ไฟ LED กระจายแสง: 8 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

ทุกวันนี้ LED ถูกใช้อย่างแพร่หลายแม้ในชีวิตประจำวัน และคุณสามารถรับข้อมูลมากมายเกี่ยวกับวิธีการใช้งาน มีบทช่วยสอนมากมายเกี่ยวกับการเปิดเครื่อง LED และรวมไว้ในการติดตั้งไฟแบบต่างๆ แต่มีข้อมูลเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับวิธีการควบคุมหรือกำหนดรูปร่างของแสงที่ปล่อยออกมาจาก LED

LED เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่เปล่งแสงจากจุดเล็ก ๆ ในทุกทิศทางอย่างเท่าเทียมกัน ขึ้นอยู่กับประเภทของ LED และวิธีที่มันถูกสร้างขึ้น แสงมักจะพุ่งไปที่กรวยกว้าง ไฟ LED กำลังสูงหรือไฟ LED SMD เช่น WS2812b หรือ APA102 มักจะมีมุมลำแสงที่ 120°-140° ไฟ LED 5 มม. สามารถมีมุมลำแสงได้สูงถึง 180° ซึ่งหมายความว่าทั่วทั้งมุมของลำแสงนี้มีปริมาณแสงที่เท่ากัน แต่เนื่องจากเรามีจุดกำเนิดเพียงจุดเดียว หากเราส่องแสง LED บนพื้นผิวเรียบ เราจึงได้จุดไฟที่สว่างที่สุดตรงกลางและสูญเสียความสว่างยิ่งคุณอยู่ห่างจากศูนย์กลาง

ในการจัดแสงและในการถ่ายภาพ (สาขาที่ฉันสนใจมาก) คุณต้องต่อสู้เพื่อการกระจายแสงที่เป็นเนื้อเดียวกันมากขึ้น หัวใจสำคัญของเรื่องนี้คือการแพร่กระจายของแสง ดังนั้นในคำแนะนำนี้ ฉันจะแบ่งปันกับคุณว่าคุณสามารถกระจายไฟ LED อย่างถูกวิธีและสิ่งที่คุณต้องใส่ใจได้อย่างไร

ขั้นตอนที่ 1: คณิตศาสตร์ I

ให้ถือว่าเราใช้ไฟ LED ปกติที่คุณสามารถหาได้บนแถบ LED โดยปกติแล้วจะเป็นไฟ LED 5050 ดวง ซึ่งหมายความว่ามีขนาด 5 มม. คูณ 5 มม. และถ้าคุณมีไฟ LED 60 ดวง/ม. คุณมักจะมี LED หนึ่งดวงในแต่ละ 17 มม. บนแถบ ไฟ LED เหล่านี้มักจะมีมุมลำแสงที่ 120° ซึ่งส่งผลให้เกิดรูปแบบอย่างที่คุณเห็นในภาพร่าง

แถบเหล่านี้มักใช้เนื่องจากอยู่ห่างจากแถบเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ลำแสงของ LED แต่ละดวงซ้อนทับกันมากจนรวมกันเป็นแถบแสง แม้ว่าสิ่งนี้จะเป็นจริงสำหรับแอปพลิเคชันส่วนใหญ่ คุณยังคงมีฮอตสปอตและมองตรงไปที่แสงที่คุณเห็น LED แต่ละดวง สำหรับการติดตั้งแสงหรือหากคุณต้องการใช้แถบ LED ในการถ่ายภาพแบบเปิดรับแสงนานสิ่งนี้ไม่ต้องการ

ขั้นตอนที่ 2: สิ่งที่คุณสามารถซื้อได้

มีการอัดขึ้นรูปอะลูมิเนียมหลายประเภทสำหรับติดตั้งแถบ LED และมักมาพร้อมกับตัวกระจายแสงประเภทต่างๆ ในภาพแรก คุณจะเห็นภาพที่พบบ่อยที่สุด

อันแรกแทบจะไม่ลึกพอที่จะใส่หลอด LED ได้และก็มีประสิทธิภาพน้อยที่สุด ดังนั้นให้วางอันนั้นออกไปแล้วดูที่ตัวอื่น

อันที่สองมีโปรไฟล์ที่ลึกกว่าและหน้าจอ diffuser แบบแบน ความลึกประมาณ 11 มม. ซึ่งวางตัวกระจายแสงไว้ประมาณ 10 มม. เหนือ LED ให้จำค่านี้และดูต่อไป

