نشر مصابيح LED جهة اليمين: 8 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

تُستخدم مصابيح LED على نطاق واسع هذه الأيام حتى في الحياة اليومية ويمكنك الحصول على الكثير من المعلومات حول كيفية استخدامها. هناك العديد من البرامج التعليمية حول تشغيل مصابيح LED وتضمينها في تركيبات الإضاءة المختلفة. ولكن هناك القليل جدًا من المعلومات حول كيفية التحكم في الضوء المنبعث من مصابيح LED أو تشكيله.

تعد مصابيح LED مصدرًا للضوء ينبعث منها الضوء من نقطة صغيرة جدًا في كل اتجاه بالتساوي. اعتمادًا على نوع LED وكيفية بنائه ، غالبًا ما يتم توجيه الضوء في مخروط عريض. عادةً ما يكون لمصابيح LED عالية الطاقة أو SMD LEDs مثل WS2812b أو APA102 زاوية شعاع تبلغ 120 درجة -140 درجة ، ويمكن أن يكون لمصابيح LED مقاس 5 مم زاوية شعاع تصل إلى 180 درجة. هذا يعني أنه على الزاوية الكاملة لهذا الشعاع ينبعث نفس القدر من الضوء. ولكن نظرًا لأن لدينا نقطة أصل واحدة إذا سلطنا ضوء LED على سطح مستوٍ ، فإننا نحصل على بقعة ضوئية أكثر سطوعًا في الوسط وتفقد السطوع كلما ابتعدت عن المركز.

في التركيبات الضوئية وفي التصوير الفوتوغرافي (وهو مجال اهتم به كثيرًا) أنت تناضل من أجل توزيع أكثر تجانسًا للضوء. مفتاح ذلك هو انتشار الضوء. لذلك في Instructable سأشاركك كيف يمكنك نشر مصابيح LED بالطريقة الصحيحة وما يجب عليك الانتباه إليه.

الخطوة 1: الرياضيات

لنفترض أننا نستخدم مصابيح LED العادية التي يمكنك العثور عليها على شريط LED. عادةً ما تكون 5050 مصباح LED ، مما يعني أنها مربعة 5 مم × 5 مم ، وإذا كان لديك 60 مصباحًا / م ، فعادة ما يكون لديك مؤشر LED واحد لكل 17 مم على الشريط. عادةً ما تحتوي مصابيح LED هذه أيضًا على زاوية شعاع تبلغ 120 درجة ، مما ينتج عنه نمط يشبه ما تراه في الرسم التخطيطي.

غالبًا ما تُستخدم هذه الشرائط نظرًا لأنه على بعد مسافة قصيرة فقط من الشريط ، تتداخل أشعة كل LED كثيرًا بحيث تندمج في شريط من الضوء. في حين أن هذا صحيح بالنسبة لمعظم التطبيقات ، لا يزال لديك نقاط ساخنة وتنظر مباشرة إلى الضوء الذي تشاهده كل مصباح LED فردي. بالنسبة للتركيبات الضوئية أو إذا كنت ترغب في استخدام شريط LED في التصوير الفوتوغرافي بالتعرض الطويل ، فهذا غير مرغوب فيه.

الخطوة 2: ما يمكنك شراؤه

هناك عدة أنواع من سحب الألمنيوم المتاحة والتي تهدف إلى إيواء شرائط LED وغالبًا ما تأتي أيضًا مع أنواع مختلفة من الموزعات. في الصورة الأولى ، يمكنك رؤية أكثر الصور شيوعًا.

الأول بالكاد عميق بما يكفي لإيواء مصابيح LED وهو الأقل فاعلية ، لذلك دعنا نضع ذلك بعيدًا وننظر إلى الآخرين.

الثاني لديه ملف تعريف أعمق وشاشة موزع مسطحة. يبلغ العمق حوالي 11 مم مما يضع الناشر حوالي 10 مم فوق مصابيح LED. دعنا نتذكر هذه القيم ونلقي نظرة على التالي.

والثالث له شكل ألومنيوم مشابه للنوع الثاني ولكنه يستخدم شكل دائري للناشر. هذا يضع أعلى نقطة في الناشر على بعد حوالي 17 مم من مصابيح LED. يتأكد الملف الشخصي المستدير أيضًا من أن الضوء يكون أكثر حتى كلما ابتعدت عن منتصف الشريط (تذكر أن لدينا نقطة منشأ واحدة ويجب أن ينتقل الضوء إلى مسافة أبعد كلما ابتعدت عن الوسط).

الخطوة 3: الرياضيات II

دعنا نلقي نظرة على اثنين من سحب الألمنيوم في الخطوة الأخيرة. لدينا مسافة 10 مم و 17 مم من المصابيح وزاوية شعاع 120 درجة. ينتج عن هذا نمط يشبه ما تراه في الرسومات.

