Armaturets bestanddele

LED optik - sekundær optik

Næsten alle LED-løsninger indeholder en eller anden form for optisk løsning, der styrer lyset fra den nøgne LED. LED'ens egen lysudsendelse udgør den primære optik, mens linser, refraktorer, reflektorer og prismer under ét kaldes sekundær optik.

Sekundær optik har ofte to formål: 

  • At styre lyset, så der opnås en hensigtsmæssig og effektiv lysfordeling
  • At bidrage til den visuelle oplevelse af armaturet og hindre blænding

Nøgne LED-chips har næsten altid en lysfordeling, som følger Lamberts cosinus-lov (på engelsk kaldet "Lambertian") - parallel til fordelingen for ideelt diffus reflektion:

kl-100-80-82-lambertian-lysfordeling-high.jpg 

Figuren viser en "Lambertian" lysfordeling, hvor det meste lys udsendes vinkelret frem for lyskilden.

 

Denne lysfordeling, hvor hvor hovedparten af lyset udsendes lige frem for lyskilden, er ikke altid optimal. Derfor er der brug for en sekundær optik, der dirigerer lyset derhen, hvor det skal bruges (f.eks. langt ud til siderne som i gadebelysning) og sikrer mod blænding i visse vinkler.

Sekundære optikker kan være linser (refraktorer), reflektorer eller prismer. Reflektorerne udføres normalt i aluminiumsbelagt plast eller aluminium, mens linser og prismer mest udføres i akryl. Linser i glas, optisk silikone eller andre plasttyper er også muligt.

 

Reflektorer

Mange LED'er er ganske små, så reflektorerne kan tilsvarende også gøres meget mindre, end f.eks. til et kompaktlysrør. Ikke meget af lyset kommer ud til siderne og rammer reflektoren, så derfor kombineres reflektorer til LED ofte med linser til behandling af hovedparten af lyset. LED reflektorer er dermed gode til at samle lyset i en smalt strålebundt, men ikke ikke til at sprede lyset.

 

kl-100-80-83-Symmetrisk-LED-reflektor.jpg     kl-100-80-85-symmetrisk-LED-reflektor-polar.jpg

En LED-reflektor (Ø70 mm) passende til en COB LED med en diameter på ca. 31 mm. Her sikrer reflektoren en udstrålingsvinkel på 28°, som passer til f.eks. spots til butiksbelysning. Kilde: Ledil Oy

 

kl-100-80-84-assymmetrisk-LED-reflektor.jpg     kl-100-80-86-assymmetrisk-LED-reflektor-polar.jpg

En assymetrisk LED-reflektor som opdeler lyset fra en COB-linse i tre fraktioner - lige ned, og til begge sider - passende til f.eks. vejbelysning. Kilde: Ledil Oy 

 

TIR-linser eller Collimatorlinser 

Gennemsigtige plastmaterialer kan også fungere som en slags reflektor, når lyset møder plastoverfladens inderside i en tilpas flad vinkel. Samme princip udnyttes i lysledere. Lys, der rammer en linses overflade indefra under en vinkel, der er mindre end en vis kritisk værdi, bliver totalreflekteret. Sådanne linser kalder TIR-linser (Total Internal Reflection). TIR-linser kaldes også for kollimatorlinser eller kollimatorer.


Linser og refraktorer

En anden egenskab ved linser er, at lysets brydning i linsens overflader kan lyset til at skifte retning - den såkaldte refraktion, som er knyttet til materialets brydningsindeks. Nogle linser er kun "refraktorer" (såsom almindelige brilleglas), andre udnytter både reflektion (TIR-princippet) og refraktion i sin behandling af lyset.

Moderne LED-armaturer til f.eks. gadebelysning fås med forskellige lysfordelinger. Her udnytter man, at alle armaturdele inkl. LED-lyskilderne er helt ens, men at lysfordelingen kan ændres ved blot at udskifte den sekundære optik.

Som med reflektorer udnytter LED-linser, at LED'en selv er ganske lille, og således kan linserne også blive små. Desuden er linserne mest effektive, hvis de sættes så tæt op at LED'en som muligt. Herved undgås lystab, og de små akryllinser er hurtigere og billigere at sprøjtestøbe nøjagtigt.

 

kl-100-80-87-LED-linse.jpg     kl-100-80-88-LED-linse-polar.jpg

Et eksempel på en ganske lille LED-linse (10x10 mm), som kan dirigere så godt som alt lyset ud til siderne (en "side-emitter" linse). Her udnyttes TIR-princippet i linsens kegleformede midte, mens refraktion er styrende for udformningen af linses let hvælvede sider. Kilde: Ledil Oy

 

Mange linser passer ikke bare til en enkelt LED, men til en gruppe af LED'er, sådan som de leveres på boards fra LED-leverandørerne. Herved gøres hele monteringen lettere og mere præcis.

 

kl-100-80-89-LED-linse-cluster.jpg     kl-100-80-90-LED-linse-cluster-polar.jpg

Et eksempel på en stor gruppe LED-linser (11x3 stk), som samlet set giver den viste lysfordeling. Kilde: Ledil Oy

 

Mikroprismer

Hele armaturåbningen kan forsynes med et mikroprismatisk materiale. Her er fordelen, at lyset fra mange lyskilder (også fra f.eks. lysrør) kan styres på en gang - omend knap så præcist. F.eks. kan lys i vinkler, der giver anledning til blænding, omdirigeres. Samtidig er kan den mikroprismatiske afdækning give et mere ensartet visuelt udtryk end mange små, separate linser. Jo mindre prismer, desto mere ensartet. Men jo mindre prismer, desto sværere er fremstillingen også, da prismerne skal stå så skarpt som muligt. Nogle mikroprismatiske afdækninger kan desuden også give anledning til interferensmønstre og indimellem også iridisering (brydning i regnbuefarver). Disse effekter kan ofte forhindres ved at kombinere den mikroprismatiske afdækning med en opaliserende film.

 

kl-100-80-91-mikroprismer.jpg

Et eksempel på et stykke akrylplade med mikroprismer på den ene side. Prismerne er ca. 1,5 mm i diameter. Foto: Anne Bay

 

Relaterede emner: