Ngăn chặn các điểm sáng của đèn LED: Các phương pháp khuếch tán giúp trải đều ánh sáng như thế nào

Dải đèn LED trần hầu như không bao giờ được coi là một đường sáng rõ ràng. Nhìn thẳng vào nó và bạn sẽ thấy một hàng các chấm riêng biệt, một điểm sáng trong đó mỗi điốt nằm với các thung lũng mờ hơn ở giữa. Các nhà thiết kế gọi đây là chấm hoặc điểm nóng và đó là lý do phổ biến nhất khiến một thiết bị cố định đã hoàn thiện trông rẻ tiền ngay cả khi bản thân đèn LED còn tốt. Điều khó chịu nhất là việc hoán đổi một vỏ bọc "tốt hơn" thường hầu như không mang lại kết quả gì. Đó là bởi vì các điểm sáng của đèn LED trước hết là vấn đề về hình học và quang học, sau đó là vấn đề về vật liệu. Nhận sai đơn đặt hàng và bạn tiêu tiền vào sai lớp.

​

Hướng dẫn này trình bày về bốn đòn bẩy thực sự di chuyển kim, cụ thể là mật độ, khoảng cách, vật liệu và bề mặt, theo thứ tự mà kỹ sư sẽ tiếp cận với chúng. Chúng tôi tạo ra các cấu hình khuếch tán để kiếm sống, vì vậy, điểm nhấn ở đây là tác dụng của từng biến số, chi phí của bạn là bao nhiêu và quy tắc sách giáo khoa lặng lẽ bị phá vỡ ở đâu.

Các dấu chấm thực sự đến từ đâu

Mỗi đèn LED là một nguồn điểm riêng biệt. Nó ném ánh sáng theo hình nón khoảng 120 độ, và giữa diode này với diode tiếp theo có một khoảng trống không có bộ phát nào cả. Ở gần dải, các hình nón đó chưa chồng lên nhau nên mắt bạn đọc được một chuỗi các đỉnh sáng cách nhau bởi các khoảng tối hơn: các điểm nóng led có thể nhìn thấy được. Di chuyển bề mặt quan sát ra xa và các hình nón hợp nhất thành một vệt rửa liên tục. Không có gì thay đổi về trang bìa; chỉ có khoảng cách là có.

Thực tế duy nhất đó giải thích tại sao ba biến chứ không phải một biến chi phối việc chấm: khoảng cách giữa các điốt (cao độ), khoảng cách từ điốt đến bề mặt hiển thị ánh sáng cuối cùng và mức độ mạnh mẽ của lớp phủ ở giữa phân tán những gì đi qua nó. Một bộ khuếch tán chỉ là một phần ba trong số ba. Coi nó như một câu trả lời hoàn chỉnh là một sai lầm khiến rất nhiều-vấn đề sáng chói được đưa vào vòng tròn.

"Thậm chí" thực sự có nghĩa là gì như một thông số kỹ thuật

"Đồng đều" mang lại cảm giác chủ quan, nhưng các kỹ sư ánh sáng xác định nó bằng tỷ lệ độ sáng đồng đều: độ chói của điểm sáng nhất so với điểm tối nhất, thường nhắm đến khoảng 8:1 hoặc chặt hơn để có bề mặt đọc mượt mà. Tỷ lệ đó càng thấp thì kết quả càng đồng đều. Giữ nó đòi hỏi phải cân bằng hai thuộc tính có tác dụng tương hỗ với nhau:độ truyền ánh sáng, tức là bao nhiêu quang thông phát ra còn tồn tại trong lớp phủ, vàsương mù , đó là cách lớp phủ phân tán ánh sáng đó một cách triệt để. Độ truyền qua cao giữ cho vật cố sáng; sương mù cao che giấu các điốt. Bạn không thể tối đa hóa cả hai, vì vậy mục tiêu thực sự là một cửa sổ chứ không phải một đỉnh cao.

