Оптика для СИД: рефлектор или коллиматор?

В догонку....
Кривая распределения силы света
В осветительной технике очень важно оценивать общую форму кривой распределения силы света (или КСС). Эта кривая обычно строится в плоскости декартовых или полярных координат. Она характеризует систему в целом и дает представление о работе оптического элемента. Например, она показывает, насколько узконаправлен луч света, будут ли затененные области или какова относительная интенсивность в направлении 0° по отношению к интенсивности при угле 30°. Для симметричной оптики, когда пик светового потока приходится на середину кривой распределения света, угол половинной яркости (FWHM) определяется как угол, при котором интенсивность освещения падает на 50% от максимального значения. Многие производители измеряют также 10% значение, то есть угол, при котором освещение падает до 10% от максимального значения. Это чрезвычайно полезный параметр, особенно для светодиодов с очень узкой областью распределения света. Чем ближе уровни 10% и 50% пикового значения, тем более сфокусирован луч света и тем в меньшей степени он рассеивается на другие области пространства.
Может возникнуть вопрос, почему надо использовать два уровня, 10% и 50%, почему только FWHM недостаточно? Причина заключается в том, что значение FWHM само по себе неоднозначно. Следовательно, использование этого параметра может привести к неверным результатам.
Рассмотрим пример. Пусть у нас есть две линзы (см. рис. 2).




Допустим, линза А имеет относительно плохую оптическую эффективность и, кроме того, сравнительно большая доля света рассеивается за пределы центральной части луча, то есть уровень 10% пикового значения имеет широкий угол. В этом случае форма кривой пространственного распределения силы света имеет характерный вид, когда не наблюдается пика посредине, но форма холма сохраняется. Измерив ширину на половине высоты пика, получаем ± 5°.
Допустим, у линзы В очень высокая оптическая эффективность и точно сфокусированный луч так, что значение 10% имеет малый угол. Как видно из рисунка 2, кривая распределения света для линзы В имеет очень высокий максимум. Однако несмотря на разницу кривых, значение угла FWHM у них одинаково. Как это получается? Совмещая абсолютные (не относительные) кривые для линз А и В, получаем, что линза В дает в 5 раз больше света, чем линза А, а величины углов на расстоянии половинной яркости у них совпадают. Следовательно, нельзя сравнивать линзы только по этому параметру, поскольку он не дает информации о том, сколько света распределяется под определенным углом или на определенной площади. Для объективной оценки нужен еще один параметр, например, ширина пика на уровне 10% от максимального светового
потока.
Tomi Kuntze. октябрь 2009 г.
 
Последнее редактирование:
Так какая-таки эффективность у линз и у отражателей?
Однозначного решения нет, в каждом конкретном случае могут быть и разные решения...%-) важно корректно поставить задачу.:cool:
Одно несомненно....
Размер оптики имеет значение

В общем случае чем больше оптический элемент, тем более высокая у него точность и лучше характеристики


Tomi Kuntze. октябрь 2009 г.
 
Ну давайте попробуем спокойно разобраться в этом вопросе...

Именно!
Мастак давно известен своим настойчивым пренебрежением к периферическому свету, и это, видимо, проецируется на вопросы анализа диаграмм направленности. Бородатые Люксеоны, которые он приводил в пример, рассматривать не стоит, поскольку нынче никто в здравом уме их не использует, а вот внимательное изучение ДН популярных XP-E (только не той, которую он привел в своем посте, а реальной, взятой из даташита) дает пищу для размышлений: если допустить, что часть светового потока, не попадающая в девяностоградусный конус и есть та его часть, что достается рефлектору, то простые математические подсчеты показывают, что даже у "девяностоградусного" диода эта "рефлекторная" часть составляет более половины. А получается так потому, что девяностоградусный конус имеет телесный угол менее одного стерадиана, а на оставшуюся часть полусферы приходится почти 5,5 стерадиан, и, при кажущейся при рассмотрении двухмерной ДН ничтожности периферического светового потока, в действительности все не так паршиво :) В случае с ДН в 120, 140 и 160 градусов часть светового потока, достающаяся рефлектору, превышает его центральный конус уже в разы. А диодов с подобными ДН, несмотря на утверждения Мастака, все-таки большинство. А есть еще и ДН типа batwing, специально заточенная под рефлекторы...
 
