Оптические свойства СИД: вопросы освещённости и фокусировки.

Тема в разделе "Свет", создана пользователем TOPWEP, 20 сен 2003.

  1. С светодиодами есть такая принципиальная проблема: проявляется она в естественных пещерах, подземных реках и при волоке.
    Светодиод очень маленький и на небольшом расстоянии от него "световой конус" имеет соответственно небольшой диаметр. В тумане (при большой влажности) этот конус видно непосредственно, и он загораживает всю окружающую действительность. Эффект световой стены.
    Поэтому нужно снижать световой поток непосредственно перед глазами.
    Выхода два: либо рассеивать конус до 50-80грд, либо использовать более крупный источник света, примерно размером с блюдце.
    Для обоих случаев и нужны диоды с широким углом раскрыва луча. Также 8 обычных светодиодов оказываются лучше, чем 1 супер-пупер.
     
  2. Re: Оптическиесвойства СИД: вопросы освещённости и фокусировки.

    Оптика от лампы для светодиода не всегда годится. Оптика от лампового фонаря рассчитана на то что спираль лампы находится в четко определенной точке. Если она не в этом месте, то вместо луча получится хрен знает что. Если даже удастся запихнуть в эту определенную точку этот светодиод, то сложно будет сделать для него эффективный теплоотвод. А без него такой светодиод не сможет долго и ярко работать...
    Еще одно преимущество "светодиодной" оптики - то что она рассчитана на конкретный светодиод и эффективно фокусирует почти весь его световой поток, в то время как в лампочном отражателе около трети этого потока уходит как есть. ИМХО, если использовать отражатель от лампы, то надо попробовать развернуть светодиод задом наперед, т.е. радиатором вперед и установить так, чтобы кристалл был на месте спирали лампы.
     
  3. Re: Оптическиесвойства СИД: вопросы освещённости и фокусировки.

    Вообще кто пользуеться LHXL скажите, пжлст, хватает ли 1Вт люксеона (других нету) чтобы:

    1. Полноценно светить в лесу (так чтобы видно было хотя бы на 50м, естессно когда листва не мешает)
    2. Полноценно светить в пещерах, в т.ч. в больших залах
    3. Вообще со скольки ваттной галогенкой он сравним по светимости? (дотягивает ли хотя бы до 5ваттной?)
    4. При убавлении тока скажем до 40ма он еще горит? (это чтобы не ставить еще кучу мелких диодов а поставить один регулятор)
     
  4. Dhaitya

    Dhaitya Guest

    Re: Оптическиесвойства СИД: вопросы освещённости и фокусировки.

    По вопросам:
    1. Чтобы вас было видно за 50м? Будет. Будет и за 150. (СИД 1Вт, сфокусированный до 10º - LXHL-NWE8 и подобные ему дадут при максимальном токе на расст. 50м освещённость ~0.15Лк, примерно как свет Луны.) Это не будет ярко, но что-то вы разглядите.
    2. В помещениях из-за переотражений от стен общая освещённость может стать в 2-3 раза больше. Чем больше помещение, тем меньше разница.
    3. Сравним? С любой. (Холодно-белый СИД 1Вт ~ галог. лампе 1Вт68; LXHL-LW3C несколько превосходит галог. 5Вт04 (замер проводился с Mag-Lite 6D)). СИД - не чудесные приборы, их КПД среди источников света весьма низок.
    4. Порогового тока у обычных СИД нет - свечение будет и при 40мкА. Вы могли бы спросить - будет ли он при, допустим, 20мА, светить столь же ярко, как некоторый обычный 5 мм СИД при тех же 20мА? Да, будет.

    Далее, чем выше цветовая температура источника света, тем большую чувствительность проявит глаз к этому свету, в определённых пределах. Если сравнить источники равной выходной мощности с 2700º (более жёлтый) и 4200º (более синий), то 2-й, за счёт характеристики человеческого глаза, будет существенно ярче. Возможна субъективная оценка - в ~1.5 раза.
     
  5. Dhaitya

    Dhaitya Guest

    Re: Оптическиесвойства СИД: вопросы освещённости и фокусировки.