كما ترون مع 10 مم ، تتداخل أقماع الحزمة لنحو نصف المخاريط فقط. تصل حدود المخروط تقريبًا إلى منتصف المستوى التالي. قد تعتقد أن هذا كافٍ للحصول على توزيع متساوٍ ، لكن دعنا نلقي نظرة على التوزيع الآخر.

مع مسافة 17 مم ، تحصل على ثلاثة أقماع متداخلة قوية جدًا مما يؤدي إلى توزيع أفضل للضوء. يصل مخروط أحد مصابيح LED تقريبًا إلى منتصف أماكن LED 2 أسفل الشريط. فانتشر نوره كاملا على نور جاره.

الخطوة 4: اختبار السحب

دعنا نرى ما إذا كانت الرياضيات التي نظرنا إليها في الجزء الأخير تضيف قيمة ونحصل على توزيع جيد للضوء.

تُظهر الصورة الأولى شريط LED في منتصف الطريق في البثق بعمق 10 مم. كما ترى ، لا تزال تحصل على نقاط ساخنة ، لكن المسافة بين مصابيح LED مضاءة جدًا أيضًا. إذا كنت تستخدم هذا في تعريض ضوئي طويل وقمت بتحريكه من خلال عرض الكاميرا كما هو موضح في الصورة الثانية ، يمكنك أن ترى أن هناك فرقًا بين مصابيح LED العارية وواحد في الشريط ، لكن البقع التي يتم فيها إنشاء مصابيح LED ساطعة خطوط.

تُظهر الصورة الثالثة شريط LED في منتصف الطريق في البثق بعمق 17 مم. يتم توزيع الضوء بشكل أفضل بكثير ويمكنك بالكاد رؤية مكان وجود مصابيح LED الفردية. مرة أخرى باستخدام هذا في تعريض ضوئي طويل كما هو موضح في الصورة الرابعة ، نرى الفرق بين مصابيح LED العارية وهذا الناشر. الضوء متجانس للغاية ، لكن إذا نظرت عن كثب ، لا يزال بإمكانك رؤية تباين في سطوع الضوء ، لكنه أفضل بكثير من السابق.

الخطوة 5: الرياضيات III

لنعد إلى الرياضيات ونحلل ما رأيناه. مع مسافة 17 مم من مصابيح LED ، نحصل بالفعل على نتيجة جيدة ، ولكن لا يزال من الممكن تحسينها.

دعنا نتذكر أن LED هو مصدر ضوء على شكل نقطة واحدة ينشر الضوء بالتساوي في كل اتجاه. الناشر هو سطح مستو ، لذلك علينا أن ننظر إلى زاوية وكثافة الضوء. كلما ابتعدنا عن مصدر الضوء كلما قل سطوع الضوء. إذا نظرت إلى الصورة الأولى ، يمكنك أن ترى أنه على مسافة 30 مم ، زاوية شعاع 120 درجة تنشر الضوء على أكثر من 100 مم. ولكن بما أن الضوء يجب أن ينتقل لمسافة أبعد بكثير عند حدود هذا المخروط ، فإن الضوء يكون باهتًا كثيرًا مقارنة بالمنتصف.

ما نبحث عنه هو نفس الارتفاع عن الحصة الغذائية المغطاة. إذا قمنا بتسليط الضوء على سطح مستو وكانت المسافة من الضوء إلى السطح متساوية إلى حد ما ، فسيكون لدينا توزيع أكثر عدالة للضوء. يمكن تحقيق ذلك عن طريق جعل الناشر كرة مع مصدر الضوء في مركزه أو يمكننا البحث عن زاوية أخرى للرياضيات.

إذا قمت بحسابها ، فستحصل على زاوية مقدارها حوالي 53 ، 13 درجة يكون عندها ارتفاع المثلث مساويًا لطول القطعة المقابلة للزاوية. لتسهيل الأمر قليلاً ، دعنا نأخذ زاوية 60 درجة. في الرسم الثاني يمكنك رؤية النتيجة إذا طبقنا زاوية 60 درجة. بقعة مخروط 60 درجة لها نفس السطوع تقريبًا إذا نظرت إليها أو التقطتها بكاميرا. عند تطبيق هذا على الناشر بعمق 17 مم ، يمكننا أن نرى أنه تم تصميمه جيدًا.

ما يخبرنا به كل هذا هو أنه إذا كنت ترغب في إنشاء موزع خاص بك ، فضعه على نفس المسافة بعيدًا عن مصابيح LED حيث تكون مصابيح LED بعيدة عن بعضها البعض. بهذه الطريقة ستحصل على نتائج جيدة بالفعل.

الخطوة السادسة: تحسين النتائج - الانتشار المزدوج

نظرًا لأنني لم أكن سعيدًا بالنتائج حتى الآن ، كنت أبحث عن طريقة للحصول على انتشار أفضل للضوء.