อันที่สามมีโปรไฟล์อะลูมิเนียมคล้ายกับอันที่สอง แต่ใช้โปรไฟล์ทรงกลมสำหรับดิฟฟิวเซอร์ ทำให้จุดสูงสุดของตัวกระจายแสงอยู่ห่างจาก LED ประมาณ 17 มม. โปรไฟล์ทรงกลมยังช่วยให้แน่ใจว่าแสงจะยิ่งมากขึ้นเมื่อคุณอยู่ห่างจากตรงกลางของแถบ (จำไว้ว่าเรามีจุดกำเนิดเพียงจุดเดียวและแสงจะต้องเดินทางไกลกว่าที่คุณอยู่ห่างจากตรงกลาง)

ขั้นตอนที่ 3: คณิตศาสตร์ II

มาดูการอัดขึ้นรูปอะลูมิเนียมทั้งสองขั้นตอนสุดท้ายกัน เรามีระยะห่างจากหลอด LED 10 มม. และ 17 มม. และมุมลำแสงที่ 120 ° ส่งผลให้ได้รูปแบบอย่างที่คุณเห็นในภาพร่าง

ดังที่คุณเห็นด้วยกรวยขนาด 10 มม. กรวยลำแสงจะทับซ้อนกันเพียงครึ่งกรวยเท่านั้น เส้นขอบของกรวยจะถึงเกือบตรงกลางของกรวยถัดไป คุณอาจคิดว่านี่เพียงพอแล้วที่จะได้รับการกระจายตัวที่เท่ากัน แต่ลองดูที่อีกอันหนึ่ง

ด้วยระยะห่าง 17 มม. คุณจะได้กรวยสามอันที่ซ้อนทับกันค่อนข้างแรง ซึ่งส่งผลให้มีการกระจายแสงที่ดีขึ้น กรวยของ LED หนึ่งดวงเกือบจะถึงตรงกลางของ LED 2 ตำแหน่งที่อยู่ด้านล่างของแถบ ดังนั้นแสงของมันจึงกระจายไปทั่วแสงของเพื่อนบ้าน

ขั้นตอนที่ 4: การทดสอบการอัดขึ้นรูป

ลองดูว่าคณิตศาสตร์ที่เราดูในส่วนสุดท้ายรวมกันแล้วเราจะได้การกระจายแสงที่ดีหรือไม่

ภาพแรกแสดงแถบ LED ที่ใส่เข้าไปครึ่งหนึ่งในการอัดขึ้นรูปด้วยความลึก 10 มม. อย่างที่คุณเห็นคุณยังคงได้รับจุดร้อน แต่ช่องว่างระหว่างไฟ LED ก็สว่างมากเช่นกัน หากคุณใช้สิ่งนี้ในการเปิดรับแสงนานและเลื่อนผ่านมุมมองของกล้องดังแสดงในภาพถ่ายที่สองคุณจะเห็นว่ามีความแตกต่างระหว่าง LED เปล่าและ LED หนึ่งดวงในแถบ แต่จุดที่ LED สว่างขึ้น เส้น

ภาพที่สามแสดงแถบ LED ที่วางครึ่งทางในการอัดขึ้นรูปที่มีความลึก 17 มม. แสงกระจายได้ดีกว่ามาก และแทบมองไม่เห็นว่า LED แต่ละดวงอยู่ที่ไหนอีกต่อไป ใช้สิ่งนี้อีกครั้งในการเปิดรับแสงนานดังแสดงในภาพที่สี่เราเห็นความแตกต่างระหว่าง LED เปล่าและตัวกระจายแสงนี้ แสงเป็นเนื้อเดียวกันมาก แต่ถ้าคุณมองใกล้ ๆ คุณยังสามารถเห็นความแปรปรวนของความสว่างของแสงได้ แต่มันดีกว่าแสงก่อนหน้านี้มาก

ขั้นตอนที่ 5: คณิตศาสตร์ III

กลับมาที่คณิตศาสตร์และวิเคราะห์สิ่งที่เราได้เห็น ด้วยระยะห่างจากหลอด LED 17 มม. เราได้ผลลัพธ์ที่ดีแล้ว แต่ก็ยังสามารถปรับปรุงได้

