![Все о светодиодах](/wp-content/uploads/2015/06/%D0%9B%D0%BE%D0%B3%D0%BE1.png "Журнал \")
Практически все светодиоды, "выходя" с конвейера имеют угол свечения 120 градусов. Подчас нам необходимо освещать только определенные участки помещений, материалов, конструкций. Естественным становится вопрос использования линз для светодиодов. Для мощных светодиодов используется вторичная оптика, монтируемая непосредственна на светодиод или группу диодов. При правильной подборке светодиодных линз мы можем получить более плотный световой пучок.
Возможности использования вторичной оптики безграничны. Их можно устанавливать как на одиночные LED, группировать, устанавливать в прожекторы, светодиодные фонарики. Большую популярность можно наблюдать и в автомобильной промышленности. В частности при производстве светодиодных фар. В этом бизнесе преуспели компании Hella и Osram, захватившие львиную долю рынка в производстве линзованных светодиодных фар.
Вторичную светодиодную оптику подразделяют на линзы и отражатели. Мы будем сегодня рассматривать именно линзы. Линзы могут быть разных видов: блочные, овальные, выпуклые, линзы для смешения цветов и освещения улицы. Главное отличие между всеми - характер диаграммы, являющийся основным критерием для определения интенсивности и направленности освещения.
Материалы, используемые в линзах
Линзы производят из разных материалов: ПММА, поликарбонатов, силикатного стекла( борносиликатный состав ), силиконовые. В зависимости от того, из какого материала выпустили вторичную оптику, зависят ее характеристики: прочность, "пропускная" особенность, стойкость к старению и т.п.
Линзы для светодиодов из ПММА ( PMMA ) полиметилметакрилата
Полиметилметакрилат (PMMA eng., ПММА рус.) - синтетический полимер метилметакрилата, термопластичный прозрачный пластик, еще известен под названием : акриловое стекло, акрил или органическое стекло (оргстекло).
Именно этот состав и пришел на смену борносиликатному ( силикатному стеклу ). Не все любят этот материал, но он имеет лучшие характеристики по сравнению со своими предшественниками:
- ПММА полиметилметакриллат намного легче линз на основе силиката, практически в 2 раза.
- не подвержен влиянию окружающей температуры и влаги
- ПММА PMMA не подвержен воздействию спиртов, ацетона или их составляющих.
- хорошо обрабатывается лазером
- ПММА без труда механически обрабатывается обычным инструментом
- пропускает ультрафиолет, при этом отражая инфракрасное.
К минусам стоит отнести:
- более низкое пропускание по сравнению с силикатными линзами: порядка 93 процентов против 99 у лучших линз для светодиодов из силикатного стекла.
- деформируется при достижении температуры выше 100 градусов. Быстро остывает и нет возможности вернуть в прежнее состояние.
- легко нанести мелкие механические повреждения ( если не нанесено стойкое покрытие к царапинам ).
Светодиодные линзы из поликарбонатов
В восьмидесятых годах прошлого столетия в США вышел закон о прохождении заводских испытаний на прочность всей выпускаемой оптики. Методика заключалась в том, что с определенной высоты на линзы падал металлический шар. В таком случае, естественно, минеральные стекла линз быстро "ломались" и толщина их должна была быть не менее 2,5 мм. А это вело к утяжелению конструкции. Именно этот факт привел к появлению на рынке поликарбонатных материалов. Основные характеристики поликарбонатных линз:
- огромная механическая прочность. Реализована за счет использования в производстве технологии многофункционального покрытия.
- долговечность
- коэффициент преломления 1,6
- светопропускание -92-95 процентов. При добавлении в состав определенных составов "пропускная способность" материалов достигает 99,5 процента. Но сразу нужно понимать,что в этом случае растет цена самой линзы из поликарбоната.
- на 100 процентов защищены от ультрафиолетового излучения
Конечно у LED LENS из поликарбоната есть и недостатки. Но он незначительны и над ними постоянно работают производители. Если раньше поликарбонатные изделия были подвержены абразивной обработке, легко царапались, то в настоящее время с этим научились бороться без дополнительного покрытия линз защитными составами.
