Đèn LED khuếch tán bên phải: 8 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Ngày nay, đèn LED được sử dụng rộng rãi ngay cả trong cuộc sống hàng ngày và bạn có thể nhận được rất nhiều thông tin về cách sử dụng chúng. Có nhiều hướng dẫn về cấp nguồn cho đèn LED và bao gồm chúng trong các cách lắp đặt ánh sáng khác nhau. Nhưng chỉ có rất ít thông tin về cách điều khiển hoặc định hình ánh sáng phát ra từ đèn LED.

Đèn LED là một nguồn sáng phát ra ánh sáng từ một điểm rất nhỏ theo mọi hướng một cách đồng đều. Tùy thuộc vào loại đèn LED và cách nó được chế tạo, ánh sáng thường được hướng theo hình nón rộng. Đèn LED công suất cao hoặc đèn LED SMD như WS2812b hoặc APA102 thường có góc chùm 120 ° -140 °, đèn LED 5mm có thể có góc chùm lên đến 180 °. Điều này có nghĩa là trên toàn bộ góc của chùm sáng này, cùng một lượng ánh sáng được phát ra. Nhưng vì chúng ta có một điểm gốc duy nhất nếu chúng ta chiếu ánh sáng của đèn LED lên một bề mặt phẳng, chúng ta sẽ có một điểm sáng sáng nhất ở giữa và giảm độ sáng khi bạn đi xa trung tâm hơn.

Trong cài đặt ánh sáng và trong nhiếp ảnh (lĩnh vực tôi rất quan tâm), bạn phải cố gắng phân bố ánh sáng đồng đều hơn. Chìa khóa của điều này là sự khuếch tán của ánh sáng. Vì vậy, trong Hướng dẫn này, tôi sẽ chia sẻ với bạn cách bạn có thể khuếch tán đèn LED đúng cách và những điều bạn phải chú ý.

Bước 1: Toán I

Giả sử chúng tôi đang sử dụng đèn LED bình thường mà bạn có thể tìm thấy trên dải đèn LED. Đây thường là 5050 đèn LED, có nghĩa là chúng có hình vuông 5mm x 5mm và nếu bạn có 60LED / m, bạn thường có một đèn LED mỗi 17mm trên dải. Các đèn LED này cũng thường có góc chùm là 120 °, dẫn đến một mẫu như bạn có thể thấy trong bản phác thảo.

Các dải này thường được sử dụng vì chỉ cách dải một khoảng cách ngắn, các chùm của mỗi đèn LED chồng lên nhau nhiều đến mức chúng hợp nhất thành một thanh ánh sáng. Mặc dù điều này đúng với hầu hết các ứng dụng nhưng bạn vẫn có các điểm nóng và nhìn trực tiếp vào ánh sáng, bạn sẽ thấy từng đèn LED riêng lẻ. Đối với việc lắp đặt ánh sáng hoặc nếu bạn muốn sử dụng dải đèn LED trong chụp ảnh phơi sáng lâu, điều này không được mong muốn.

Bước 2: Những gì bạn có thể mua

Có một số loại nhôm định hình có sẵn dùng để lắp dải đèn LED và thường đi kèm với các loại bộ khuếch tán khác nhau. Trong bức ảnh đầu tiên, bạn có thể thấy những bức ảnh phổ biến nhất.

Cái đầu tiên không đủ sâu để chứa các đèn LED và là cái kém hiệu quả nhất, vì vậy hãy đặt cái đó ra xa và nhìn vào những cái khác.

Cái thứ hai có cấu hình sâu hơn và màn hình khuếch tán phẳng. Độ sâu khoảng 11mm, đặt bộ khuếch tán khoảng 10mm trên các đèn LED. Hãy ghi nhớ các giá trị này và xem xét các giá trị tiếp theo.

Cái thứ ba có cấu trúc nhôm tương tự như cái thứ hai nhưng sử dụng cấu hình tròn cho bộ khuếch tán. Điều này đặt điểm cao nhất của bộ khuếch tán cách đèn LED khoảng 17mm. Cấu hình tròn cũng đảm bảo rằng ánh sáng càng xa giữa thanh càng tốt (hãy nhớ rằng chúng ta có một điểm gốc duy nhất và ánh sáng phải truyền đi xa hơn khi bạn càng ra xa giữa thanh).

Bước 3: Toán II

Chúng ta hãy xem xét hai đùn nhôm ở bước cuối cùng. Chúng ta có khoảng cách 10mm và 17mm từ các đèn LED và góc chùm là 120 °. Điều này dẫn đến một mô hình như bạn thấy trong các bản phác thảo.

Như bạn có thể thấy với chiếc 10mm, các nón chùm chỉ chồng lên nhau khoảng một nửa số nón. Các đường viền của hình nón đạt đến gần giữa của hình nón tiếp theo. Bạn có thể nghĩ rằng điều này là đủ để có được một phân phối đồng đều, nhưng chúng ta hãy xem xét cái khác.