โปรดจำไว้ว่า LED เป็นแหล่งกำเนิดแสงรูปทรงจุดเดียวที่กระจายแสงอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง ตัวกระจายแสงเป็นพื้นผิวเรียบ ดังนั้นเราต้องดูที่มุมและความเข้มของแสง ยิ่งเราอยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดแสงมากเท่าใด แสงก็จะยิ่งสว่างน้อยลงเท่านั้น หากคุณดูรูปแรก คุณจะเห็นว่าที่ระยะ 30 มม. มุมลำแสง 120° จะกระจายแสงออกไปมากกว่า 100 มม. แต่เนื่องจากแสงต้องเดินทางไกลกว่ามากที่ขอบของกรวยนี้ แสงจึงหรี่ลงมากเมื่ออยู่ตรงกลาง

สิ่งที่เรากำลังมองหาคือความสูงเดียวกันกับพื้นที่ครอบคลุมปันส่วน หากเราส่องแสงบนพื้นผิวที่เรียบและระยะห่างจากแสงไปยังพื้นผิวนั้นเท่ากันมากหรือน้อย เราจะมีการกระจายแสงที่สม่ำเสมอมากขึ้น สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการทำให้ตัวกระจายแสงเป็นทรงกลมโดยมีแหล่งกำเนิดแสงอยู่ตรงกลางหรือเราสามารถมองหามุมอื่นในการคำนวณด้วย

หากคุณคำนวณมัน คุณจะได้มุมประมาณ 53, 13° ซึ่งความสูงของสามเหลี่ยมเท่ากับความยาวของส่วนที่อยู่ตรงข้ามมุม เพื่อให้ง่ายขึ้นอีกเล็กน้อย ให้ถ่ายมุม 60° ในภาพร่างที่สอง คุณสามารถเห็นผลได้หากเราใช้มุม 60° จุดรูปกรวย 60° จะมีความสว่างเท่ากันโดยประมาณหากคุณมองหรือถ่ายภาพด้วยกล้อง เมื่อนำสิ่งนี้ไปใช้กับ diffuser ที่มีความลึก 17 มม. เราจะเห็นได้ว่าสิ่งนี้ได้รับการออกแบบมาค่อนข้างดี

ทั้งหมดนี้บอกเราว่าถ้าคุณต้องการสร้างดิฟฟิวเซอร์ของคุณเอง ให้วางมันให้ห่างจากไฟ LED เท่ากันเนื่องจากไฟ LED อยู่ห่างจากกัน ด้วยวิธีนี้คุณจะได้ผลลัพธ์ที่ค่อนข้างดีอยู่แล้ว

ขั้นตอนที่ 6: การปรับปรุงผลลัพธ์ - การแพร่กระจายสองเท่า

เนื่องจากฉันไม่ค่อยพอใจกับผลลัพธ์ที่ได้ ฉันจึงมองหาวิธีที่จะกระจายแสงให้ดียิ่งขึ้นไปอีก

ลองคิดถึงความแตกต่างระหว่างแสงที่ส่องตรงและแสงแบบกระจาย ความแตกต่างหลักที่สำคัญในที่นี้คือด้วยแสงที่ส่องตรง เราจะมีเส้นแสงตรงที่เคลื่อนออกจากจุดเดียว ดังนั้นยิ่งเราอยู่ห่างจากจุดนี้มากเท่าไร แสงก็จะน้อยลงเท่านั้น การฉายภาพบนพื้นผิวเรียบจะทำให้ความสว่างลดลงเสมอ แสงแบบกระจายหมายความว่าเราไม่มีแหล่งกำเนิดแสงเพียงแหล่งเดียว แต่มีแหล่งกำเนิดแสงขนาดใหญ่ และยังเป็นแสงที่กระจายจากแต่ละจุดของแหล่งกำเนิดแสงขนาดใหญ่นี้ไปในทุกทิศทาง ตัวกระจายแสงเป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนแสงโดยตรงให้เป็นแสงแบบกระจาย ดังนั้นตัวกระจายแสงจึงกลายเป็นแหล่งกำเนิดแสงใหม่โดยพื้นฐานแล้ว ซึ่งครั้งนี้ไม่ได้เป็นเพียงจุดเดียว

ทีนี้ ถ้าเราเอาแหล่งกำเนิดแสงนี้ ซึ่งยังคงมีจุดร้อนอยู่ และกระจายเป็นครั้งที่สอง เราจะได้การกระจายที่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างสมบูรณ์ ชั้นแรกของการแพร่กระจายมีจุดร้อน ซึ่งก็จริง แต่อยู่ห่างจากจุดเหล่านี้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น แสงจากจุดทั้งหมดในจุดร้อนนี้ทับซ้อนกันมากจนมองไม่เห็นอีกต่อไป ข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือการที่จะกระจายแสง เราต้องใช้วัสดุที่มีความทึบแสงเล็กน้อย จึงช่วยลดความเข้มของแสงได้ ด้วยการกระจายแบบทวีคูณ เราจึงลดความเข้มลงได้อีก แต่ในการใช้งานที่สำคัญ สิ่งนี้ไม่สำคัญ