لذلك دعونا نفكر في الفرق بين الضوء الموجه والضوء المنتشر. الاختلاف الرئيسي المهم هنا هو أنه مع الضوء الموجه لدينا خطوط مستقيمة للضوء تنطلق من مكان واحد. لذلك كلما ابتعدنا عن هذه البقعة ، قل الضوء الذي نحصل عليه. بإسقاطه على سطح مستو ، سنحصل دائمًا على انخفاض في السطوع. يعني الضوء المنتشر أنه ليس لدينا مصدر ضوء واحد ، ولكن مصدر كبير. وأيضًا أن الضوء ينتشر من كل نقطة من مصدر الضوء الكبير هذا في كل اتجاه. الناشر هو جهاز يحول الضوء المباشر إلى ضوء منتشر ، وبالتالي يصبح الناشر مصدر ضوء جديدًا هذه المرة ليس مجرد بقعة واحدة.

الآن إذا أخذنا مصدر الضوء هذا ، الذي لا يزال يحتوي على بعض النقاط الساخنة وقمنا بنشره مرة ثانية ، فسنحصل على توزيع متجانس تمامًا. تحتوي الطبقة الأولى من الانتشار على نقاط ساخنة ، وهذا صحيح ، ولكن على بعد مسافة قصيرة فقط من هذه النقاط ، يتداخل الضوء من جميع النقاط في هذه النقطة الساخنة لدرجة أنه لم يعد مرئيًا بعد الآن. الجانب السلبي الوحيد هو أنه من أجل تشتيت الضوء ، يتعين علينا استخدام مادة معتمة قليلاً بحيث تقلل من شدة الضوء. مع الانتشار المزدوج ، نقوم بتقليل الكثافة أكثر ، ولكن في التطبيقات التي يكون فيها هذا أمرًا مهمًا.

طريقة بسيطة للغاية وفعالة لإنشاء انتشار مزدوج هي وضع بعض الحشو بين شريط LED والناشر. في الصور ، يمكنك رؤية نتيجة وضع بعض الحشو في عمق 10 مم وبثق الألمنيوم بعمق 17 مم. كما ترى ، يتحسن مقاس 10 مم ويصبح مقاس 17 مم مثاليًا تقريبًا للعمل معه.

الخطوة السابعة: حل آخر: زيادة المسافة إلى الناشر

حل آخر هو أيضًا زيادة المسافة من LED إلى الناشر. إذا كنت تفكر في بضع خطوات مع ارتفاع المسافة بين كل LED ، فستحصل على منطقة مغطاة تساوي المسافة بين مصابيح LED. ولكن إذا قمت بزيادة المسافة ، فإن هذه الأقماع الضوئية تتداخل بشكل أكبر وستؤدي إلى تداخل النقاط الساخنة كثيرًا بحيث تندمج مع بعضها البعض. في هذه الأداة التي صممتها للضوء ، تكون المسافة بين مصابيح LED والناشر ضعف المسافة تقريبًا بين كل LED. وكما ترى فإن الضوء الناتج يتم توزيعه بشكل جيد. الصورة الأخيرة عبارة عن تعريض ضوئي طويل حيث استخدمت هذه الأدوات لرسم بعض الخطوط بضوءها.

الخطوة 8: الخاتمة

إذا كنت ترغب في إنشاء تركيب ضوء جميل المظهر باستخدام مصابيح LED ، فاحرص على نشر الضوء بشكل صحيح. في بعض الحالات ، تكون نقطة ضوء واحدة مطلوبة ، ولكن في معظم الأحيان تريد مظهرًا أكثر إرضاءً ، وسيحصل لك مصدر الضوء المنتشر على هذا. إذا كنت تعمل في التصوير السينمائي أو التصوير الفوتوغرافي ، فيجب أن تعرف بالفعل الكثير عن الضوء المباشر مقابل الضوء المنتشر ، وهنا تحصل على بعض الأفكار حول كيفية تحويل أحدهما إلى الآخر.

إذا كنت ترغب في القيام بنشر مزدوج أكثر احترافًا ، يمكنك استخدام ألواح من الأكريليك. هناك صفائح أكريليك مع انتقال ضوئي بنسبة 79٪ ، وعادة ما تستخدم في تركيب الحمام كحماية للخصوصية. هذه لديها عتامة جيدة لاستخدامها كناشر إذا قمت بمضاعفتها. للانتشار المزدوج ، ليست هناك حاجة إلى المسافة الكاملة بين كل LED. ضع الطبقة الأولى من الانتشار حول 1/3 من المسافة بين LED والطبقة الثانية على مسافة 2/3 من المسافة. بهذه الطريقة ستحصل على توزيع خفيف للغاية على الطبقة الثانية. ولكن يمكنك أيضًا ببساطة استخدام المسافة بين مصابيح LED ووضع المستوى الأول في منتصفها.

هناك العديد من الطرق لتحقيق ذلك مثل استخدام توجيه الضوء الأكريليكي ولكن هذه أكثر تعقيدًا وعادة ما يكون من الأسهل استخدام إما الانتشار الفردي بمسافة كافية أو الانتشار المزدوج.