    Мы будем говорить только про "свободные", без балластов и преобразователей, лампы. И, поскольку нас интересует их, воспринимаемый глазом, свет, то единицы измерения будут фотометрические.
    СИД: максимальный выход (и отвратительная, ни с чем не сравнимая стабильность) у красно-оранжевой группы - ~55Лм/Вт. Холодно-белые - до 38Лм/Вт. *1
    Люминес. низкого давления: ~80Лм/Вт и падает с температурой и, как следствие, также и с увеличением компактности колбы. *2
    ДРЛ: до 100Лм/Вт. *3
    ДРИ, ДНа: до 140Лм/Вт. *3
    Всеми любимые, но нигде практически не применяемые, ДКс, ксеноновые, никогда не использовавшиеся в автомобильных фарах: до 50Лм/Вт.
    Накаливания:
    Криптоновая, 5Вт04: ~21Лм/Вт. *4
    Пустотная, высокой интенсивности, 0Вт78: до 9Лм/Вт. *5
    Криптоновая, SKPR823, 5Вт28: 15Лм/Вт. *5
    T2-4, ксенон-криптоновая, с галогеновым циклом, 3Вт85: 21Лм/Вт. *5

    *1: данные предоставлены Agilent Technologies и Philips Lighting.
    *2: данные предоставлены Osram.
    *3: справочные данные подтверждены личным опытом эксплуатации.
    *4: данные предоставлены Mag-Instrument.
    *5: данные предоставлены Eveready Battery Company, Inc. под торговой маркой Energizer.


    Заявляемая наработка на отказ у ламп накаливания "фонарного" типа составляет ~10-120 часов. Они очень хрупкие, а галогеновые, из-за высокой темп. пов-сти к тому же представляют опасность в газовых средах. Регулировка яркости  практически невозможна, а уменьшение рабочего тока приведёт к свечению удивительным коричневым светом.
    СИД свободны от перечисленных недостатков.

    Если говорить о стоимости и производительности, то диоды Agilent Technologies & Philips Lighting не хуже и не лучше диодов Osram, Bright Led Electronics Corp. или Vishay Semiconductor GmbH, просто они компактнее пучка 5мм диодов.

    Обратите внимание, кстати, на СИД Vishay в плоских, 7.6х7.6 мм, корпусах с 4-мя выводами: компромисс на полпути к LXHL с точки зрения компактности и мощности при невысокой стоимости; к ним подходят стандартные коллиматоры за 90 руб.
     
  6. Re: Оптическиесвойства СИД: вопросы освещённости и фокусировки.

    Дальнобойный фонарь с переключаемой фокусировкой всегда практичнее, чем плохо сфокусированный, ибо далеко не всегда есть смысл освещать всё вокруг, тратя на это драгоценную энергию. Но иногда нужно и все вокруг осветить...
    Лично мне кажется оптимальныой фокусировка луча в угол порядка 5..10 градусов с увеличением яркости к центру пятна для высвечивания дальних объектов, + 20..30-тиградусный луч для работы в пределах 3-10 метров, + слабый рассеянный свет по бокам(угол до 120 градусов), который обеспечивает нормальную освещенность в ближней зоне(0..3 метра). Причем, есть смысл разделить источники света в фаре на группы (дальний, ближний, средний) и включать их раздельно и в двух(больше не нужно, только путаница будет) режимах яркости каждую.

    Зачем раздельно? Например, в шкунрике дальник и средник лучше выключить, ползти только на ближнике. В средних объемах подземки нужен ближник и средник. В длинных и широких штреках нужен средник и дальник, а ближник уже не очень - чтобы не жрал энергию, его лучше выключить. А по два режима яркости нужно для возможности более равномерной настройки луча под обстановку, а также для экономии электричества.
     
  7. Re: Оптическиесвойства СИД: вопросы освещённости и фокусировки.

    Да, просто так на одних только 5-мм диодах прожектор не сделаете. У меня, правда, фокусировка фары тоже далеко не такая как хотелось бы, но у меня сделано более хитро: ближник - RGB сборка из 15-ти(по 5 шт. каждого цвета, типа для лучшего КПД) штук 5-мм диодов + 8 штук 5-мм белых диодов(для выравнивания спектра RGB сборки), средник - два Люксеона по 0,5 Вт(бывшие 1 Вт, но спаленные и отремонтированные) с фокусировкой порядка 20 градусов, а дальник - 8 штук белых 10-мм диодов с углом 6 градусов.

    Чего можно изменить к лучшему в конфигурации этой фары:
    1 - дальник должен быть ярче - таких 10-мм диодов нужно минимум 20 штук.
    2 - RGB-сборка - не очень удачное решение, ибо сфокусировать одинаково 15 диодов невозможно, получается очень неровный свет. Зато цветные тени придают изображению большую контрастность.
    3- Для RGB-сборки нужны диоды с абсолютно одинаковой фокусировкой, тогда станет возможным их нормально сфокусировать.
    4 - неплохо бы приделать еще один дальник на 3-хваттном Люксеоне с узкой фокусировкой.
    5 - на ближник и средник тоже лучше поставить по 1-ваттному Люксеону с широкой и средней фокусировкой соответственно.
    6 - для фото-видео-съемки ближник и средник надо тоже делать на 3-Ваттных Люксеонах, а то и по два ставить.
     