Với khoảng cách 17mm, bạn sẽ có ba hình nón chồng lên nhau khá mạnh, dẫn đến việc phân bổ ánh sáng tốt hơn. Hình nón của một đèn LED gần chạm đến giữa đèn LED 2 nằm sâu hơn xuống dải. Vì vậy, ánh sáng của nó được lan tỏa hoàn toàn trên ánh sáng của người hàng xóm của nó.

Bước 4: Kiểm tra quá trình ép đùn

Hãy xem phép toán mà chúng ta đã xem xét trong phần trước có cộng lại và chúng ta có được sự phân bố ánh sáng tốt hay không.

Bức ảnh đầu tiên cho thấy một dải đèn LED được đặt một nửa vào khối đùn với độ sâu 10mm. Như bạn có thể thấy, bạn vẫn nhận được các điểm nóng, nhưng không gian giữa các đèn LED cũng được chiếu sáng khá sáng. Nếu bạn sử dụng điều này trong một phơi sáng lâu và di chuyển nó qua chế độ xem của máy ảnh như trong bức ảnh thứ hai, bạn có thể thấy rằng có sự khác biệt giữa đèn LED trần và đèn LED trong dải, nhưng những điểm mà đèn LED tạo ra sáng các dòng.

Bức ảnh thứ ba cho thấy một dải đèn LED được đặt một nửa trong ống đùn với độ sâu 17mm. Ánh sáng được phân phối tốt hơn nhiều và bạn hầu như không thể nhìn thấy các đèn LED riêng lẻ ở đâu nữa. Một lần nữa sử dụng điều này trong một phơi sáng lâu như thể hiện trong bức ảnh thứ tư, chúng tôi thấy sự khác biệt giữa đèn LED trần và bộ khuếch tán này. Ánh sáng rất đồng nhất nhưng nếu bạn nhìn kỹ bạn vẫn có thể thấy một sự khác biệt về độ sáng của ánh sáng, nhưng nó tốt hơn nhiều so với cái trước.

Bước 5: Toán III

Hãy quay lại toán học và phân tích những gì chúng ta đã thấy. Với khoảng cách 17mm từ đèn LED, chúng tôi đã có được một kết quả tốt, nhưng nó vẫn có thể được cải thiện.

Hãy nhớ rằng đèn LED là một nguồn ánh sáng có hình dạng điểm duy nhất truyền ánh sáng của nó đồng đều theo mọi hướng. Bộ khuếch tán là một bề mặt phẳng, vì vậy chúng ta phải xem xét góc độ và cường độ của ánh sáng. Chúng ta càng ra xa nguồn sáng thì ánh sáng sẽ càng ít sáng hơn, nếu bạn nhìn vào bức ảnh đầu tiên, bạn có thể thấy rằng ở khoảng cách 30mm, một chùm tia có góc 120 ° lan truyền ánh sáng hơn 100mm. Nhưng vì ánh sáng phải truyền đi xa hơn nhiều ở biên giới của hình nón này nên ánh sáng mờ đi rất nhiều ở giữa.

Những gì chúng tôi đang tìm kiếm là cùng độ cao với khu vực được bao phủ khẩu phần. Nếu chúng ta chiếu ánh sáng trên một bề mặt phẳng và khoảng cách từ ánh sáng đến bề mặt bằng hoặc nhỏ hơn thì chúng ta có sự phân bố ánh sáng đồng đều hơn. Điều này có thể đạt được bằng cách làm cho bộ khuếch tán thành một quả cầu với nguồn sáng ở trung tâm của nó hoặc chúng ta có thể tìm kiếm một góc khác đối với phép toán.

Nếu bạn tính toán nó, bạn sẽ nhận được một góc khoảng 53, 13 °, tại đó đường cao của một tam giác bằng độ dài của đoạn đối diện với góc. Để làm cho nó dễ dàng hơn một chút, hãy chụp một góc 60 °. Trong bản phác thảo thứ hai, bạn có thể thấy kết quả nếu chúng ta áp dụng góc 60 °. Điểm của hình nón 60 ° có độ sáng gần như tương đương nếu bạn nhìn vào nó hoặc chụp nó bằng máy ảnh. Áp dụng điều này cho bộ khuếch tán với độ sâu 17mm, chúng ta có thể thấy rằng điều này được thiết kế khá tốt.

Tất cả những gì điều này cho chúng ta biết là nếu bạn muốn tạo bộ khuếch tán của riêng mình, hãy đặt nó ở cùng một khoảng cách với các đèn LED vì các đèn LED cách xa nhau. Như vậy bạn sẽ nhận được kết quả khá tốt rồi.

Bước 6: Cải thiện kết quả - Khuếch tán kép

Vì tôi không hài lòng với kết quả cho đến nay, tôi đang tìm cách để có được sự lan tỏa ánh sáng tốt hơn nữa.