วิธีที่ง่ายและมีประสิทธิภาพมากในการสร้างการกระจายแบบทวีคูณคือการวางแผ่นใยบางๆ ระหว่างแถบ LED กับตัวกระจายแสง ในรูปภาพ คุณจะเห็นผลลัพธ์ของการอัดขึ้นรูปอะลูมิเนียมที่มีความลึก 10 มม. และความลึก 17 มม. อย่างที่คุณเห็น 10 มม. ดีขึ้นและ 17 มม. เกือบจะสมบูรณ์แบบในการทำงานด้วย

ขั้นตอนที่ 7: อีกวิธีหนึ่ง: เพิ่มระยะห่างไปยัง Diffuser

อีกวิธีหนึ่งคือการเพิ่มระยะห่างจาก LED ไปยังตัวกระจายแสง หากคุณนึกย้อนกลับไปสองสามก้าวด้วยระดับความสูงของระยะห่างระหว่าง LED แต่ละตัว คุณจะได้พื้นที่ที่ครอบคลุมซึ่งเท่ากับระยะห่างระหว่าง LEDs แต่ถ้าคุณเพิ่มระยะทาง โคนแสงเหล่านี้จะทับซ้อนกันมากยิ่งขึ้น และจะส่งผลให้จุดร้อนทับซ้อนกันมากจนผสานเข้าด้วยกัน ในเครื่องมือนี้ ฉันได้รับการออกแบบสำหรับการวาดภาพด้วยแสง ระยะห่างระหว่าง LED และตัวกระจายแสงคือระยะห่างระหว่าง LED แต่ละตัวประมาณสองเท่า และอย่างที่คุณเห็นแสงที่ได้นั้นกระจายตัวได้ดี ภาพสุดท้ายเป็นการเปิดรับแสงนานโดยที่ฉันใช้เครื่องมือเหล่านี้เพื่อวาดเส้นริ้วด้วยแสง

ขั้นตอนที่ 8: สรุป

หากคุณต้องการสร้างการติดตั้งไฟที่ดูสวยงามพร้อมไฟ LED ให้กระจายแสงอย่างเหมาะสม ในบางกรณีก็ต้องการแสงเพียงจุดเดียว แต่โดยส่วนใหญ่คุณต้องการภาพที่ดูน่าพึงพอใจยิ่งขึ้น และแหล่งกำเนิดแสงแบบกระจายก็จะได้สิ่งนี้ หากคุณทำงานด้านภาพยนตร์หรือการถ่ายภาพ คุณควรรู้มากเกี่ยวกับแสงตรงและแสงแบบกระจาย และที่นี่คุณจะได้รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีการเปลี่ยนแสงทั้งสองให้เป็นอีกแบบหนึ่ง

ถ้าคุณต้องการทำ double diffusion แบบมืออาชีพมากขึ้น คุณสามารถใช้แผ่นอะครีลิคได้ มีแผ่นอะครีลิคที่มีการส่งผ่านแสง 79% ซึ่งมักใช้ในการติดตั้งห้องน้ำเพื่อป้องกันความเป็นส่วนตัว สิ่งเหล่านี้มีความทึบที่ดีที่จะใช้เป็น diffuser หากคุณเพิ่มเป็นสองเท่า สำหรับการแพร่กระจายสองครั้ง ไม่จำเป็นต้องใช้ระยะห่างระหว่าง LED แต่ละตัว วางการแพร่กระจายชั้นแรกประมาณ 1/3 ของระยะห่างระหว่าง LED และชั้นที่สองที่ 2/3 ของระยะทาง วิธีนี้คุณจะได้การกระจายแสงที่สม่ำเสมอมากบนเลเยอร์ที่สอง แต่คุณยังสามารถใช้ระยะห่างระหว่าง LED และวางระดับแรกไว้ตรงกลางได้

มีหลายวิธีที่จะบรรลุสิ่งนี้ เช่น การใช้ช่องแสงอะครีลิค แต่วิธีเหล่านั้นซับซ้อนกว่า และมักจะง่ายกว่าที่จะใช้การกระจายเดี่ยวที่มีระยะห่างเพียงพอหรือการแพร่กระจายสองครั้ง