Đây là phần mà hầu hết các tờ thông số kỹ thuật đều bỏ qua. Sự khuếch tán không bao giờ miễn phí. Việc tán xạ ánh sáng ngược vào vỏ và hấp thụ một phần ánh sáng có nghĩa là mô-đun khuếch tán thường đạt gần 85% công suất không có-vỏ che, con số này tái diễn trong các phép đo bộ khuếch tán-đèn đã công bố và lớp phủ opal mạnh có giá cao hơn nhiều. Vì vậy, việc ngăn chặn các điểm sáng của đèn led luôn là một sự đánh đổi để chống lại độ sáng. Tuy nhiên, mức độ đồng nhất mà bạn thực sự cần không phải là một con số cố định: một cái vịnh nhỏ bao bọc bức tường từ hai mét trở lên có thể tồn tại với cấu trúc hữu hình mà một thiết bị chiếu sáng tuyến tính có chiều cao-của bàn làm việc nhìn ở khoảng cách một cánh tay không bao giờ có thể làm được và hệ thống chiếu sáng tạo điểm nhấn sẽ chấp nhận được điều mà nhiệm vụ chiếu sáng chính sẽ không làm được. Xác định tỷ lệ chính xác mà thiết bị cố định của bạn phải đạt được và do đó bạn có thể chi bao nhiêu độ sáng để mua nó, là quyết định đưa ra mọi quyết định bên dưới và đó là điều đầu tiên đáng để xác định trước khi bạn chạm vào nắp.

Đòn bẩy 1: Mật độ và cường độ LED

Các điốt càng gần thì khoảng cách mà mỗi bộ khuếch tán phải che giấu càng nhỏ. Đây là lý do tại sao mật độ là điều đầu tiên cần kiểm tra. Dải mật độ-thấp trong phạm vi 30–60 đèn LED-trên-mét để lại các thung lũng tối rộng và thực sự khó làm phẳng; các dải mật độ-cao ở mức 120 đèn LED trên mỗi mét trở lên đóng gói các nguồn đủ gần để các hình nón chồng lên nhau gần như ngay lập tức và các điểm phát sóng dẫn đầu phần lớn sẽ tự xử lý trước khi có bất kỳ lớp che phủ nào xuất hiện.

Một đánh giá độc lập của người mua, so sánh kênh LED-được chia sẻ rộng rãi của The Hook Up (thesmarthomehookup.com), đã thử nghiệm-các kênh trên mọi mật độ phổ biến và đưa ra chi phí bỏ qua điều này một cách rõ ràng. Ở tốc độ 30 đèn LED/m, ngay cả một kênh sâu kết hợp với nắp cong "không tì vết" vẫn hiển thị các điểm sáng nhìn thấy được và phải trả giá cho nỗ lực này với độ sáng giảm khoảng 56%. Với 60 đèn LED/m, cũng tương tự sự kết hợp độ sâu-cộng với-không tì vết{10}}đã đạt đến một đường thực sự đồng đều trên mọi màu sắc và mức độ sáng, đồng thời ở 144 đèn LED/m, các điểm nóng đã biến mất mà không cần hoạt động nhiều. Xử lý dải thưa hoàn toàn ở bộ khuếch tán là cách tốn kém nhất để có được sự đồng nhất: bạn đốt độ sáng lên giấy theo hình học mà lẽ ra bạn có thể cố định tại nguồn bằng cách mua mật độ thay thế.

Dải COB là trường hợp giới hạn của ý tưởng này: hàng trăm con chip nhỏ dưới lớp phủ phốt pho liên tục, thực tế không có cao độ để che giấu. Chúng là cấu hình mà bạn thường có thể bỏ qua hoàn toàn sự khuếch tán nặng mà vẫn có được đường nét liền mạch, mặc dù nắp vẫn giữ được vị trí để bảo vệ và kiểm soát độ chói.

Đòn bẩy 2: hình học, khoảng cách và độ sâu kênh

Nếu mật độ được cố định bởi một dải bạn đã mua thì khoảng cách là đòn bẩy-rẻ nhất tiếp theo và nó hầu như luôn không được sử dụng đúng mức. Quy tắc hoạt động của đèn nền là tỷ lệ khoảng cách giữa các điốt với khoảng cách tối thiểu là 1:1: khoảng cách từ điốt đến lớp phủ ít nhất phải bằng khoảng cách. Nếu khoảng cách là 10 mm, hãy cho ánh sáng di chuyển ít nhất 10 mm và các hình nón có chỗ để hợp nhất; hãy để cao độ vượt quá khoảng cách đó và các điốt riêng lẻ bắt đầu xuyên qua bất kể bạn lắp vỏ bọc nào. Để che giấu sâu hơn trong các bảng có đèn nền, khoảng cách từ đèn-đến-bộ khuếch tán khoảng 1,5 đến 2,5 lần khoảng cách sẽ tạo ra một biên độ thoải mái, với cái giá là mất đi một chút quang thông khi ánh sáng lan rộng.

