Случай 1 — Распределительная линза типа 5 на проезжей части (широкая круглая оптика с заполненным гелем зазором между светодиодом и линзой)

На рис. 5 показаны очень значительные отклонения луча между измеренными (синий) и смоделированными (красный) данными для типа 1 модели, особенно в верхнем диапазоне углов. Это критическая часть луча для этого типа оптики, поскольку цель состоит в том, чтобы направить как можно больше света чуть ниже угла отсечки 80 градусов.

Случай 2 — Распределительная линза типа 5 на проезжей части (широкая круглая оптика без геля)

Различия между характеристиками моделей типа 1 и типа 3 не так велики, как в первой оптической системе, но модель типа 1 на рис. показывают смещение угла луча вверх и значительно больше света непосредственно под светильником. Точное предсказание пикового вертикального угла в распределении интенсивности является еще одной важной проблемой для линз этого типа. На рис. 8 показаны более точные общие формы луча, а также пиковые углы луча.

Случай 3 — линза среднего луча (с зазором между светодиодом и линзой, заполненным гелем)

Этот случай иллюстрирует, насколько существенными остаются различия между двумя типами моделей, когда между светодиодом и линзой используется гель даже в гораздо более узком пространстве. распределение луча. Более высокая интенсивность, наблюдаемая в центральной части луча с использованием модели типа 1 на рисунке 9, является результатом дополнительных люменов, которые не были направлены к более высоким углам в распределении, которому они принадлежали. Результаты модели типа 3, показанные на рисунке 10, показывают гораздо более близкую форму луча во всем диапазоне углов в этом распределении.

См. рисунок 5

См. рисунок 6 (см. журнал LpR)

См. рисунок 7 (см. журнал LpR)

См. рис. 8 (см. журнал LpR)

См. рисунок 9 (см. журнал LpR)

См. рисунок 10 (см. журнал LpR)

Резюме

Три представленных случая показывают, что существуют значительные различия в смоделированных результатах в зависимости от используемого метода моделирования источника. Эти результаты показывают, что модель типа 3 более точно соответствует измеренным характеристикам, чем модель типа 1, как для объективов с широким, так и со средним лучом. Различия максимальны, когда между светодиодом и линзой используется гель, соответствующий преломлению. Основные причины этого заключаются в том, что в дополнение к проблеме, с которой сталкиваются модели Типа 1 при создании точных трехмерных точек излучения лучей, все их цифровые изображения, показывающие светящийся вид источника, измеряются в воздухе. Когда между светодиодом и линзой используется гель, свет никогда не выходит из первичной линзы светодиода в воздух, поэтому измерения неуместны. Поскольку модели типа 3 включают геометрию линзы, материал можно просто изменить, чтобы учесть интерфейс стекло/гель вместо стекла/воздуха.

Второй набор данных показывает, что модель типа 1 работает лучше, когда нет геля, но не превосходит модель типа 3. Оптика с более широким лучом более чувствительна, чем оптика с более узким лучом, к тому, сколько именно света направляется на каждую часть линзы. По мере того, как луч становится уже, больше света направляется под теми же углами в луче, и различия в количестве света, посылаемого на каждую часть линзы между симуляцией и физической реальностью, становятся менее важными.

При выборе между моделями источника типа 1 и типа 3 для одного и того же светодиода модель типа 3, скорее всего, даст более точные результаты, особенно по мере расширения луча. Если между светодиодом и линзой используются гели, то модели типа 1 не следует использовать, поскольку измерения, на которых они основаны, не подходят для этой ситуации.

Светодиодная оптика — оснащенная светодиодами

Основная функция фар аварийного автомобиля — привлекать внимание. Если вы находитесь на месте аварии или несете тяжелый груз и вам нужно расчистить дорогу, чем больше шансов быть замеченным, тем лучше для всех участников. Вот почему вам нужно понимать, что в рамках светодиодной технологии существуют разные типы классов освещения, которые отвечают на вопрос «Как работают аварийные огни?», и они полезны по-разному.

Два основных класса аварийного освещения делятся на (1) первичную и вторичную оптику со светодиодными линзами, отражателями или TIR (полный внутренний отражатель) или (2) линейную оптику. Знание того, в каких ситуациях вы будете использовать светильники, сильно повлияет на ваши решения о покупке и установке. Каждая разработка имеет свои сильные стороны и ограничения.

Чтобы понять влияние освещения и понять, почему вам следует перейти на светодиодные лампы, вам нужно начать с самих светодиодов. Светодиод означает светоизлучающий диод. Диод — это просто полупроводник, обеспечивающий поток энергии только в одном направлении, и в случае со светодиодом он излучает свет. Небольшой защитный купол над диодом в светодиодной лампе является основной оптикой, функция которой состоит в том, чтобы направлять выходной сигнал и создавать форму света, исходящего от маленького диода.