Мастак давно известен своим настойчивым пренебрежением к периферическому свету, и это, видимо, проецируется на вопросы анализа диаграмм направленности.... есть еще и ДН типа batwing, специально заточенная под рефлекторы...
Не приписывайте мне свои же "глюки"...
Я в основном занимаюсь разработкой именно фонарей на отражателях, которые и используют более периферийную часть ДН светодиода, но для этих целей, как я уже отмечал, не подходит ни SIDE EMITTING ,ни BATWING, так как боковые пики на графике всё равно не превышают на своих крайних границах 50% отметки более, чем 110 градусов с неравномерностью "рисунка" светового пятна.



Для использования в отражателях нужна диаграмма более равномерная (LAMBERTIAN), но с большим углом раскрытия, для того, чтобы увеличить угол охвата отражателя, но линзы первичной оптики (LAMBERTIAN) не превышают 140 градусов, 160 гр. не пример, почему читайте выше.
Линза с распределением Ламберта (Lambertian). В общем случае дает равномерное распределение, примерно такое же, как и в обычных круглых светодиодах. Как правило, угол излучения у линз Lambertian составляет 100...140°.
Бородатые Люксеоны, которые он приводил в пример, рассматривать не стоит, поскольку нынче никто в здравом уме их не использует, а вот внимательное изучение ДН популярных XP-E (только не той, которую он привел в своем посте, а реальной, взятой из даташита) дает пищу для размышлений:
Мной, в своё время, использовались разные светодиоды и в том числе серия XP-E и именно по приведённому мной "реальному" даташиту, если у вас есть другие данные, приводите их, не стесняйтесь....:cool:
если допустить, что часть светового потока, не попадающая в девяностоградусный конус и есть та его часть, что достается рефлектору, то простые математические подсчеты показывают, что даже у "девяностоградусного" диода эта "рефлекторная" часть составляет более половины.
В том то вся и разница, что вы делаете предположения и допущения, (и смешно сказать... "простые математические подсчёты"), а я ставлю реальные эксперименты и добиваюсь нужных результатов.:-X
А получается так потому, что девяностоградусный конус имеет телесный угол менее одного стерадиана, а на оставшуюся часть полусферы приходится почти 5,5 стерадиан, и, при кажущейся при рассмотрении двухмерной ДН ничтожности периферического светового потока, в действительности все не так паршиво :) В случае с ДН в 120, 140 и 160 градусов часть светового потока, достающаяся рефлектору, превышает его центральный конус уже в разы.
Действительно не всё так "паршиво", только вы в пылу полемики напрочь забыли об интенсивности в этом угле....падающей с удалением к периферии также в "разы".%-)
А диодов с подобными ДН, несмотря на утверждения Мастака, все-таки большинство.
Теоретик вы наш...;-) покажите нам такой свой фонарь на СИД с ДН типа batwing или с углом в 180 градусов, хотелось бы и бимшоты и его характеристики..
 
Последнее редактирование:
Теоретик вы наш...;-) покажите нам такой свой фонарь на СИД с ДН типа batwing или с углом в 180 градусов, хотелось бы и бимшоты и его характеристики..

Насчет "теоретика" - это Вы смело...
Покупатели моих серийно производимых в течение нескольких лет фонарей используют их в видах спорта, предполагающих хорошую общую координацию, для обеспечения которой, согласно медицинским исследованиям, требуется хорошее периферическое освещение, и они не имеют целью освещать дорогу сцукобластерами с почти лазерной диаграммой направленности. Я, в отличие от Вас, не мучаю свой мозг предположениями, а полагаюсь на выбор юзеров, для наиболее въедливых из которых предлагаются на выбор различные модели светового пятна. Практика показала, что наиболее популярны варианты с примерно десятиградусным хотспотом, отбирающим около трети общего светового потока, и широчайшей периферией, причем такой, чтобы яркость экспоненциально убывала от центра вплоть до угла градусов в двести, то есть - пока свет фиксируется боковым зрением.
Получить узкий луч достаточно легко даже в небольших диаметрах морды, в чем я убедился, постоянно экспериментируя с различными типами линз, рефлекторов и их сочетаний (счет вариантов идет на сотни, причем иногда со снятием и перешлифовкой первичной оптики), только требуется это исключительно охотникам с Ганза, а для меня опыты с узконаправленным светом носят исключительно академический характер.
А вообще, - Вам на Ганз нужно. Там ценят сцукобластеры :)
 