 

Trong một thiết bị cố định tuyến tính, khoảng cách đó được đặt theo độ sâu của kênh, đó chính xác là lý do tại sao kênh nhôm sâu che giấu các điểm mà kênh nông không thể. Và đây là biến số lặng lẽ đảo ngược bản năng thông thường: khi một mẫu hiển thị các điểm sáng có đèn led, hầu hết mọi người đều tìm đến một loại vỏ bọc đắt tiền hơn, mờ hơn. Thông thường, cách khắc phục rẻ hơn là thêm độ sâu để ánh sáng hòa trộn trước khi nó chạm tới bộ khuếch tán, vì kênh sâu có nắp cơ bản thường đánh bại kênh nông có kênh cao cấp, với ít tiền hơn. Độ sâu của phần dành riêng cho bản dựng của bạn là bao nhiêu: nó nằm ngoài cao độ và tỷ lệ đồng nhất mục tiêu của bạn, sau đó thay đổi theo không gian vật lý và tỷ lệ mà thiết bị cố định có thể mang lại, đó là điểm mà kênh và lớp phủ phải được chỉ định cùng nhau thay vì được mua riêng. Chọn cái này mà không có cái kia là cách các dự án kết thúc-chi trả quá mứccấu hình khuếch tán được điều chỉnh cho đèn LED tuyến tínhsẽ không bao giờ chiến thắng được độ sâu kém.

​

Đòn bẩy 3: vật liệu và cửa sổ quang học

Chỉ sau khi mật độ và khoảng cách được giải quyết thì vật liệu che phủ mới bắt đầu quan trọng, và ở đây hai loại nhựa đặc trưng này thực sự khác nhau.

Acrylic truyền ánh sáng nhiều hơn một chút và tự chống lại ánh sáng mặt trời, đó là lý do tại sao các thiết bị quang học trong nhà-dẫn đầu dựa vào nó. Polycarbonate có một số điểm truyền qua nhưng chịu tác động và nhiệt có thể làm nứt acrylic, khiến nó trở thành vật liệu mặc định cho vỏ ngoài trời, công cộng hoặc có nhiệt độ-cao, miễn là nó được bảo vệ chống lại tia cực tím, vì PC chưa được xử lý sẽ chuyển sang màu vàng và giòn dưới ánh nắng mặt trời.

Sau đó là quyết định về sương mù, đó là-việc kiểm soát điểm sáng thực sự được thực hiện hay bị thua. Theo nguyên tắc chung, một tấm bìa trong suốt chỉ tốn 5–10% sản lượng nhưng hầu như không che giấu được gì; một lớp phủ mờ có giá khoảng 15–25% và làm mềm các chấm; lớp phủ opal (màu sữa) thực sự có giá từ 30–40% trở lên và cuối cùng là nguyên nhân khiến điốt biến mất. Mối quan hệ chi phối rất đơn giản và không thể tha thứ: bạn nạp càng nhiều hạt khuếch tán vào vật liệu thì sương mù càng cao và khả năng che giấu càng tốt, đồng thời độ truyền qua càng thấp. Độ truyền qua và năng lượng ẩn nằm ở hai đầu đối diện của cùng một mặt số. Một quy tắc nhanh để chọn bước nào: chỉ rõ ràng khi dải này bị ẩn khỏi tầm nhìn trực tiếp, bị mờ khi nó được liếc qua phòng và chạm vào đá mắt mèo khi ai đó có thể nhìn thẳng vào nó; điểm chính xác trong dải đó là thứ được tính vào các con số của bạn. Việc định lượng nơi bạn đến không phải là phỏng đoán; nó được đo bằngphương pháp thử tiêu chuẩn về độ mờ và độ truyền sáng của nhựa trong suốt, ASTM D1003, do đó, bộ khuếch tán có thể được chỉ định cho một con số thay vì một ý kiến. Sai lầm thực tế cần tránh: theo đuổi độ truyền sáng tối đa, hạ cánh quá thấp trong sương mù và phát hiện ra các điểm nóng dẫn đầu không bao giờ biến mất. Khóa cửa sổ, không tối đa hóa một cạnh của nó.

Đòn bẩy 4: khuếch tán bề mặt so với thể tích và điều khiển quá trình đùn

Hai tấm bìa có thể đọc cùng một số lượng sương mù và hoạt động hoàn toàn khác nhau, bởi vì có hai cách để phân tán ánh sáng và chúng thất bại theo các hướng ngược nhau.

