LED Hur korkat är det att köra utan linser?

[PeterGG]

Hej.

Mitt första bygge, byggde jag med 60* linser, då blev det riktigt trist disko i akvariet, men då satt belysningen 3cm från vattenytan... så då plockade jag bort linserna...

Mitt andra bygge, då sket jag i linser för att få jämnt ljus... och tänkte inte på att jag hade 150mm mellan ramp och vattenyta.

Men nu, ett år efter kom jag ihåg optik-klasserna... Kritisk vinkel. När ljuset infaller mot en vattenyta i vinkel över 48* så reflekteras allt... ergo, allt ljus för en diod som sprids över en vinkel på 98* kommer bara att studsa bort...

Mig veterligen har de flesta 3W dioderna en spridning på 120*

Och precis innan 48* så reflekteras rätt mkt...

ergo, om man vill ha effektivitet så är det kasst att köra utan linser... ?

Missar jag något i resonemanget?

Peter

[Manks]

Jag har inga linser, jag har ett par värde på runt 100 i botten av mitt 40 cm kar. Så ja, du har rätt. Linser är att föredra... (Ska banka i linser när jag har semester och har tid att bygga ut rampen)

Det matematiska resonemanget vet jag inget om, men det praktiska resultatet vet jag...

Dock har jag ingen tillstymmelse till disco och saker växer

[mamadubba]

Det är säkert rätt men samtidigt så är ju inte ljuset i de 120 graderna lika starkt hela vägen. Även utan lins så är det kraftigaste ljuset rakt nedanför dioden och blir svagare ut mot kanterna. Så jag tror inte det är massor man förlorar, anledningen att köra linser är väl mer att tvinga ljuset vara ännu starkare mot mitten och därmed nå längre ner i karet?

[NiXoN]

Jag har testat lite olika linser och 60grader funkar med rampen en 20+cm ovan utan värre disco, men jag föredrar 80 graders linser.

Det är en kompromisslösning för hyfsad spridning och bra genomträngningskraft, för RGB så kör jag utan linser då det är rent kosmetiskt ljus och ger synligare disco.

Många kommersiella ramper kör utan linser och har sina dioder tätt packade, i dom lägen så kan snäva linser nog bli besvärliga då man får en brännpunkt direkt under rampen.

Har man ett hemmabygge där man spritt dioderna lite mer så skall detta inte orsaka liknande problem, då vinner man nog mer på att ha linser.

Mina funderingar o experiment

//NiXoN

[stigigemla]

48 grader är gränsen för att ljus skall passera vattenytan från vatten till luft.

Det är stor skillnad även Från luft till vatten. Speglingen vid lodrätt ljus mot vattenytan har jag för mig är ungefär 4%. När vinkeln minskar ökar reflektionen undan för undan. Men det är svårt att avgöra hur mycket man tjänar på linser för att med vidare vinkel belyses en korall från flera dioder. Dessutom blir större yta av korallen belyst på grund av mindre skuggor.

Och dessutom: Färgspridningen "Discoeffekten" är värre ju smalare vinkel linserna har.

[backstrd]

Om du tittar på vattenytan och i taket bör du få en uppfattning om hur mycket som reflekteras. Om mycket av dina 3-400W skulle reflekteras borde det märkas...

/D

[Lasse]

Jag körde den gamla uppsättningen utan linser - inga problem.

MVH Lasse

[PeterGG]

Tack för svaren.

Givetvis är det en klockkurva på ljuset från en diod... dvs mest i centrum, avtagande runt kanterna.. Men kolla här: http://www.cree.com/~/media/Files/Cree/LED%20Components%20and%20Modules/XLamp/Data%20and%20Binning/XLampXTE.pdf

Det är rätt mycket ljus som landar utanför specade 115/140*. De siffrorna är ju bara FWHM - full width half maximum

Stig har givetvis rätt, jag har räknat på vatten till luft passagen... inte tvärtom som jag tänkte. Sorry.

http://sv.wikipedia.org/wiki/Totalreflexion

När man går från luft till vatten så samlas ju ljuset. Usch vad rostig jag är på vågteori.. dags fräscha upp. Räknade jag på 120* fick jag att ljuset samlas till 80* när det går genom vattenytan.

Vid 0* fick jag dock att 2% av ljuset reflekterades (räknade 1,33/1,0 i brytningsindex)

För de strålar som är 120* så reflekteras 6% av det ljuset, antaget att ljuset är opolariserat...