они не имеют целью освещать дорогу сцукобластерами с почти лазерной диаграммой направленности.
Давайте уточним, чем для вас является ваше данное ругательное слово..."сцукобластер", диаметр пятна и освещённость с метра и какой при этом ореол, угол и освещённость в нём, :cool: а также какими "энергозатратами" вы этого достигли.
Я, в отличие от Вас, не мучаю свой мозг предположениями, а полагаюсь на выбор юзеров,
Опять свои глюки на чужой счёт? Я не полагаюсь на вкусы "юзеров", мне это не интересно. В моих постах графики, цифры, сравнения... в ваших громкие заявления и одни слова, слова и именно предположения.... Когда не хватает аргументов вспоминают, кто и сколько чего сделал или переходят на личности, всё это не в счёт.. ни в ваш счёт. Вы несколько лет в этом, я же на порядок больше. Оставьте эти "п...меряния", они ничего не доказывают и уж точно, не ведут к истине, а только лишний раз доказывают слабость таких позиций:p
Хотите, чтобы вас понимали, переходите на язык цифр и обоснованных доказательств.:cool:
 
Господа, я с любопытством слежу за вашей дискуссией, но пардон, я уже не сильно понимаю в чем спор?
Спорить по диаграмме направленности и интенсивности? - это все можно высмотреть в даташите.
Замечание к Мастаку - вот вы говорите что давно уже этим вопросом занимаетесь, и говорите про язык цифр и диаграмм, но намного более понятно будет если вы всеже сделаете сравнитеьный анализ ГОТОВЫХ устройств, например вашего интересного фонаря, где вы с одного ватта получаете освещенность на 100 метрах лучше чем например трехватный феникс(пусть будет ТК12 или 20, да всеравно по сути), желательно в том же угле расхождения луча.

То, что размер оптической системы имеет значение, вроде с этим никто не спорит, но делать фонари с огромными отражателями не возможно для широкого рынка, это удел кастома.
 
Господа, я с любопытством слежу за вашей дискуссией, но пардон, я уже не сильно понимаю в чем спор?
... но намного более понятно будет если вы все же сделаете сравнительный анализ ГОТОВЫХ устройств, например вашего интересного фонаря, где вы с одного ватта получаете освещенность на 100 метрах лучше чем например трехватный феникс(пусть будет ТК12 или 20, да все равно по сути), желательно в том же угле расхождения луча.
У предложенного варианта ТК12 в описании нет данных о полученной освещённости с метра и угла "расхождения"...по крайней мере я его нигде не нашёл. Указание же о LED люменах мало о чём говорит, это только данные о применённом светодиоде, но не самом фонаре. Попытаемся хоть что нибудь "выжать" из скудных данных и предложенных фотографий....
3,4 см (диаметр головной части)


Получается, что диаметр "мятого" отражателя 24 мм и угол около 7 градусов, что похоже на действительность.
В результате проведённых мной сравнительных исследований и замеров с разными диаметрами и углами оптических систем, выяснилось, что при одном и том СИД при токе 0.35 А - 1ватт;
С отражателем D-100 мм, диаметр пятна на 1 метре от экрана D~100 мм, угол 1.5 гр. и освещённость по центру ~6000 люкс...
С отражателем D-25 мм, диаметр пятна на 1 метре от экрана D~100 мм, угол 6-7 гр. и освещённость ~1500 люкс, что в 4 раз меньше.



