Lentes para LED de alta potencia. Microscopio desde un teléfono Video de instrucciones de fabricación y demostración de funcionamiento.

Una de las ventajas innegables de los LED sobre las fuentes de luz tradicionales es la capacidad de crear casi cualquier distribución de flujo luminoso para el uso más eficiente de la energía. Esta formación se lleva a cabo utilizando óptica secundaria: un reflector (reflector) o lente.

Para designar la forma de la distribución de la luz en la luminotecnia se utiliza el término "curva de intensidad luminosa" o, abreviadamente, LSI. En la mayoría de los casos, los LED tienen una lente principal (silicona transparente o vidrio), que forma el CSS que se muestra en la siguiente figura.

Como puede verse en el gráfico, la intensidad de la luz disminuye gradualmente al aumentar el ángulo de desviación del eje central. Para obtener un tipo diferente de distribución, se superpone al LED una lente o reflector del tipo adecuado. De ahí el nombre: óptica secundaria. Los reflectores tienen un ámbito de aplicación bastante limitado: le permiten trabajar solo con la concentración del flujo luminoso, es decir, disminuyendo el ángulo de radiación. Las lentes ofrecen una gama más amplia de posibilidades, por lo que vale la pena considerarlas con más detalle.

Los materiales más comunes para fabricar lentes son el polimetacrilato de metilo (comúnmente conocido como plexiglás) y el policarbonato. Se fabrican mediante moldeo por inyección, en estricto cumplimiento de los estándares tecnológicos. Así que hacer tus propias lentes está fuera de discusión. Cuando intentas procesar mecánicamente estos materiales, lo único que consigues es un trozo de plexiglás sin brillo y rayado.

Formas de emparejarse con LED

Hay varias formas de montar lentes. El más sencillo es pegar. Se pueden pegar lentes pequeñas directamente a la placa LED. Los más grandes y macizos requieren un soporte. El soporte tiene una base adhesiva con una película protectora (básicamente cinta de doble cara) y la lente simplemente encaja en ella. Una opción ideal para productos hechos a mano en casa, pero no lo suficientemente confiables para condiciones de operación duras (cambios de temperatura, sacudidas mecánicas y vibraciones). El segundo método, la fijación con tornillos, es más fiable, pero requiere la presencia de elementos estructurales adecuados en la lente. Y por último, se pueden acoplar las ópticas secundarias utilizando los elementos del cuerpo del producto (lámpara, linterna, etc.). Por ejemplo, presione hacia abajo con un cristal protector. En cualquier caso, la alineación precisa de las lentes con respecto a los LED es de gran importancia, para ello algunas lentes y soportes tienen soportes especiales (pasadores). Naturalmente, en el tablero se deben prever los agujeros correspondientes. Al instalar, no toque las superficies de trabajo de la lente con las manos.

tipos de lentes

Normalmente, el fabricante clasifica las lentes según dos criterios principales: por tipo de LED y por tipo de distribución de luz. Además, la óptica puede ser simple y grupal, cuando un solo módulo de lente se coloca sobre varios LED, transparentes y mate, simétricos y asimétricos, etc.

Actualmente, los fabricantes de ópticas secundarias están "a la par" de los fabricantes de diodos emisores de luz, y tras la aparición de un nuevo tipo o familia de LED, en casi un par de meses ya podemos adquirir las nuevas lentes correspondientes.

La forma más común de distribución de la luz es circularmente simétrica. Estas lentes producen un punto de luz redondo. El ángulo del haz de luz puede ser completamente diferente: de 3˚ a 150˚. Las lentes de concentración con un ángulo inferior a 10˚ generalmente se denominan "spot" (del inglés Spot - spot).

Hay ópticas con una distribución luminosa especial.

La siguiente figura muestra una lente para alumbrado público y su KSS.

Obra maestra de iluminación de bricolaje

La variedad de lentes para LED y su amplia disponibilidad permiten implementar soluciones de iluminación bastante complejas con sus propias manos. Los LED con lentes pueden dar las formas más complejas de CSS; algunas de ellas se presentan en las figuras siguientes.

Combinando diferentes lentes en una lámpara, se puede lograr una distribución de luz de casi cualquier complejidad.

Las tareas sencillas también se resuelven de forma más eficiente utilizando ópticas secundarias. Por lo tanto, una linterna LED, ensamblada con sus propias manos utilizando un LED CREE de un vatio, con una lente LEDIL de grado estrecho "perforará" la oscuridad durante varios cientos de metros, al tiempo que proporcionará un punto de luz claramente definido. Mientras que su homólogo comercial, originario del Sudeste Asiático, con un montón de pequeños LED y un reflector brillante, apenas puede “dominar” la mitad de esta distancia.

¡Las capacidades de la óptica secundaria son impresionantes!