Khuếch tán bề mặt, lớp da mờ hoặc có kết cấu, chỉ phân tán ở mặt ngoài. Nó giữ độ truyền qua cao và trông sạch sẽ, nhưng lớp tán xạ mỏng thường không thể chôn vùi nguồn điểm mạnh, vì vậy các chấm vẫn tồn tại khi nhìn gần. Khuếch tán khối, các hạt tán xạ phân tán qua toàn bộ độ dày, bẻ cong ánh sáng ở hàng nghìn bề mặt bên trong, mang lại độ mù cao hơn nhiều và khả năng che giấu tốt hơn nhiều, với chi phí truyền qua cao hơn. Hầu hết công việc ẩn giấu chip LED đều sử dụng khuếch tán khối làm nền và điều chỉnh kết cấu bề mặt trên đó.

Đây là lớp mà người mua tấm không bao giờ nhìn thấy và máy đùn điều khiển trực tiếp, và đó là nơi việc ngăn chặn các điểm sáng dẫn đến trở thành một quyết định sản xuất hơn là một quyết định mua sắm. Trong quá trình ép đùn, chúng tôi đặt tải phụ gia khuếch tán thành hệ số truyền đất trên mục tiêu, thường ở mức khoảng 80%, 70% hoặc 60%, thay vì chấp nhận bất cứ điều gì xảy ra. Chúng tôi có thể cuộn trực tiếp một hình học có kết cấu vi mô hoặc răng cưa vào bề mặt hồ sơ, hoạt động này thực hiện hai nhiệm vụ: nó phân tán ánh sáng và che giấu các đường kéo mảnh mà quá trình ép đùn để lại. Thành thật mà nói về điểm cuối cùng đó: các đường kéo trên nắp ép đùn có thể được giảm thiểu nhưng không bao giờ bị loại bỏ hoàn toàn và bất kỳ nhà cung cấp nào hứa hẹn một bề mặt hoàn hảo hoàn hảo đều bán quá mức. Cách khắc phục là thiết kế, không phải phép thuật: một khuôn mặt có kết cấu có chủ ý biến một vật phẩm không thể tránh khỏi thành một phần của chiến lược quang học.

​

Hai bẫy quy trình cũng tồn tại ở đây và cả hai đều dễ bị đánh giá thấp. Polycarbonate rất khát ẩm: chúng tôi sấy khô ở nhiệt độ khoảng 120 độ trong ba đến bốn giờ và giữ độ ẩm còn lại ở mức khoảng 0,02% trước khi nó chạm tới vít, vì PC khi bị ướt sẽ xuất hiện dưới dạng các vệt bạc và bong bóng-vi mô, và trên bộ khuếch tán, những thứ đó không phải là khuyết điểm thẩm mỹ mà là sự không đồng nhất quang học thực sự, một nguồn không đồng đều mới xếp lớp trên vật mà bạn đang cố gắng khắc phục. Chúng tôi đã giải quyết vấn đề này một bàn kiểm tra có đèn nền bật ra khỏi dây chuyền một cách chính xác để bắt lô có sọc trước khi vận chuyển thay vì sau khi được lắp đặt. Và đối với bất kỳ tấm che ngoài trời nào, khả năng chống tia cực tím tốt nhất nên được bổ sung dưới dạng một-lớp nắp được ép đùn thay vì trộn lẫn với nhau, bảo vệ chính xác ở nơi ánh nắng chiếu vào và giảm chi phí. Đây là những biến tạo nênbộ khuếch tán polycarbonate ép đùn được thiết kế cho chiếu sáng công nghiệphoạt động có thể dự đoán được trong toàn bộ quá trình sản xuất thay vì trôi dạt từ đợt này sang đợt khác.

Đặt nó lại với nhau: sửa các dấu chấm theo đúng thứ tự

Lý do khiến-các vấn đề về điểm sáng trở nên khó giải quyết là vì mọi người sử dụng đòn bẩy không đúng trình tự, thường lấy phần đắt tiền nhất trước tiên. Đảo ngược nó. Làm việc với giá rẻ-và-hình học trước khi làm việc với-và-quang học đắt tiền và dừng lại ngay khi đạt được mục tiêu về tính đồng nhất.