При увеличении мощности применённого светодиода в три раза, (как в фениксе c Q5) соотношение освещённости в этих вариантах не изменится.
То, что размер оптической системы имеет значение, вроде с этим никто не спорит, но делать фонари с огромными отражателями не возможно для широкого рынка, это удел кастома.
Ну если диаметр св. головки 80-100 мм у вас ассоциируется с эпитетом "ОГРОМНЫЙ"...;-) и... меня не интересует "ширпотреб", каждый фонарь для своих задач. Конечно карманным его не назовёшь, но при выборе фонаря необходимо учитывать, во что обойдётся соответствующая компактность оптической системы....
Теперь понятен предмет обсуждения в падении освещённости в четыре раза или этого маловато будет? Тогда я вам до кучи ещё скажу, что чтобы поднять освещённость на данной площади D-100 мм до моей, то придётся на Фениксе уже поднять мощность не в четыре раза , а гораздо больше.
 
Последнее редактирование:
Вопрос о том, кто в большей степени теоретик, считаю выясненным :)
Я другого от вас и не ожидал...слишком много амбиций и мало фактов.
------------------
Ha yлицe сильный мopоз. Пo дoрoге бeжит раcкраcневшийся мужик c пycтыми cанками и, не oбopaчиваясь, приговаривает:
- Hичeго, Серeжeнькa, скoрo домa бyдем!
:-D
 
Вот вы заморочились с графиками. А можно вопрос а нафига стока этой фигни? :)
Углы углы,графики....
С отражателем D-100 мм, диаметр пятна на 1 метре от экрана D~100 мм, угол 1.5 гр. и освещённость по центру ~6000 люкс...
Днем почитаю,все пока что ниасилил. Ответте-ка на вскидку чему равен угол отражения света в оптике?
 
Последнее редактирование:
Мастак, спиасибо за ответ
А что будет через 50 метров?
У вашего фонаря и у феникса?
я про размер пятна... У вас будет опять-таки "сцукобластер";-) а у феникса будет пятно немалое.
Вот в вашем случае надо сравнить с ТИАБЛО А10
lensbeam2.jpg

5jev-ku.jpg
 
Мастак, спасибо за ответ
А что будет через 50 метров?
У вашего фонаря и у феникса?
я про размер пятна... У вас будет опять-таки "сцукобластер";-) а у феникса будет пятно немалое.
Мне несколько странно от вас это слышать...
А будет вот что, через 50 метров у Феникса пятно будет диаметром в ~ 8 метров, у моего пару метров, но освещённость по центру у обоих при этом упадёт, обратно пропорционально квадрату расстояния от фонаря.:-X
 
Ну я не об этом же)
Я о другом:
Вот что б ВАШЕ пятно было на 50 метров тоже 8 метров, и при меньших затратах энергии или таких же, у вас была там освещенность лучше чем у феникса.
Т.к. у вас расхождения луча 1.5 град как вы написали, возьмите ваш фонарь, возьмите любого учасника форума у кого есть что-то типа Tiablo или клоны Spear'a и сходите в парк с люксеометром.
 
Мастак, заканчивай лучводу в отражателеступе толочь!
"Гиперболоид инжЫнера гарика" не нужен людям!
Заминусуют тебе карму, как сварщегу!
Он дартаньян преобразователей и электроники, ты дартаньян-2 оптических систем...
Вот если бы вы вместе фонарь сделали...уухх!:-D
Васька дело говорит, как всё на практике происходит, а ты всё теоретически-квантовой физикой моск насилуеш!
Ненадо больше, а?
 
Соглашусь с предыдущим автором. Не скажу про диг и техноген, но в спелео и спелесто условиях "сцукобластер" или "глазовыжигалка" конечно полезны но нужны очень редко, менее 0.5% общего времени работы фонаря. Все остальное время нужен равномерный ближний свет дающий ровную заливку на ближайшие 5-10м, а иногда и того меньше.
 