Свет, исходящий от светодиода только с основной оптикой, в основном слишком широк для любого сфокусированного использования, поскольку он теряет свою интенсивность на расстоянии. По этой причине многие продукты светодиодного освещения изготавливаются с вторичной оптикой светодиодного освещения, такой как линзы, отражатели или оптика TIR. Все они служат для сбора света от диода и увеличения его интенсивности по направлению к цели.

По сравнению с лампой накаливания, которая освещает 360 градусов, светодиоды фокусируются направленно, освещая максимум 180 градусов. Конструкция светодиодов состоит в том, что диод состоит из одного или нескольких кристаллов, установленных на теплопроводящей поверхности. Первичная оптика содержит диод и отражает свет до 180 градусов.

В светодиоде первичная оптика или корпус предназначены для создания определенного пространственного распределения, то есть того, сколько света распространяется из центра. Пространственное распределение измеряется от центральной точки вашего направления света, поэтому чем больше процент, тем шире распространение луча света. Если светодиод рассчитан на 135 градусов, свет будет рассеиваться под углом 67,5 градусов в обе стороны от центра. Но то, что он рассчитан на 135 градусов, не означает, что у вас будет одинаковая сила света по всему лучу. На самом деле, вы потеряете световой поток, поскольку свет распространяется от центра. Это связано с тем, что светодиод излучает 100% своей относительной силы света вдоль центральной оси. Свет будет уменьшать интенсивность по мере продвижения по сторонам от вашего луча света. Чтобы уменьшить потери света дальше по спектру, необходима вторичная оптика для усиления яркости в направлении фокуса от светодиода.

Вторичная оптика используется в светодиодной установке для коллимации лучей света, что означает преобразование их в контролируемый параллельный луч, который обеспечивает полную интенсивность в нужной области. Использование лучей в одном направлении позволяет свету быть наиболее сильным вдоль центральной оси, давая вам больше энергии там, где вам это нужно. Если вы остановились на прямом участке шоссе и хотите привлечь внимание проезжающих мимо автомобилистов, светодиодный фонарь с хорошо продуманной вторичной оптикой обеспечит самый длинный луч в любом направлении, в котором вы его направите. Есть два распространенных способа проектирования вторичной оптики; с отражателями или оптикой TIR.

являются менее дорогим вариантом вторичной светодиодной оптики, поскольку их производство дешевле, чем TIR. Хотя у них есть свои ограничения, они легко реализуются и иногда могут использоваться для добавления различных светофильтров или даже рассеянного света от источника света. Насколько хорошо они коллимируют световой луч, зависит от формы и текстуры каждого отражателя. Тем не менее, фактический размер источника света часто может ограничивать оптические возможности, и большая часть световых лучей, исходящих из центра, выходит за пределы рамки, даже не касаясь отражателя. Даже с узкой отражающей системой это означает, что значительное количество света выходит за пределы цели, что приводит к потере светового потока и иногда создает нежелательные блики.

С усовершенствованием более мощных светодиодных излучателей потребовалась система для коллимации света в виде более плотного, более прямого луча к цели, устраняющего как можно больше световых отходов. Линзы или оптика TIR были введены для создания узкого светового потока, который проецирует свет на большое расстояние с большой интенсивностью и создает минимальные блики.

Подобно фонарику, диод расположен в центре конусообразного отражателя. Рефлектор улавливает весь рассеянный свет и фокусирует его вперед к цели. Подобно лучу фонарика в темноте, оптика МДП создает длинную и узкую траекторию света. Для распространения луча по более широкой области вертикальные ребра на внешней стороне линзы рассеивают свет по горизонтальной оси. По большей части эта область охватывает только около 30-50 градусов максимальной интенсивности; затем яркость значительно падает. Сигнал все еще может быть виден, но эффективность вашей сигнальной лампы значительно снижается. По сути, у вас очень мощный сигнал в узкой, далеко идущей полосе света и очень плохая видимость вне оси.

И последнее, что нужно помнить, это то, что отношение размера светодиода к размеру оптики будет определять угол луча. Это означает, что если вам нужен узкий луч от вашего светодиода, для этого потребуется излучатель меньшего размера или оптика большего размера. Меньшие излучатели будут ограничивать выходную мощность светодиода, в то время как большая оптика расширит возможности литья под давлением внутри отражателя.

(COB) предлагает множество преимуществ по сравнению со стандартной установкой светодиодов. По сути, COB состоит из нескольких светодиодов, соединенных непосредственно с подложкой для формирования единого модуля. Отдельные чипы могут быть установлены таким образом, чтобы они занимали меньше места и излучали наибольший потенциал, который может предложить светодиодный чип. Это отличается от традиционной установки, так как, когда они включены, они больше похожи на панель освещения, чем на несколько отдельных источников света.

