Diffusing LEDs Kanan: 8 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

LED banyak digunakan hari ini bahkan dalam kehidupan sehari-hari dan Anda bisa mendapatkan banyak informasi tentang cara menggunakannya. Ada banyak tutorial tentang menyalakan LED dan memasukkannya ke dalam instalasi cahaya yang berbeda. Tetapi hanya ada sedikit informasi tentang cara mengontrol atau membentuk cahaya yang dipancarkan oleh LED.

LED adalah sumber cahaya yang memancarkan cahaya dari titik yang sangat kecil ke segala arah secara merata. Tergantung pada jenis LED dan cara pembuatannya, cahaya sering diarahkan ke kerucut lebar. LED berdaya tinggi atau SMD LED seperti WS2812b atau APA102 biasanya memiliki sudut pancaran 120°-140°, LED 5mm dapat memiliki sudut pancaran hingga 180°. Ini berarti bahwa di seluruh sudut sinar ini jumlah cahaya yang sama dipancarkan. Tetapi karena kita memiliki satu titik asal jika kita menyorotkan cahaya LED pada permukaan datar, kita mendapatkan titik cahaya yang paling terang di tengah dan kehilangan kecerahan semakin jauh Anda dari pusat.

Dalam instalasi cahaya dan fotografi (bidang yang sangat saya minati) Anda berjuang untuk distribusi cahaya yang lebih homogen. Kuncinya adalah difusi cahaya. Jadi dalam Instructable ini saya akan berbagi dengan Anda bagaimana Anda dapat menyebarkan LED dengan cara yang benar dan apa yang harus Anda perhatikan.

Langkah 1: Matematika I

Mari kita asumsikan kita menggunakan LED normal yang dapat Anda temukan di strip LED. Ini biasanya adalah 5050 LED, artinya 5mm kali 5mm persegi dan jika Anda memiliki 60LED/m, Anda biasanya memiliki satu LED setiap 17mm pada strip. LED ini juga biasanya memiliki sudut pancaran 120°, yang menghasilkan pola seperti yang Anda lihat di sketsa.

Strip ini sering digunakan karena hanya dalam jarak pendek dari strip, sinar setiap LED tumpang tindih sedemikian rupa sehingga mereka bergabung menjadi sebatang cahaya. Meskipun ini berlaku untuk sebagian besar aplikasi, Anda masih memiliki titik panas dan melihat langsung ke cahaya yang Anda lihat setiap LED individu. Untuk instalasi ringan atau jika Anda ingin menggunakan strip LED dalam fotografi eksposur panjang, ini tidak diinginkan.

Langkah 2: Apa yang Dapat Anda Beli

Ada beberapa jenis ekstrusi aluminium yang tersedia yang dimaksudkan untuk memasang strip LED dan seringkali juga dilengkapi dengan berbagai jenis diffuser. Di foto pertama Anda dapat melihat yang paling umum.

Yang pertama hampir tidak cukup dalam untuk menampung LED dan merupakan yang paling tidak efektif, jadi mari singkirkan yang itu dan lihat yang lain.

Yang kedua memiliki profil yang lebih dalam dan layar diffuser datar. Kedalamannya sekitar 11mm yang menempatkan diffuser sekitar 10mm di atas LED. Mari kita ingat nilai-nilai ini dan lihat yang berikutnya.

Yang ketiga memiliki profil aluminium yang sama dengan yang kedua tetapi menggunakan profil bulat untuk diffuser. Ini menempatkan titik tertinggi dari diffuser sekitar 17mm dari LED. Profil bundar juga memastikan bahwa cahaya semakin jauh semakin jauh dari tengah bilah (ingat kita memiliki satu titik asal dan cahaya harus bergerak lebih jauh semakin jauh dari tengah).

Langkah 3: Matematika II

Mari kita lihat dua ekstrusi aluminium dari langkah terakhir. Kami memiliki jarak 10mm dan 17mm dari LED dan sudut pancaran 120°. Ini menghasilkan pola seperti yang Anda lihat di sketsa.

Seperti yang Anda lihat dengan 10mm kerucut balok tumpang tindih hanya sekitar setengah kerucut. Perbatasan kerucut mencapai hampir di tengah kerucut berikutnya. Anda mungkin berpikir ini cukup untuk mendapatkan distribusi yang merata, tetapi mari kita lihat yang lain.