¿Qué debes hacer si tu proyecto requiere una lente pequeña, pero no tienes un tamaño adecuado en stock? ¿Posponer el proyecto y pasear por los mercadillos con la esperanza de encontrar un donante adecuado? No necesariamente. Un torno te permite solucionar este problema:

Tomo un trozo de la lámina de plexiglás correcta y de espesor adecuado (en este caso, 6 mm). Tengo un escalón especial mecanizado en la parte frontal de las mordazas del mandril, lo que me permite sujetar piezas de trabajo no cilíndricas, sino en láminas. Conviene afilar cuerpos como arandelas, etc., aunque claro hay que tener en cuenta que la fiabilidad en la fijación de la pieza no es muy buena. Pero procesar plexiglás no requiere mucho esfuerzo y la pieza de trabajo debe sujetarse con cuidado de cualquier manera.
En general, una pieza de trabajo de 6 mm, sujeta en estos salientes, se mecaniza sólo hasta la mitad del espesor. Y luego se da vuelta y vuelve a pasar. Obtenemos una "arandela", un cilindro plano del diámetro requerido.
Usando un cortador, operando con dos alimentaciones a la vez, le doy aproximadamente una forma convexa:

Ahora tomo un raspador triangular hecho con una lima de aguja y dibujo la forma, eliminando las marcas del cortador:

Este método de procesamiento le permite literalmente "afeitar" el plexiglás, eliminando virutas finas y finas en una capa plana. Con cualquier otro método, los riesgos de anillo persisten.
Es cierto que los dedos están muy cerca de las levas giratorias; en una máquina grande no me arriesgaría a hacer esto (rpm 800-1000).
Ahora una gota de aceite de máquina sobre un trozo de “cero”, y terminando:

Si se requiere que la lente sea biconvexa, le doy la vuelta a la pieza de trabajo y proceso el segundo lado.
Lo saco de la máquina y finalmente lo pulo con un disco de hilo con pasta GOI. La técnica de pulido del plexiglás difiere de la del metal. Aplico más pasta al disco y la presión es mucho menor. Toques ligeros y de corta duración, moviendo uniformemente la zona de fricción por toda la superficie de la lente. De lo contrario, "agotamiento" y un matrimonio irreparable.
Lente terminada:

Y esta es la “lente”, es decir, la montura de esta lente:

Fijación de la lente como en los sistemas ópticos reales, con un fino anillo roscado. Aunque, por supuesto, puedes usar un anillo-resorte de liberación elástico, o si es muy simple, pegarlo con pegamento :-) Pero un torno también te permite hacer todo “de forma adulta”, sobre un hilo de paso fino ( en este caso, al seleccionar los engranajes de la guitarra se selecciona el tono 0,7 mm). Montaje de lentes:

Para evitar que la lente se raye demasiado rápido, es útil hacer varias veces el borde exterior del tubo. más alto que el punto más convexo de la lente, esto es obvio.
Y aquí está el mecanismo de un pequeño reloj de mujer para el que se fabricó esta lente:

Como puede ver, las cualidades ópticas de la lente son bastante satisfactorias, a pesar de que la geometría se desarrolló casi desde cero. Es decir, una lente de este tipo ciertamente no funcionará para un telescopio, pero para una unidad flash es muy adecuada :-)
Gracias por su atención.

¡Hola a todos!

Mi nombre es Sergey.

Y en este post quiero contaros uno de los usos de una impresora 3D, que es la fabricación de lentes.

La tarea fue la siguiente. Hay un LED RGB, pero su fuente de luz no tiene la forma de un haz, sino que se dispersa con un ángulo de divergencia de aproximadamente 38 grados. En el boceto mostré la fuente de luz y la divergencia de los rayos, y determiné el punto donde debería estar el cristal LED.

1/f=(n-1)(1/R1+1/R2)................. ................................................. ....... ...................(1)

Donde R1 y R2 son los radios de curvatura de la primera y segunda superficies de la lente, f es la distancia focal de la lente, n es el índice de refracción de la lente.

n=n2/n1, donde n2 es el índice de refracción del material de la lente (plexiglás 1,5), n1 es el índice de refracción del medio que rodea la lente (aire, aproximadamente 1)

Por simplicidad, supuse que R1=R2.

Solo lo sé por la fórmula f - 20 mm. Para nosotros, en esencia, esta es la distancia desde el cristal LED hasta el centro óptico de la lente.

Reescribamos la fórmula (1), teniendo en cuenta que R1=R2=R:

R=f(n-1)2 .................................... ..... ................................................. .................................(2)

Sustituyendo los datos en la fórmula (2) n=1,5 y f=20

encontramos que los radios de curvatura de las superficies de las lentes son de 20 mm. Ver dibujo esquemático.

Basándonos en estos datos, construimos un modelo 3D de la lente. Resulta algo como esto.

Hice una lente con una base.

Ya solo queda imprimirlo, lo cual tampoco es complicado. Resultado después de la impresión (solo impresión, sin procesamiento).