Поскольку он упакован с несколькими чипами, свет, излучаемый системой COB, будет иметь большую интенсивность и световой поток на квадратный дюйм. Для каждого светодиодного чипа требуется меньше компонентов, поскольку для питания нескольких диодных чипов, в которых он находится, требуется одна цепь всего с двумя контактами. За счет уменьшения количества компонентов и отказа от традиционной упаковки структуры светодиодного чипа устройство может даже снизить тепловыделение, выделяемое каждым светодиодным чипом.

Еще одним преимуществом COB-светодиодов является отсутствие необходимости в точечной пайке отдельных светодиодных чипов, поскольку каждый чип монтируется непосредственно на подложку. Чем меньше точек сварки требуется, тем ниже частота отказов.

Часто проблема со светодиодами, потери света значительно снижаются с помощью светодиодов COB, а угол обзора может быть увеличен, поскольку линзы и другие традиционные компоненты упаковки светодиодов больше не нужны и исключены из конструкции.

Если ваша установка или потребности светодиодного освещения требуют максимальной интенсивности прямого света (например, на прямом участке шоссе), лучшим выбором будет оптика, разработанная TIR и использующая технологию COB. Но что делать, если вас остановили на перекрестке? Или если вашему аварийному автомобилю необходимо припарковаться под углом к ​​встречному движению? При горизонтальном разбросе всего около 40 градусов линзы МДП значительно снижают боковую видимость. В этих и других ситуациях вам понадобится решение, позволяющее излучать свет с более широким пространственным распределением, чтобы предупреждать или привлекать объекты, находящиеся не под центральным углом.

Если вам нужно расширить диапазон вашего сигнала по горизонтальной оси, линейная оптическая технология предоставит вам линейный свет, который можно увидеть практически из любой точки спектра. Это достигается путем окружения всех светодиодов оптическим отражателем, который улавливает свет от всех светодиодов, а не от каждого отдельного светодиода в конструкции TIR. Кроме того, коллиматор удален, так как единственный узкий фокус света больше не является объективом. Дизайн заменен на гладкую линзу на поверхности и отражатель овальной формы вокруг всех имеющихся светодиодов.

Этот дизайн создает систему, в которой линейный свет направлен так, чтобы сфокусироваться на узкой горизонтальной плоскости под очень широким углом. Некоторая линейная оптика может достигать видимости до 180 градусов, что делает ее очень востребованной в приложениях под разными углами.

Недостатком линейной оптической технологии является то, что, распространяя свет по более широкой области, чем TIR, она теряет мощность сигнала на расстоянии. В результате сигнал не будет виден до тех пор, пока объект не окажется ближе, чем если бы вы использовали свет на основе TIR. Кроме того, поскольку этот тип оптики создает большее рассеивание света, он потребляет больше энергии. Блок МДП будет сильнее, чем линейный светильник с таким же количеством светодиодов и равной мощностью.

Линейная оптика хорошо работает во многих ситуациях, поскольку луч виден практически с любого направления, куда направлен свет. Аварийные, коммунальные, строительные или другие транспортные средства, использующие аварийное освещение, которые будут находиться в опасности на городских улицах или вблизи опасных перекрестков, обнаружат, что линейная оптика будет работать лучше всего, чтобы их сигнал был виден. Линейные фонари в передней и задней части автомобиля обеспечивают видимость под более широким углом, а добавление линейных фонарей для поверхностного монтажа вдоль бортов автомобиля еще больше улучшит видимость сбоку.

Сегодня многие производители используют поликарбонат в своих осветительных приборах. Поликарбонат представляет собой гибкий пластик, из которого можно формовать тонкие рассеивающие линзы с прозрачностью и чистотой 90%. Использование поликарбоната повышает производительность, пропуская свет с максимальной эффективностью практически во всех световых приложениях.

Используя высокопрозрачные смолы, дизайнеры могут формировать светоотдачу благодаря исключительной пластичности материала. В отличие от хрупкого и негибкого стекла и акрила, поликарбонат можно использовать для создания небьющихся линз, корпусов и покрытий, что придает ему превосходную ударопрочность и гибкость дизайна без потери прозрачности. Его можно заставить излучать светодиодный свет прямым лучом, как в системе МДП, или он может преломлять свет в линейной форме.

Чтобы решить, какой тип фонарей вам нужен, вам нужно будет рассмотреть их конкретное назначение. Как будет использоваться ваш свет? Где он будет размещен или установлен? Чего вы хотите добиться с помощью света? Эти и другие вопросы следует учитывать для достижения максимального удобства использования и функциональности. Вооружившись знаниями о том, как работают технологии систем освещения, вы должны лучше понимать, как вы можете использовать эту информацию, чтобы сделать выбор освещения, соответствующий вашим потребностям.

• Фары на основе TIR лучше всего подходят, если вы хотите добиться максимальной яркости в одном направлении. Они полезны в передних приложениях за решетками или в задних приложениях для сигнальной световой полосы. Интенсивная вспышка яркого концентрированного света позволит вас увидеть издалека.
• Линейная оптика наиболее полезна для максимальной видимости под гораздо более широким углом.