Как равномерно осветить участок поверхности белым светодиодом, Нужна линза, отражатель и т.д. Опции

[alexvu]

Здравствуйте.
Нужна линза или отражатель со специальной формой.
Есть ли что-то готовое или легко изготавливаемое?
Или какие вообще существуют подходы к данной задаче?

Белый светодиод, например типа "пиранья" (точечный) расположен, например, в 10 см от плоской поверхности.
Требуется осветить им участок размером примерно 2х2м, расположенный _сбоку_ от источника (т.е. источник находится на краю освещаемого участка).
более-менее равномерно, т.е. чтобы не было более яркого пятна под источником и снижения яркости по мере удаления.
Форма освещенного пятна не очень важна (сектор, квадрат, эллипс и т.д.), главное - чтобы мощность распределялась по пятну более-менее равномерно.
Не должно быть значительного излучения в других направлениях, т.е. более 90% мощности должно приходить на плоскость, в том числе 70% - на освещаемый участок.

[ikm]

Попробуйте рассеять свет через матовое стекло, тогда будет равномерно.

[варп]

alexvu, ну вот опять миллион букв, вместо одного рисунка, поясняющего, чего Вы хотите....
И посмотрите уже - как равномерно засвечивают экраны в LCD телевизорах... Зачем с нуля велосипед-то рожать?

[rx3apf]

По опыту, "линзованные" светодиодные фонарики (плоско-выпуклая линза) дают визуально неплохую равномерность пятна, но с хроматическими "артефактами" по краям. Но пятно круглое, как и сама линза.

[Baser]

Нужна линза или отражатель со специальной формой.
Есть ли что-то готовое или легко изготавливаемое?
Или какие вообще существуют подходы к данной задаче?

Как бывший фотолюбитель, скажу что такая штука была во всех фотоувеличителях в составе конденсора.
Вам нужна только асферическая линза для создания параллельного пучка света и матовое стекло.

з.ы. ну, возможно и коллиматор для вырезания центральной части потока

[alexvu]

[attachment=111834:20180330_161248.jpg]

alexvu, ну вот опять миллион букв, вместо одного рисунка, поясняющего, чего Вы хотите....
И посмотрите уже - как равномерно засвечивают экраны в LCD телевизорах... Зачем с нуля велосипед-то рожать?

Вот, примерно такое расположение.
Экраны - это совсем другая ситуация, их засвечивают со всех сторон, а большие - прямо источниками, расположенными по всей плоскости, да и там всегда есть всякие светораспределяющие слои.
А тут точечный источник, сбоку от плоскости, устройство и материал которой задаем не мы.
По этой же причине не подходят схемы обычных светильников и коллиматоров.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ikm]

Только сейчас понял по рисунку, что вам надо 2х2 метра, а не миллиметра. Тут как минимум надо брать квадратный источник света. Их довольно много.
А далее определиться, сколько в цифрах надо обеспечить неравномерность. Так как у вас источник находится под углом и на не большом расстоянии, то если измерять приборами, то градиент будет большой, а оптика слишком дорогая.
А если на глаз, то сильно не парьтесь, он усреднит. Две простых сферических линзы вам должны помочь.

[варп]

....А тут точечный источник, сбоку от плоскости, устройство и материал которой задаем не мы.

...Не могу не спросить - а тогда Ваша-то роль какая?
Я не буду спрашивать кому и зачем оно надо... Интересно другое - Вы уверены, что задача в данном виде имеет простое решение? А если оно не простое, оно действительно так сильно надо? Любой ценой?
------------

------------
https://www.google.kz/search?q=%D0%BE%D1%81...pr=1.25#imgrc=_

Сообщение отредактировал варп - Mar 30 2018, 14:59

[alexvu]

...Не могу не спросить - а тогда Ваша-то роль какая?

Ну осветитель же сделать.

Интересно другое - Вы уверены, что задача в данном виде имеет простое решение? А если оно не простое, оно действительно так сильно надо? Любой ценой?

Не обязательно простое, например, какая-то серийно выпускаемая хитрая линза из дешевого пластика.
Обязательно надо дешевое, лучше всего готовое, возможно я про него просто не знаю.
Иначе нет смысла в это играть.

з.ы. Осветители рекламных щитов выносятся на расстояние, сравнимое с размером освещаемой области, так что это не мой вариант.

А если на глаз, то сильно не парьтесь, он усреднит. Две простых сферических линзы вам должны помочь.

Все же хотелось, чтобы освещенность в ближней и дальней областях отличались не в 10 раз (как при обычном светильнике), а хотя бы в 1.5-2 раза. И чтобы не было яркого пятна рядом со светильником.

[Ga_ry]

Стоит посмотреть в сторону светодиодных проекторов. Там после светодиода ставится линза френеля, которая собирает световой поток в параллельные лучи на матрицу, а за ней уже объектив.
Все есть на Али, продавцы помогут подобрать линзу под имеющийся светодиод, если с ними списаться.
У проектора равномерность освещенности по поверхности неплохая.

[Plain]

Не понятно, навязан ли ещё и источник заказчиком, но в любом случае его сперва надо однозначно закрепить, затем на его выходе поставить плёночный фототрафарет и после него рассеиватель — сперва поставить трафарет с пятью реперами, затем люксметром, помещённом в плоскости требуемой поверхности, привязать их к этой поверхности, затем убрать реперы и снять люксметром градиенты по всем осям, сосканировать трафарет с реперами, нарисовать с привязкой к нему градиенты в Illustrator'е, вывести файл в pdf и распечатать его на фотопринтере в ближайшей допечатной конторе.

