Одним з незаперечних переваг світлодіодів перед традиційними джерелами світла є можливість формування практично будь-якого розподілу світлового потоку для максимально ефективного використання енергії. Здійснюється це формування за допомогою вторинної оптики - відбивача (рефлектора) або лінзи.
Для позначення форми розподілу світла в світлотехніці використовується термін «крива сили світла» або скорочено КСС. Світлодіоди в більшості випадків мають первинну лінзу (з прозорого силікону, або скляну), яка формує КСС, показану на малюнку нижче.
Як видно з графіку - інтенсивність світла плавно зменшується зі збільшенням кута відхилення від центральної осі. Для отримання розподілу іншого виду на світлодіод накладається лінза або рефлектор відповідного типу. Звідси і назва - вторинна оптика. Рефлектори мають досить обмежену сферу застосування - вони дозволяють працювати тільки на концентрацію світлового потоку, тобто зменшення кута випромінювання. Лінзи ж дають більш широкий діапазон можливостей, тому на їх розгляді варто зупинитися детальніше.
З чого і як зроблено?
Найбільш поширені матеріали для виготовлення лінз - поліметилметакрилат (в народі - оргскло) і полікарбонат. Виготовляються вони методом лиття під тиском, при строгому дотриманні технологічних норм. Так що про виготовлення лінзи своїми руками не може бути й мови. При спробі механічної обробки цих матеріалів, все чого ви зможете досягти - це каламутний подряпаний шматочок оргскла.
Способи сполучення з світлодіодом
Існують кілька способів кріплення лінз. Найпростіший - приклейка. Лінзи, маленького розміру можуть приклеюватися безпосередньо на плату зі світлодіодом. Більш габаритні і масивні вимагають власника. Тримач має клейку основу із захисною плівкою (по суті - двосторонній скотч), а лінза в нього просто замикається. Ідеальний варіант для виробів, що виготовляються своїми руками в домашніх умовах, але недостатньо надійний для жорстких умов експлуатації (перепади температур, механічна тряска і вібрація). Другий спосіб - кріплення за допомогою гвинтів - більш надійний, але вимагає наявності відповідних конструктивних елементів у лінзи. І, нарешті, можна закріпити вторинну оптику, використовуючи корпусні елементи вироби (світильника, ліхтаря та ін.). Наприклад, придавити захисним склом. У будь-якому випадку велике значення має точна центровка лінз щодо світлодіодів, для цього в деяких лінзах і власниках передбачені спеціальні стоечки (штирі). Природно при цьому на платі повинні бути передбачені відповідні отвори. При установці, не можна торкатися робочих поверхонь лінзи руками.
Зазвичай класифікація лінз у виробника йде за двома основними ознаками - за типом світлодіодів і по типу світлорозподілу. Також оптика буває одиночна і групова, коли на кілька світлодіодів надаватися єдиний лінзовий модуль, прозора і матова, симетрична і асиметрична і т.д.
В даний час виробники вторинної оптики «йдуть в ногу» з виробниками світловипромінювальних діодів і після появи нового типу або сімейства світлодіодів, практично через пару місяців ми вже можемо придбати для нього відповідні нові лінзи.
Найбільш поширеною формою розподілу світла є круглосімметрічним. Такі лінзи дають кругле світлову пляму. Кут світлового пучка може бути абсолютно різним: від 3˚ до 150˚. Концентрують лінзи з кутом менше 10˚ зазвичай називають «спотовими» (від англ. Spot - пляма).
Існує оптика зі спеціальним розподілом світла.
Нижче на малюнку представлена лінза для вуличного освітлення і її КСС.
Світлотехнічний шедевр своїми руками
Різноманіття лінз для світлодіодів і їх широка доступність дає можливість реалізовувати досить складні світлотехнічні рішення своїми руками. Лінзованной світлодіоди можуть дати самі мудрі форми КСС, деякі з них представлені на малюнках нижче.
Комбінуючи різні лінзи в одному світильнику можна домогтися светораспределения практично будь-якої складності.
Прості завдання за допомогою вторинної оптики вирішуються також більш ефективно. Так світлодіодний ліхтарик, зібраний своїми руками на одноватний светодиоде CREE, з одного узкоградусной лінзою LEDIL буде «пробивати» темряву на кілька сотень метрів, даючи при цьому чітко окреслене світлове пляма. У той час як його покупної побратим, родом з південно-східної Азії, з купкою дрібних світлодіодів і блискучим відбивачем, чи «подужає» і половину цієї відстані.
Можливості вторинної оптики вражають!