  8. Re: Оптическиесвойства СИД: вопросы освещённости и фокусировки.

    Как выбрать светодиод при покупке по яркости и фокусировке?
    Купи один и посвети - самый достоверный способ проверки и сравнения характеристик. А продавцам верить нельзя. Мало того что они обманывать любят, так у них порой и достоверной информации нету, а только какие-то слухи. Доверяй но проверяй.
    Только, все-таки, для тестов и сравнения сделайте приспособу, выдающую _стабильные_ токи 2, 5, 10 и 20 мА. Лучше всего тестить на 2 или 5 мА, тогда разница в светоотдаче наиболее заметна. Я за светодиодами всегда хожу с таким тестером, это помогает прямо на месте оценить характеристики светодиодов, а для сравнения я таскаю "эталон" - самый лучший из моих диодов. Например, последние из светодиодов(по 25 рублей), которые я брал для налобника, светят на 2 мА также, как обычные белые за 12 рублей на 20 мА. И угол фокусировки у них при 5 мм диаметра порядка 12-15 градусов, а не 25-30, как у обычных.
    Кстати, есть одна "примета" - у узкосфокусированных диодов передняя часть колбы обычно  не сферическая, а параболическая. То есть, она как бы вытянута вперед. Но, точно определить фокусировку можно только после включения.

    Спектр проверяется по белому листу бумаги на 5..10 мА если вокруг светло(при свете ламп накаливания правильно определить чрезвычайно сложно, лучше это делать при дневном свете), или при 2..5 мА, если темно. Если не найти идеально белых, комбинируйте желтоватые с голубоватыми - в итоге можно получить белый. Еще они не любят ток больше 20 мА. Оптимальный режим для них - 15..18 мА. На 25 мА они через некоторое время отказываются работать, это проверено.
     
  9. Re: Оптическиесвойства СИД: вопросы освещённости и фокусировки.

    Как-то считал по даташитам.
    Люксеоны одноваттные -
    белые - 30-32 лм/вт
    зеленые - 32-36
    синие - раза в два-три меньше
    красные, желтые - те же 30-32
    оранжевые - 40 (!)
    Трехваттные люксеоны менее эффективны, но зато даже по даташитам их можно "разгонять" до 4-5 вт.
    G-nor Electronics GNL-R20-300HPхх (по-видимому, упоминавшиеся здесь "недолюксы"), белые - 25 лм/вт, цветные - почему-то значительно меньше.
    Мощные светодиоды фирмы ProLight Opto - PG1N-ххxx
    Одноваттные:
    белые, зеленые - 32, оранжевые - 50, желтые - 45, красные - 40
    0.7 вт белый - 35лм/вт, остальные - соответственно. Т.е. имеем, что менее мощные диоды более эффективны.
    Попозже посчитаю то же для маломощных сид...

    Update - нашел еще одноваттные СИД Seoul Semiconductors - эффективность белых до 37 лм/вт. Недостаток - светят 70 градусов и шире, неизвестно есть ли родные коллиматоры под них.
    Seoul Semiconductors
    LM520 (20 ma, 15 градусов, warm white) - 42 лм/вт
    LW520 (20 ma, 18 градусов, white) - 45 лм/вт
    Цветные не упоминаю - т.к. у всех большой угол расхождения луча...
     
  10. Re: Оптическиесвойства СИД: вопросы освещённости и фокусировки.

    "Лупить на 300 метров и не жрать батарейки"  ВОЗМОЖНО!!!!!!!!

    Сегодня купил светодиод мощностью 3 Вт с классной оптикой(40 мм в диаметре)! Лупит на сотню метров, дает яркое пятно диаметром около 2 метров. На триста метров пятно метров 5-6 диаметром будет, и послабее. Но тем не менее, даже так освещенность будет достаточной для различения относительно крупных объектов.

    3 таких светодиода - и 100 Вт лимонник отдыхает. А так пока отдыхает только 30 Вт.  ;D
     
  11. Dhaitya

    Dhaitya Guest

    Re: Оптическиесвойства СИД: вопросы освещённости и фокусировки.

    Чудовищная и противоестественная конструкция: тяжёлая и непрочная у основания консоль. Предвижу трудности с закреплением и нестойкость к ускорениям.
     
  12. Dhaitya

    Dhaitya Guest

    Re: Оптическиесвойства СИД: вопросы освещённости и фокусировки.

    Использует. Работает на полном внутреннем переотражении. Крепить порознь, не размыкая соединение СИД-коллиматор.
     
  13. Re: Оптическиесвойства СИД: вопросы освещённости и фокусировки.

    Так, отвечаю по порядку.

    1. Эта линза использует свою боковую поверхность. А точнее, разницу коэффициентов преломления воздуха и материала линзы. Если эту поверхность чем-либо покрыть, то результат будет скорее всего только хуже. Хотя, если ее металлизировать, может даже и лучше будет...

    2. высота всей конструкции = диаметр = 40 мм.
    32 мм померить уже не могу - он уже в фаре.
     

Поделиться этой страницей