讨论灯碗的设计

光电测量 · 发表于 2006-5-22 08:41

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讨论灯碗的设计

今天查找了一些相关资料,总结了一下反光碗特性,写出来供大家参考指正。
如图，是全内反射碗，透镜和抛物面反光碗的光路图。点击上面图片可以放大，可正常观看。
大家可以看出，
1、透镜如果要高效率，必须要尽量靠近LED，或表面尺寸（半径大），或焦长短（LED在其焦点上）。
满足这些要求的透镜其实是高数值孔径（可以说是光圈）的透镜，目前最高直径、焦距比的透镜一般是1左右，
显微镜物镜达到0.8，也就是说普通玻璃（非高色散，低折射率）的透镜必定要损失一部分led光。
但是，透镜的聚焦效果最好，光束准直性最好，可以产生理论上的平行光柱。所以高平行光束的方案尽量采用透镜。
但是，由于LED发光并不是一个点，而是有大约几个平方毫米的小平面，所以，单个透镜产生不了高平行光束，
即单一透镜只能产生较好的平行光柱，远处光束仍散开。要想对LED产生高度平行光柱，必须采用透镜组，至少3片，
但是效率下降，即损失光更多。
由于透镜光柱平行度高，故直视效果亮度高。晃眼，但是效率并不高。
2、抛物面反光碗，依靠金属反射成平行光束，led位于抛物面焦点处。金属反射率一般（铝）为90％－94％，
所以效果还可以，但是从图中可以看出，泛光的来源。减少泛光必须加大反光碗直径，但是准直光柱直径也随之加大，
使用不便，且手电照明仍需要泛光。同样由于LED发光部分不是一个点，而是一个小面积，故无法做到高度准直。
光束远处仍发散。合理设计碗的尺寸，可以调整泛光和直光亮度之比，调整光斑内强度分布。
3、全内反射碗，利用不同折射率介质的全内反射原理，碗表面不镀反射膜，反射效率高于98％，（优秀的望远镜内部
都有两个全内反射镜子，单反相机顶部的五棱镜就是全内反射原理，D70省却五棱镜，使用了五面镜子拼成五棱镜状，
代替五棱镜，减少成本，虽然效果尚可，但是取景器亮度下降，不如D200的取景明亮，d200采用了全内反五棱镜）故全
内反射碗反射效率高，如光路图，大家可看出灯碗准直效果直接逼近透镜，而且光损失少，由于发光LED不是一个点，
全内反射灯碗无法理想准直，而且加工误差，造成同样存在泛光，但是比抛物面的泛光少，准直效果同透镜相当或略差
（透镜加工精度要高）。但是透镜不禁磕碰，塑料灯碗禁使用，恶劣环境下塑料可靠。这也是我看中这个产品的一个
原因。
当然HID灯的发光点小，热量高，使用透镜损失大，使用金属灯碗散热好，耐高温，禁磕碰，准直性好，
虽然有泛光，但是仍是最优方案。
希望大家一起讨论。

TommyD · 发表于 2006-5-23 00:56

不错,行家!! [em01]

灯泡企鹅 · 发表于 2006-5-23 01:53

鱼与熊掌不可兼得啊～

刹那激情 · 发表于 2006-5-23 18:33

看楼主的意思是说全内反射碗性能好？那为什么采用此类形式的手电筒不多，大多还是用普通深椭反光镜？
我也觉得理论上来说全内反射碗应该很好，但没有试过，也就没有发言权，呵呵呵……
希望实际比较过的朋友给解释一下，谢谢啦！[em01][em01][em23][em23][em23]

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