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Les diodes électroluminescentes ont obtenu bien plus que leur rôle initial en tant que voyants de panneau. Les LED sont maintenant utilisées pour des applications telles que les lampes de poche, les phares d'automobile et l'éclairage architectural. Bien que les voyants soient facilement disponibles, ils ne sont pas très utiles, à moins que la lumière qu’ils génèrent puisse être acheminée de l’endroit où elle se trouve.
Pour une utilisation en tant que source de laboratoire, il est souvent utile de collimer la lumière d’une LED pour la transformer en "faisceau lumineux". Les calculs sont plus compliqués lors de l’utilisation de LED haute puissance pour l’éclairage général ou spécialisé.
Utilisation d'une LED comme source collimatée
Identifiez le modèle d'éclairage de la LED. Habituellement, le fabricant fournira au minimum les angles de divergence dans les directions x et y.
Par exemple, supposons que la diode électroluminescente présente une divergence de 38 degrés en x et de 47 degrés en y.
Déterminez les longueurs focales appropriées pour obtenir la taille de faisceau souhaitée.
La distance focale est donnée par la formule f = D / (2 * tan (alpha / 2)), où D est le diamètre du faisceau souhaité et alpha est la divergence du faisceau complet dans la direction considérée.
Pour cet exemple, prenons un diamètre de faisceau souhaité de 25 mm. Ensuite,
fx = 25 / (2_tan (38/2) = 36 mm fy = 25 / (2_tan (47/2) = 29 mm
Placez la lentille cylindrique à distance focale la plus courte à une distance focale distincte de la LED.
Dans l'exemple, une lentille cylindrique de 29 mm de distance focale sera placée à 29 mm de la LED, orientée de manière à focaliser la direction y.
Marquez une carte avec le diamètre de faisceau souhaité et vérifiez que le faisceau reste à cette taille sur la distance requise. Ajustez la position de la lentille pour maintenir le faisceau dans le diamètre souhaité.
Dans l'exemple, la carte d'indexation aura un cercle de 25 mm de diamètre et la lentille est ajustée pour que la dimension verticale du faisceau soit aussi proche que possible du cercle.
Placez l’objectif de la distance focale la plus longue loin de la LED de sa propre distance focale.
Pour l'exemple, une lentille cylindrique avec une distance focale de 36 mm est placée à 36 mm de la LED, orientée de manière à focaliser la direction x.
Ajustez la deuxième position de la lentille pour optimiser la collimation. Utilisez la fiche comme guide.
Pour compléter l’exemple, ajustez l’objectif à longueur focale de 36 mm pour que la largeur du faisceau soit aussi proche que possible du cercle.
Sélectionnez une paire de prismes anamorphique appropriée. Une alternative aux deux lentilles cylindriques consiste à placer une paire de prisme anamorphique à proximité de la LED, ce qui permet de rendre le faisceau circulaire, en égalisant la divergence dans les directions x et y. Une seule lentille avec la longueur focale collimate le faisceau.
Utilisation de LED pour l'éclairage
Trouvez le modèle de sortie pour la LED. Que la couleur blanche soit créée en superposant la lumière de puces LED de différentes couleurs ou en émettant une LED ultraviolette à revêtement phosphore, le motif d’émission est le point de départ. Les fiches techniques du fabricant fournissent ces informations.
Définissez le modèle d'éclairage souhaité. Une lampe de travail de bureau et un lampadaire ont des schémas d'éclairage de cible très différents.
Modélisez le système dans un programme de conception optique. Ces programmes acceptent les fichiers de données du fabricant en entrée, puis propagent la lumière à travers un système optique défini par l’utilisateur et calculent le diagramme d’éclairage final.
Utilisez la routine d’optimisation interne du programme de conception optique pour ajuster les surfaces optiques et ajuster le motif d’éclairage de sortie.