Под реперами подразумевается первая попавшаяся плёнка с пятью светонепроницаемыми наклейками на ней. Если время и деньги позволяют, лучше его нарисовать и распечатать на фотопринтере, тогда сканировать, привязывать и, соответственно, терять точность не придётся.

P.S. Для катетов 10 см и 2,8 м потребуется ну очень крутой градиент, охренительно яркий светодиод типа "миллиард пираний" и скорее всего принудительное охлаждение всего этого добра. А ещё, если левая нога заказчика когда-нибудь вздумает заменить материал поверхности на с другим коэффициентом шероховатости, всё поплывёт.

[alexvu]

Трафарет поглощающий не годится, т.к. он съест много мощности.
При этом идеальная равномерность не требуется.
Идея была именно о какой-то специальной линзе или отражателе.
Например, если бы было много источников или линз: для ближней зоны - с более широким лучом, а для дальней - с более узким, чтобы в результате давать одинаковую освещенность.
Вот и вопрос, можно ли совместить это в одной, например, хитрой линзе?

[Herz]

Нет, чудес не бывает. Это должна быть настолько "хитрая линза", что дешёвым решение никак не получится. Если бы такая "хитрость" существовала, никто бы не заморачивался с подсветкой и баннеров, и больших ЖК-панелей. Кроме того, не забывайте о хроматической аберрации, "хитрая линза" запросто испортит вам цветовую равномерность.

[Plain]

съест много мощности

Данное изменение ТЗ поступило только что, а оригинальную его версию предложенное решение выполняло полностью — вполне можно было бы решить задачу сегодня, до обеда и за карманные деньги.

[Baser]

Не обязательно простое, например, какая-то серийно выпускаемая хитрая линза из дешевого пластика.
Обязательно надо дешевое, лучше всего готовое, возможно я про него просто не знаю.
Иначе нет смысла в это играть.

Все же хотелось, чтобы освещенность в ближней и дальней областях отличались не в 10 раз (как при обычном светильнике), а хотя бы в 1.5-2 раза. И чтобы не было яркого пятна рядом со светильником.

IMHO, теоретически наверно возможно исходя из излучаемого потока, точки закрепления источника и геометрии поля освещения, синтезировать асферическую линзу с изменяющейся кривизной по двум осям Х и У. Чтобы она выравнивала световой поток, доходящий до цели в различных точках.

И потом заказать прессформу и отливать их в фирме, занимающейся изделиями из оптических пластмасс.
Но это будет только для конкретной геометрии и источника света.
И дешево это будет только при большой серийности.

Подобрать что-то серийное вряд ли возможно. Только если кто-нибудь уже сделал все вышеперечисленное. Но тогда легче купить готовое

[k155la3]

. . .
Белый светодиод, например типа "пиранья" (точечный) расположен, например, в 10 см от плоской поверхности.
Требуется осветить им участок размером примерно 2х2м, расположенный _сбоку_ от источника (т.е. источник находится на краю освещаемого участка).
более-менее равномерно, т.е. чтобы не было более яркого пятна под источником и снижения яркости по мере удаления.
. . .

В тех.док на светодиод посмотрите диаграмму направленности - распределения мощности излучения в 3D.
Для такого освещения у Вас получится очень острый угол освещения на границах освещаемой области, и КПД для перпендикулярного "просмотра" к освещаемой плоскости будет очень малым. (или же надо использовать спец. экран из нанотехнологий).
Просто-быстро такую задачу не решишь. Найдите каконибдудь CAD для оптики, в нем сделать модель.
Я бы ориентировался не на линзу, а на металл. систему зеркал (набор отражающих плоскостей, под разными углами и разного размера).
("табличное" задание распределения мощности изулчения). Впоследствии - можно штамповать с одной формы пластиковые отражатели, как в автооптике.

[bravissimo]

[attachment=111834:20180330_161248.jpg]


Вот, примерно такое расположение.
Экраны - это совсем другая ситуация, их засвечивают со всех сторон, а большие - прямо источниками, расположенными по всей плоскости, да и там всегда есть всякие светораспределяющие слои.
А тут точечный источник, сбоку от плоскости, устройство и материал которой задаем не мы.
По этой же причине не подходят схемы обычных светильников и коллиматоров.

устройство и материал которой - это про поверхность?
Ежели да, считайте равномерно белой диффузно рассеивающей.
Соввершенно имхо, при таких аппетитах Вы должны прежде всего иметь строго предсказуемую ДН источника, а уже после этого пытаться из нея вылепить желаемую Вам ДН сообразно заявленной Вами неравномерности освещенности.
Посему опять же имхо Вам придется, ежели есть на то стойкое желание, задачу помимо оговоренного выше разбить на две:
-вылепить равномерную ДН из имеющейся
-полученную ДН искажать второй приблудой
И что-то мне кажется, что она, приблуда будет уникальной. Не знаю, водятся ли 3Д принты позволяющие лепить оптические детали?
А так, простыми мерами... сложность оптики проще всего компенсировать сложностью источника. В смысле - набрать достаточную матрицу источников с узкой ДН и приемлемой неравномерностью в пределах максимума своей ДН. Дальше понятно, тупо заполнить поле экрана дискретами до желаемой освещенности в каждой точке. Про то, что можно крутить и яркость дискрета надеюсь не надо оговаривать?
Плюс - простота реализации, минус - необходимость юстировки под частный случай. Правда, ежели онный случай - стандартный де факто, то можно дело поставить на поток и ограничиться юстировкой только головного образца.)))).