Светодиоды вышли далеко за рамки своей первоначальной роли в качестве индикаторов панели. Теперь светодиоды используются в таких приложениях, как фонарики, автомобильные фары и архитектурное освещение. Хотя светодиоды легко доступны, они не очень полезны, если только свет, который они генерируют, можно направить от того места, где он есть, туда, где он должен быть.
Для использования в качестве лабораторных источников часто бывает полезно коллимировать свет от светодиода, чтобы превратить его в «световой луч». Вычисления более сложны при использовании высокихсветодиоды питания для специального или общего освещения.
Определите схему свечения светодиода. Обычно производитель предоставляет как минимум углы расхождения в направлениях x и y.
В качестве примера предположим, что светодиод имеет расхождение 38 градусов по x и 47 градусов по y.
Определите подходящие фокусные расстояния, чтобы получить желаемый размер луча.
Фокусное расстояние определяется формулой f = D / (2 * tan (alpha / 2)), где D - желаемый диаметр луча, а альфа - полная расходимость луча в рассматриваемом направлении.
Для этого примера возьмите желаемый диаметр луча 25 мм. Потом,
fx = 25 / (2_tan (38/2) = 36 мм fy = 25 / (2_tan (47/2) = 29 мм
Установите цилиндрическую линзу с меньшим фокусным расстоянием на ее собственном фокусном расстоянии от светодиода.
В этом примере цилиндрическая линза с фокусным расстоянием 29 мм будет размещена на расстоянии 29 мм от светодиода и ориентирована так, чтобы она фокусировалась в направлении y.
Отметьте учетную карточку с желаемым диаметром луча и убедитесь, что луч остается такого размера на требуемом расстоянии. Отрегулируйте положение линзы так, чтобы луч имел желаемый диаметр.
В этом примере учетная карточка будет иметь круг диаметром 25 мм, а линза отрегулирована так, чтобы вертикальный размер луча оставался как можно ближе к кругу.
Расположите линзу с большим фокусным расстоянием на ее собственном фокусном расстоянии от светодиода.
Например, цилиндрическая линза с фокусным расстоянием 36 мм расположена на расстоянии 36 мм от светодиода и ориентирована так, чтобы фокусироваться в направлении x.
Отрегулируйте положение второй линзы, чтобы оптимизировать коллимацию. Используйте учетную карточку в качестве ориентира.
Чтобы завершить пример, отрегулируйте линзу с фокусным расстоянием 36 мм, чтобы ширина луча оставалась как можно ближе к окружности.
Выберите подходящую пару анаморфных призм. Альтернативой двум цилиндрическим линзам является размещение пары анаморфных призм рядом со светодиодом, которая делает луч циркулярным, выравнивая расходимость в направлениях x и y. Одиночная линза с фокусным расстоянием коллимирует луч.