Nästa steg för mig blir att implementera klock-kurvan i beräkningarna och köra om, se hur många procent ljus man förlorar utan linser...

Backstrd - jag har rätt mycket ljus på väggarna och i taket när jag blåser på.. men det är svårt att bedöma hur mkt det är... det kan vara 1%, 5% eller 0.01%... kan inte bedöma

Tack för hjälpen och kontrollen här, nu lärde jag mig lite till.. och fick anledning att repetera gammal kunskap

[stigigemla]

Nu är det ju så att infallsvinkeln spelar roll också. Vid 63,5 grader off axis träffar ljuset en dubbelt så bred vattenyta som ljusknippets bredd. Klumpig förklaring. Jag vet det men rita upp det på ett papper så syns det bättre. Sedan bryts strålknippet ihop till en mindre bredd igen under vattenytan men ändå bredare än ljusknippet ovanför vattenytan. Vägen från lysdioden är också mer än dubbelt så lång vilket medför att ljusintensiteten blir mindre än en fjärdedel.

Det är inte bara den ökade reflektionen som minskar effektiviteten vid sneda vinklar.

Där knappast en klockkurva på ljuset som lämnar en blå lysdiod. Ljuset bildas i ett plant P/N- skikt i dioden där jag skulle tro kurvan är en halv sinus.

Sedan finns ljuset i halvledarmaterialet som har ett högre brytningsindex än glas. När det lämnar dioden har vi en övergång mellan halvledarmaterialet och luft med totalreflektion i för stora vinklar. Men där har de nog lagt på en antireflexbehandling som på kameralinser fast ingen fabrikant skriver om det.

(En grupp vid Chalmers i Göteborg har ett patent (ansökan?) på att göra antireflexen av nano kolrör som om tillverkningstekniken fungerar kan bli praktiskt taget förlustfri).

Undersidan av dioden har en beläggning av aluminium med en reflektion av 96% ungefär.

När det gäller vita dioder är det enklare. Där belyser man ett fluorescerande material (pulver) med blått ljus och det vita ljuset emitteras slumpmässigt.

Det bör bli något mellan en klockkurva och en halv sinus.

[PeterGG]

Hänger med på ditt area-argument, och hänger med på att intensiteten minskar snabbt med avstånd.

Mitt övergripande argument är dock, att så länge inte ljuset reflekteras, så förlorar man ju ingen ljus-energi ned i karet... Även om det är låg intensitet i randen för en diod, sitter dioderna hyfsat tätt, så sammanfaller den randen kanske med diod #5 längre borts ljusmax... Eller missar jag någonting där?

Den länken som jag hade i förra posten, i den pdf-en finns mätta kurvor, och du har rätt, det är väldigt grovt att kalla rb f XT-E för klockkurva, den är lite mer avancerad.

Usch, snart får jag gå till jobbet och hämta min Physics Handbook, är nästan övertygad om att den har omräkningsformler för ytor och intensitet..

Nu är det ju så att infallsvinkeln spelar roll också. Vid 63,5 grader off axis träffar ljuset en dubbelt så bred vattenyta som ljusknippets bredd. Klumpig förklaring. Jag vet det men rita upp det på ett papper så syns det bättre. Sedan bryts strålknippet ihop till en mindre bredd igen under vattenytan men ändå bredare än ljusknippet ovanför vattenytan. Vägen från lysdioden är också mer än dubbelt så lång vilket medför att ljusintensiteten blir mindre än en fjärdedel.

Det är inte bara den ökade reflektionen som minskar effektiviteten vid sneda vinklar.

Där knappast en klockkurva på ljuset som lämnar en blå lysdiod. Ljuset bildas i ett plant P/N- skikt i dioden där jag skulle tro kurvan är en halv sinus.

Sedan finns ljuset i halvledarmaterialet som har ett högre brytningsindex än glas. När det lämnar dioden har vi en övergång mellan halvledarmaterialet och luft med totalreflektion i för stora vinklar. Men där har de nog lagt på en antireflexbehandling som på kameralinser fast ingen fabrikant skriver om det.

(En grupp vid Chalmers i Göteborg har ett patent (ansökan?) på att göra antireflexen av nano kolrör som om tillverkningstekniken fungerar kan bli praktiskt taget förlustfri).

Undersidan av dioden har en beläggning av aluminium med en reflektion av 96% ungefär.

När det gäller vita dioder är det enklare. Där belyser man ett fluorescerande material (pulver) med blått ljus och det vita ljuset emitteras slumpmässigt.

Det bör bli något mellan en klockkurva och en halv sinus.