Dengan jarak 17mm Anda mendapatkan tiga kerucut yang tumpang tindih cukup kuat yang menghasilkan distribusi cahaya yang lebih baik. Kerucut satu LED hampir mencapai bagian tengah LED 2 tempat lebih jauh ke bawah strip. Jadi cahayanya tersebar sepenuhnya di atas cahaya tetangganya.

Langkah 4: Menguji Ekstrusi

Mari kita lihat apakah matematika yang kita lihat di bagian terakhir bertambah dan kita mendapatkan distribusi cahaya yang baik.

Foto pertama menunjukkan strip LED setengah jalan ke ekstrusi dengan kedalaman 10mm. Seperti yang Anda lihat, Anda masih mendapatkan hot spot, tetapi ruang di antara LED juga menyala cukup terang. Jika Anda menggunakan ini dalam eksposur panjang dan memindahkannya melalui tampilan kamera seperti yang ditunjukkan pada foto kedua, Anda dapat melihat bahwa ada perbedaan antara LED telanjang dan kemudian satu di strip, tetapi titik-titik di mana LED dibuat terang garis.

Foto ketiga menunjukkan strip LED yang ditempatkan di tengah ekstrusi dengan kedalaman 17mm. Cahaya didistribusikan jauh lebih baik dan Anda hampir tidak dapat melihat di mana masing-masing LED lagi. Sekali lagi menggunakan ini dalam eksposur panjang seperti yang ditunjukkan pada foto keempat kita melihat perbedaan antara LED telanjang dan diffuser ini. Cahaya sangat homogen tetapi jika Anda melihat lebih dekat Anda masih dapat melihat perbedaan kecerahan cahaya, tetapi jauh lebih baik daripada yang sebelumnya.

Langkah 5: Matematika III

Mari kita kembali ke matematika dan menganalisis apa yang telah kita lihat. Dengan jarak 17mm dari LED kami sudah mendapatkan hasil yang baik, tetapi masih bisa ditingkatkan.

Mari kita ingat bahwa LED adalah sumber cahaya berbentuk titik tunggal yang menyebarkan cahayanya secara merata ke segala arah. Diffuser adalah permukaan yang datar, jadi kita harus melihat sudut dan intensitas cahaya. Semakin jauh kita dari sumber cahaya, semakin tidak terang cahayanya. Jika Anda melihat foto pertama, Anda dapat melihat bahwa pada jarak 30mm, sudut pancaran 120° menyebarkan cahaya lebih dari 100mm. Tetapi karena cahaya harus berjalan lebih jauh di perbatasan kerucut ini, cahayanya jauh lebih redup daripada di tengah.

Apa yang kami cari adalah ketinggian yang sama dengan jatah area tertutup. Jika kita menyinari cahaya pada permukaan yang datar dan jarak dari cahaya ke permukaan kurang lebih sama, kita memiliki distribusi cahaya yang lebih merata. Ini dapat dicapai dengan membuat diffuser menjadi bola dengan sumber cahaya di tengahnya atau kita dapat mencari sudut lain untuk matematika.

Jika Anda menghitungnya, Anda akan mendapatkan sudut sekitar 53,13° di mana ketinggian segitiga sama dengan panjang segmen yang berlawanan dengan sudut. Untuk membuatnya sedikit lebih mudah mari kita ambil sudut 60°. Pada sketsa kedua Anda dapat melihat hasilnya jika kita menerapkan sudut 60°. Titik kerucut 60° memiliki kecerahan yang kira-kira sama jika Anda melihatnya atau menangkapnya dengan kamera. Menerapkan ini ke diffuser dengan kedalaman 17mm kita dapat melihat bahwa ini dirancang dengan cukup baik.

Semua ini memberitahu kita bahwa jika Anda ingin membuat diffuser Anda sendiri, letakkan pada jarak yang sama dari LED karena LED berjauhan satu sama lain. Dengan begitu Anda akan mendapatkan hasil yang cukup baik.

Langkah 6: Meningkatkan Hasil - Difusi Ganda

Karena saya tidak senang dengan hasilnya sejauh ini, saya mencari cara untuk mendapatkan penyebaran cahaya yang lebih baik.

