerhalb des Kreises bleibt.
Wählen Sie ein geeignetes anamorphotisches Prismenpaar aus. Eine Alternative zu zwei Zylinderlinsen besteht darin, ein anamorphotisches Prismenpaar in der Nähe der LED zu platzieren, das den Strahl zirkularisiert und die Divergenz in x- und y-Richtung ausgleicht. Eine einzelne Linse mit der Brennweite kollimiert den Strahl.