Как-то скрутил рефлектор у соларфорсе Л1000
Получил ровный в 120градусов свет в 900 люмен
Вот такой ближний свет мне подуше) Но... это же 12Вт... а так и карбидка будет не нужна вообще в скором будущем)
 
"Гиперболоид инжЫнера гарика" не нужен людям!
Соглашусь с предыдущим автором. Все остальное время нужен равномерный ближний свет дающий ровную заливку на ближайшие 5-10м, а иногда и того меньше.
Как-то скрутил рефлектор у соларфорсе Л1000
Получил ровный в 120градусов свет в 900 люмен
Вот такой ближний свет мне по душе)
Ну эти "предпочтения" я частенько встречаю на разных тематических форумах, где обсуждаются вопросы света....только природа их совершенно иная, психологическая.Так что отделим "мух от котлет"... необходимое от желаемого... технические вопросы от психологических.:cool:
Проблема первая, называется, Экзистенциальные страхи..страхи перед пространством и конкретно страх темноты.:-X
Этот страх заложен в нас с рождения...
Младенец с плачем покидает тесную утробу, со страхом выходя в огромный мир. Привыкнув к нему, он плачет и страдает, ибо предвидит, что будет снова втиснут в узкий ящик. И мы не можем точно сказать: боится человек тесноты или стремится к ней. Ши Юй
Вы не задумывались, почему вас влечёт в такие места, (замкнутые пространства и темнота)?
Вас и влечёт и пугает то и другое одновременно, от сюда и желание осветить всё вокруг себя по максимуму, удовлетворив своё внутреннюю потребность устранения этого внутреннего дискомфорта...:cool:
Причём, мы боимся не столько самой темноты, а "На самом деле люди боятся не самой темноты. Боятся того, кого можно в ней встретить."Сомалийская пословица
Причина страха темноты состоит в особенностях работы нашего мозга, который не терпит «половинчатой» информации и старается «заполнить» недостающие компоненты элементами прошлого опыта. Поэтому при отсутствии света у человека разыгрывается воображение и он начинает видеть опасность там, где ее нет.
Поэтому важнее разобраться с психологическими причинами, чем с их последствиями....
Большинство людей на Земле не любят темноту и опасаются ее, так что сам по себе этот страх нормален. Если вас беспокоит страх темноты, постарайтесь понять, откуда он взялся. Скорее всего, дополнительный компонент этого страха прицепился к вам в детстве, и именно тогда пустил корни в подсознании. Вам удастся избавиться от него, если вы вспомните, чем и как вас напугали в детстве. Другой способ нейтрализации этого страха — кропотливое и постепенное преодоление его путем тренировки и развития новых поведенческих навыков.
Вы на верном пути, удачи вам в осознанном преодолении страха темноты!:)
Второй вопрос теорео-практичекий....
У фонаря с отражателем есть две зоны, центральный поисковый луч и ореол или разливной свет. Каждая зона важна и у каждой есть своё назначение, центральный луч позволяет в режиме поиска осуществлять дальнее сканирование пространства, ореол позволяет рассмотреть ближнее окружение и ориентацию в пространстве.Таким образом перераспределение света в одну зону за счёт другой возможно, но не столь оправдано и не эффективно, хотя и бывают разные задачи, но как правило они диктуются больше психологическими факторами, описанными выше...%-)
у вас была там освещенность лучше чем у феникса.
Так что выбирайте сами из этого условного, но показательного рисунка, что вам важнее и какая эффективность у каждого из этих вариантов; Мой вариант №1 сверху...

 
Мастак, вы не знаете спелеологов %-) Когда спелеологу/спелестологу не нужно ничего делать, ему вабще пофигу на свет, он бредет с тлеющей свечей в ближайший туалет...У этих людей страх перед темнотой преобретает другой характер... Характер опасности физической - потому что условия предпологают серьезную плату за ошибку по неосторожности.

Почему удобен рассеяный свет, совсем рассеяный:
1. Не тратится время на "покрутить"
2. Полная картина за минимум времени.
3. нет напряга глаз от перехода от яркого хотспота к боковой засветки, что заставляет глаз адаптироваться постоянно.

Тоже самое и с фонарями средней фокусировки. Нужно сделать меньше движений. Картина будет усваиваться в голове бОльшими кусками, нежели от узкого и яркого хотспота.

У меня есть фонарь с фокусировкой в 2 градуса. с боковой засветкой в 90градусов. Хорошая штука, но очень узконаправленного действия, для подземщиков не фонтан
 
Сверху