Jadi mari kita pikirkan tentang perbedaan antara cahaya terarah dan cahaya terdifusi. Perbedaan utama yang penting di sini adalah bahwa dengan cahaya terarah, kita memiliki garis cahaya lurus yang menjauh dari satu titik. Jadi semakin jauh kita pergi dari tempat yang satu ini, semakin sedikit cahaya yang kita dapatkan. Memproyeksikannya pada permukaan datar kita akan selalu mendapatkan penurunan kecerahan. Cahaya yang menyebar berarti bahwa kita tidak memiliki satu sumber cahaya, tetapi yang besar. Dan juga bahwa cahaya menyebar dari setiap titik sumber cahaya besar ini ke segala arah. Diffuser adalah perangkat yang mengubah cahaya langsung menjadi cahaya yang menyebar, sehingga diffuser pada dasarnya menjadi sumber cahaya baru yang kali ini tidak hanya satu titik.

Sekarang jika kita mengambil sumber cahaya ini, yang masih memiliki beberapa titik panas dan menyebarkannya untuk kedua kalinya, kita akan mendapatkan distribusi yang benar-benar homogen. Lapisan pertama difusi memiliki titik-titik panas, itu benar, tetapi hanya sedikit jarak dari ini, cahaya dari semua titik di titik panas ini tumpang tindih sedemikian rupa sehingga tidak terlihat lagi. Kekurangannya hanya untuk menyebarkan cahaya kita harus menggunakan bahan yang agak sedikit buram sehingga mengurangi intensitas cahaya. Dengan difusi ganda, kami mengurangi intensitas lebih banyak lagi, tetapi dalam aplikasi di mana ini penting, ini tidak terlalu penting.

Cara yang sangat sederhana dan efektif untuk membuat difusi ganda adalah dengan menempatkan beberapa gumpalan di antara strip LED dan diffuser. Dalam foto Anda dapat melihat hasil beberapa gumpalan yang dimasukkan ke dalam 10mm dan ekstrusi aluminium dalam 17mm. Seperti yang Anda lihat, yang 10mm meningkat dan yang 17mm hampir sempurna untuk digunakan.

Langkah 7: Solusi Lain: Tingkatkan Jarak ke Diffuser

Solusi lain juga dengan menambah jarak dari LED ke diffuser. Jika Anda memikirkan kembali beberapa langkah dengan ketinggian jarak antara setiap LED, Anda akan mendapatkan area yang dicakup yang sama dengan jarak antara LED. Tetapi jika Anda meningkatkan jarak, kerucut cahaya ini semakin tumpang tindih dan akan menghasilkan titik panas yang tumpang tindih sehingga menyatu satu sama lain. Pada alat ini saya mendesain untuk lightpainting jarak antara LED dan diffuser kira-kira dua kali lipat jarak antara masing-masing LED. Dan seperti yang Anda lihat, cahaya yang dihasilkan terdistribusi dengan baik. Foto terakhir adalah eksposur panjang di mana saya menggunakan alat ini untuk menggambar beberapa garis dengan cahayanya.

Langkah 8: Kesimpulan

Jika Anda ingin membangun instalasi lampu yang tampak bagus dengan LED, berhati-hatilah untuk menyebarkan cahaya dengan benar. Dalam beberapa kasus, satu titik cahaya diinginkan, tetapi sebagian besar waktu Anda menginginkan tampilan yang lebih menyenangkan, dan sumber cahaya yang tersebar akan memberi Anda ini. Jika Anda bekerja di bidang sinematografi atau fotografi, Anda seharusnya sudah tahu banyak tentang cahaya langsung vs. cahaya tersebar dan di sini Anda mendapatkan beberapa wawasan tentang cara mengubah satu menjadi yang lain.

Jika Anda ingin melakukan difusi ganda yang lebih profesional, Anda dapat menggunakan lembaran akrilik. Ada lembaran akrilik dengan transmisi cahaya 79%, ini biasanya digunakan dalam instalasi kamar mandi sebagai perlindungan privasi. Ini memiliki opacity yang baik untuk digunakan sebagai diffuser jika Anda menggandakannya. Untuk difusi ganda jarak penuh antara setiap LED tidak diperlukan. Tempatkan lapisan difusi pertama sekitar 1/3 jarak antara LED dan lapisan kedua pada 2/3 jarak. Dengan cara ini Anda akan mendapatkan distribusi cahaya yang sangat merata pada lapisan kedua. Tetapi Anda juga dapat menggunakan jarak antara LED dan menempatkan level pertama di tengahnya.

Ada lebih banyak cara untuk mencapai ini seperti menggunakan saluran cahaya akrilik tetapi itu lebih kompleks dan biasanya lebih mudah menggunakan difusi tunggal dengan jarak yang cukup atau difusi ganda.