Vì vậy, chúng ta hãy nghĩ về sự khác biệt giữa ánh sáng định hướng và ánh sáng khuếch tán. Sự khác biệt chính có tầm quan trọng ở đây là với ánh sáng định hướng, chúng ta có những đường ánh sáng thẳng đi ra khỏi một điểm duy nhất. Vì vậy, chúng ta càng đi xa khỏi điểm này, chúng ta sẽ nhận được ít ánh sáng hơn. Chiếu nó trên một bề mặt phẳng, chúng ta sẽ luôn nhận được sự suy giảm độ sáng. Ánh sáng khuếch tán có nghĩa là chúng ta không có một nguồn sáng duy nhất, mà là một nguồn sáng lớn. Và ánh sáng cũng lan truyền từ mỗi điểm của nguồn sáng lớn này theo mọi hướng. Bộ khuếch tán là một thiết bị biến ánh sáng trực tiếp thành ánh sáng khuếch tán, vì vậy bộ khuếch tán về cơ bản trở thành một nguồn sáng mới mà lần này không chỉ là một điểm duy nhất.

Bây giờ nếu chúng ta lấy nguồn sáng này, vẫn còn một số điểm nóng và khuếch tán nó lần thứ hai, chúng ta sẽ có được sự phân bố hoàn toàn đồng nhất. Lớp khuếch tán đầu tiên có các điểm nóng, điều đó đúng, nhưng chỉ cách chúng một chút ánh sáng từ tất cả các điểm trong điểm nóng này chồng lên nhau nhiều đến mức không thể nhìn thấy được nữa. Nhược điểm duy nhất là để khuếch tán ánh sáng chúng ta phải sử dụng vật liệu hơi đục nên làm giảm cường độ của ánh sáng. Với sự khuếch tán kép, chúng tôi giảm cường độ nhiều hơn, nhưng trong các ứng dụng mà điều này là quan trọng thì điều này không quan trọng như vậy.

Một cách rất đơn giản và hiệu quả để tạo ra sự khuếch tán kép là đặt một số tấm lót giữa dải đèn LED và bộ khuếch tán. Trong các bức ảnh, bạn có thể thấy kết quả của một số lớp đệm được đưa vào sâu 10mm và đùn nhôm sâu 17mm. Như bạn có thể thấy ống kính 10mm được cải thiện và ống kính 17mm gần như hoàn hảo để làm việc.

Bước 7: Một giải pháp khác: Tăng khoảng cách đến bộ khuếch tán

Một giải pháp khác cũng là tăng khoảng cách từ đèn LED đến bộ khuếch tán. Nếu bạn nghĩ lại một vài bước với độ cao của khoảng cách giữa mỗi đèn LED, bạn sẽ nhận được một khu vực được bao phủ bằng khoảng cách giữa các đèn LED. Nhưng nếu bạn tăng khoảng cách, các nón ánh sáng này chồng lên nhau nhiều hơn và sẽ dẫn đến các điểm nóng chồng lên nhau nhiều đến mức hợp nhất vào nhau. Trong công cụ này, tôi đã thiết kế để vẽ ánh sáng, khoảng cách giữa các đèn LED và bộ khuếch tán gần gấp đôi khoảng cách giữa mỗi đèn LED. Và như bạn có thể thấy, ánh sáng kết quả được phân bổ tốt. Bức ảnh cuối cùng là một bức ảnh phơi sáng lâu, nơi tôi sử dụng các công cụ này để vẽ một số vệt với ánh sáng của nó.

Bước 8: Kết luận

Nếu bạn muốn xây dựng một hệ thống lắp đặt ánh sáng đẹp với đèn LED, hãy cẩn thận để khuếch tán ánh sáng phù hợp. Trong một số trường hợp, mong muốn một điểm sáng duy nhất, nhưng hầu hết trường hợp bạn muốn một cái nhìn dễ chịu hơn và nguồn sáng khuếch tán sẽ giúp bạn có được điều này. Nếu bạn làm việc trong lĩnh vực quay phim hoặc nhiếp ảnh, bạn hẳn đã biết rất nhiều về ánh sáng trực tiếp và ánh sáng khuếch tán và ở đây bạn sẽ có được một số thông tin chi tiết về cách biến ánh sáng này thành ánh sáng khác.

Nếu bạn muốn khuếch tán kép chuyên nghiệp hơn, bạn có thể sử dụng các tấm acrylic. Có những tấm acrylic với độ truyền sáng 79%, những tấm này thường được sử dụng trong việc lắp đặt phòng tắm như một biện pháp bảo vệ sự riêng tư. Chúng có độ mờ tốt để được sử dụng như một bộ khuếch tán nếu bạn tăng gấp đôi nó. Đối với khuếch tán kép, khoảng cách đầy đủ giữa mỗi đèn LED là không cần thiết. Đặt lớp khuếch tán đầu tiên khoảng 1/3 khoảng cách giữa đèn LED và lớp thứ hai ở 2/3 khoảng cách. Bằng cách này, bạn sẽ nhận được sự phân bố ánh sáng rất đồng đều trên lớp thứ hai. Nhưng bạn cũng có thể chỉ cần sử dụng khoảng cách giữa các đèn LED và đặt mức đầu tiên ở giữa nó.

Có nhiều cách khác để đạt được điều này như sử dụng kênh ánh sáng acrylic nhưng những cách đó phức tạp hơn và thường dễ dàng hơn khi sử dụng khuếch tán đơn với đủ khoảng cách hoặc khuếch tán kép.