В основном из этого материала производят линзы для мощных 1, 3, 5 Вт диодов. Для более мощных, с большим выделением тепла ( COB светодиоды ) целесообразно применять оптику из силикона.
Силиконовые светодиодные линзы
Сам по себе силикон - это пластик, в котором молекулы углерода частично или целиком заменяются кремниевыми цепочками. Это позволяет структуре выдерживать нагрев до 300 градусов и не деформироваться. КПД силикона достигает 90 процентов и практически сравним с КПД линзами из ПММА. Однако, выигрывает по тепловому сопротивлению.
Производство силиконовых форм происходит намного быстрее. ПММА поставляется в виде порошка, разогревается и заливается в формы. Через некоторое время остывает и только тогда оптику можно использовать. Силикон же заливают в форму холодным. Таким образом увеличивается скорость производства.
Минусом силиконовой вторичной оптики можно отметить - трудность в чистке. Специальных растворов не существует и приходится мыть мыльным раствором. Но это неэффективный метод, не всегда помогает при сильных загрязнениях.
Первыми силиконовую оптику стали применять инженеры Osram.
Светодиодные линзы для мощных диодов 1, 3, 5 Вт
Для мощных светодиодов 1W, 3W, 5W выпускают серии линз, коллиматоров с разным углом раскрытия светового пучка. Основными считаются линзы 10, 20, 30, 45, 60 и 90 градусов, устанавливаемые в оправу черного, прозрачного или белого цветов. Есть и другие цвета оправ, но они менее распространены. Конструкции могут быть разного исполнения.
Самыми известными производителями (по качеству вторичной оптики) являются компания illuminno и turlens. В интернете Вы без труда сможете найти информацию о компаниях. Именно они разработали линзы под производителей светодиодов Philips, Osram, Cree, Nichia и являются основными партнерами этих мировых гигантов. Оптика этих производителей является эталонным и поэтому возьмем за основу именно их.
Световые характеристики популярных линз, коллиматоров для светодиодов
Ниже представлены основные характеристики самых популярных линз для мощных светодиодов 1,3,5 Вт. Нас будет интересовать угол светового потока, цвет, эффективность, диаграмма, вид светового пятна на различной высоте подвеса. Еще раз повторимся, что ниже представленные материалы относятся к качественным товарам. И могут отличаться от неизвестных экземпляров китайских производителей. Помимо этого, китайские продавцы частенько выдают силикатные линзы за ПММА. Визуально Вы их не определите, а некачественный свет получите.
Линзы, коллиматоры для мощных светодиодов целесообразно применять в прожекторах для подсветки архитектурных сооружений и подсветки в витринах магазинов. Узконаправленный поток света под определенным углом хорошо акцентирует внимание на определенных участках освещаемой поверхности и не освещает то, что не требуется.
Оптимальные размеры
Оптимальным размером линз для мощных диодов можно считать диаметр 21 мм. Именно такой размер идеален для диодов от Luxeon Rebel, Cree XP, Osram Oslon или Nichia. Не стоит думать, что при увеличении диаметра мы получим лучшие характеристики. Если же диаметр уменьшить до 16 мм, то оптическая эффективность будет не менее 90 процентов. Но в таком случае мы потеряем в отношении кд\лм. Оно упадет за счет пропорционального увеличения размера осветительного прибора по отношению к диаметру линзы. Если уменьшить размер еще больше, то эффективность будет только прогрессировать, за счет того, что источник света будет большим по отношению к линзе и она попросту не сможет "захватить" весь световой поток. При 10 мм диаметре эффективность не будет превышать 80 процентов.
И последнее... Часто у самодельщиков возникает вопрос: "А можно ли сделать линзы для светодиодов самостоятельно?"Здесь ответ однозначен - НЕТ. Линзы - высокоточная оптика и без необходимых технических приборов никогда не получится самостоятельно их изготовить. Вы можете подобрать материал, отлить форму, но добиться точной характеристики направленного света под определенным углом никогда не получится. Да в этом и нет необходимости. Стоимость оптики уже настолько маленькая, что ее может позволить себе каждый. Средняя цена на линзы в отечественных магазинах колеблется от 25 до 50 рублей за штуку. Можно позволить себе один раз потратиться, чтобы не терять время на эксперименты и получить то, что Вам необходимо.