Đọc các trường hợp thất bại theo thứ tự đó và tất cả chúng đều có vần điệu. Nâng cấp lên vỏ bọc đắt hơn, mờ hơn trong khi không chạm vào kênh nông: cần gạt sai, lãng phí tiền ở bước 4 để khắc phục sự cố ở bước 1. Đẩy hệ số truyền lên trần nhà để tăng độ sáng và việc tìm kiếm các điốt vẫn hiển thị: cửa sổ bước 4 được đặt ở cạnh sai. Chỉ định PC trần cho bảng hiệu ngoài trời và xem nó có màu vàng trong một mùa: lệnh gọi vật liệu ở bước 3 được thực hiện mà không có khả năng chống tia cực tím. Không có cái nào trong số này là kỳ lạ; tất cả đều là kết quả của việc chuyển thẳng đến trang bìa.

Chỉ định bộ khuếch tán ép đùn tùy chỉnh

Sau khi bạn biết dự án của mình thực sự cần đòn bẩy nào, cấu hình bộ khuếch tán sẽ tự nó trở thành một tập hợp các nút xoay thay vì một lựa chọn trong danh mục: độ sâu-mặt cắt ngang xác định khoảng cách di chuyển-ánh sáng của bạn, tải phụ gia xác định độ truyền qua và sương mù của bạn, kết cấu bề mặt quản lý các đường kéo và thêm độ phân tán cũng như vật liệu, cho dù PMMA, PC hay cấu trúc ép đùn đồng- có nắp UV, phù hợp với môi trường. Điều chỉnh chúng lại với nhau, thành một số đo được, là toàn bộ công việc.

Đó cũng là nơi chi phí thực tế tồn tại, vì vậy cần phải nói thẳng về những yếu tố tác động đến nó. Trên một bộ khuếch tán ép đùn tùy chỉnh, giá chủ yếu được quyết định bởi bốn yếu tố: polyme (các loại PC quang học và PMMA, đặc biệt là các loại đã được sửa đổi do tác động{1}} hoặc UV{2}}, cao hơn nhựa thông thường), lượng phụ gia khuếch tán mà mục tiêu khói mù yêu cầu, liệu bề mặt có cần công cụ có kết cấu hay răng cưa thay vì mặt trơn hay không và thời gian chạy, vì một-thiết lập khuôn một lần{4}}được phân bổ theo đơn đặt hàng. Cấu hình trong nhà mờ đơn giản và cấu hình ngoài trời-có sương mù cao, có tia UV{7}}không nằm trong cùng một khung. Đó chính xác là lý do tại sao giá danh mục cố định sẽ gây nhầm lẫn nhiều hơn là hữu ích và tại sao con số trung thực lại là báo giá dựa trên bản vẽ của bạn.

Việc điều chỉnh đó là phần chúng tôi thực hiện-trong nội bộ. Dachang đã ép đùn các cấu hình từ năm 1998 theo hệ thống chất lượng ISO 9001, với xưởng dụng cụ riêng của chúng tôi, hơn 40 dây chuyền ép đùn, các cấu hình có tiết diện từ vài mm đến 500 mm, nhựa quang học-dòng đầu tiên từ các nhà cung cấp như SABIC, Covestro và Mitsubishi, cũng như cấp độ ngọn lửa được xếp hạng UL94 mà vỏ yêu cầu. Chúng tôi đặt độ truyền qua và độ mờ cho mẫu và mật độ đèn LED của bạn thay vì đưa cho bạn một tấm cố định và hy vọng. Nếu bạn đang đấu tranh với các điểm sáng dẫn trên thiết bị cố định hiện tại, cách nhanh nhất là chia sẻ cao độ dải, độ sâu kênh mà bạn phải xử lý cũng như giao diện mà bạn mong muốn, đồng thời chúng ta hãy xác định giới hạn cho những hạn chế đó. Hãy bắt đầu với chúng tôicấu hình bộ khuếch tán-đèn LED tùy chỉnhhoặcDòng đèn khuếch tán LED polycarbonate được chế tạo đặc biệt để triệt tiêu các điểm nóng.

Câu hỏi thường gặp

Giới thiệu về tác giả: hướng dẫn này phản ánh quá trình thực hành-đùn và điều chỉnh quang học-của nhóm kỹ thuật chiếu sáng Dachang Plastic, nhóm đã tạo ra cấu hình bộ khuếch tán ánh sáng-tùy chỉnh cho ngành chiếu sáng từ năm 1998.