Después lijé un poco la lente con lija 1500 y la pulí con pasta. Lamentablemente no conservé una foto del resultado final, ni tampoco los lentes.

Todo lo que queda es probar la lente en acción. Así se ve el spot LED sin lente

Y lo mismo ocurre con la lente.

Conclusiones.

1. No pude lograr un haz paralelo, pero creo que si volviera a fabricar la lente con diferentes parámetros, habría podido hacerlo.

2. La divergencia de los haces se reduce más de 3 veces (el cliente quedó satisfecho con esto)

3. Lo más probable es que el índice de refracción se haya utilizado incorrectamente. La lente está hecha de polímero y se desconoce su índice de refracción.

4. La lente tuvo que hacerse con un diámetro mayor.

Aunque manejes tus gafas con cuidado, pueden rayarse. Los daños pueden ser apenas perceptibles a simple vista, pero estropean significativamente la apariencia del accesorio. En este caso, la imagen está distorsionada y los músculos oculares están en constante tensión, lo que no es bueno. En este artículo te contamos cómo y con qué pulir las gafas.

En este artículo

¿Cómo determinar la naturaleza del defecto?

Para determinar el alcance del daño y cómo ocurrió, inspeccione cuidadosamente sus anteojos. Si las lentes tienen desgastes y rayones menores, puede arreglarlos usted mismo utilizando productos que se encuentran en todos los hogares. Si el daño es más grave, para eliminarlo necesitará un equipo especial: una rectificadora.

Sin embargo, cabe señalar que ningún remedio disponible puede eliminar por completo los defectos. Si no puedes deshacerte de ellos por tu cuenta, es mejor buscar ayuda de profesionales.

¿Cómo pulir lentes de gafas? Depende del material del que estén hechos. Las lentes de las gafas están hechas de vidrio o plástico y algunos modelos también están equipados con un filtro polarizador. Estas últimas son estructuras complejas multicapa con protección contra la radiación ultravioleta.

El estado de cada tipo de lente se corrige a su manera. Por ejemplo, es mucho más fácil eliminar los rayones de los vasos de plástico que de los de vidrio, y las lentes con efecto polarizador no se pueden "curar" usted mismo.

¿Cómo pulir gafas polarizadas?

Las gafas que protegen los ojos de la luz brillante suelen estar cubiertas de arañazos, lo que perjudica la calidad de la visibilidad. Si las gafas tienen un filtro polarizador, él también puede sufrir tales defectos, lo que ya conlleva dificultades de orientación en el espacio para el propietario de dichas gafas.

Los rayones se pueden eliminar puliendo y rellenando las irregularidades con medios improvisados. Puedes usar pasta de dientes, bicarbonato de sodio o cera para pulir tu auto o muebles.

Si vas a pulir tus gafas de sol con pasta de dientes, entonces debes elegir la más común, sin aditivos blanqueadores ni componentes abrasivos que puedan rayar aún más la lente.

También necesitarás servilletas suaves, algodones o un paño suave.

Vale la pena señalar que todos estos métodos solo pueden ayudar a eliminar pequeños defectos. Si los rayones son grandes, será necesario reemplazar la lente o comprar gafas nuevas.

¿Cómo pulir vidrio dañado con refresco?

El bicarbonato de sodio es el producto más popular utilizado para pulir vasos. Se encuentra en todos los hogares y, por tanto, se utiliza mucho para solucionar diversos problemas domésticos.
¿Cómo utilizar bicarbonato de sodio para pulir vasos? El procedimiento es el siguiente:

Prepara una pasta de bicarbonato de sodio y agua.
Tome una pequeña cantidad de pasta y aplíquela sobre un algodón o un paño suave.
Aplique suavemente la mezcla a la lente con movimientos circulares.
Enjuague la lente con agua.
Si es necesario, repita el procedimiento nuevamente, ya que la composición no siempre hace frente a la tarea de inmediato.

Pulir vidrio con pasta de dientes

Las sustancias incluidas en la pasta de dientes pulen suavemente la capa exterior de la lente, eliminando irregularidades, rayones y otros defectos menores.

Para restaurar la apariencia de las gafas, debe realizar el siguiente algoritmo de acciones:

Aplique una pequeña cantidad de pasta de dientes a la superficie de la lente.
Con un paño suave o un algodón, frote la pasta por toda la superficie de las lentes. Es importante hacer esto rápidamente, sin permitir que la composición se seque.
Deja actuar la pasta de dientes durante un par de minutos y retírala de la superficie del vaso con agua o limpiacristales.
En la etapa final, seque las lentes con un paño. No deben quedar restos de pasta.

Pulir vasos con pasta Goya

La pasta Goya, una composición técnica creada para pulir gafas ópticas, ayudará a eliminar los rayones en las lentes de vidrio. Por eso no le resultará difícil restaurar la apariencia de las gafas normales.

Aplicar la composición sobre un paño de fieltro y colocar la lente encima;
gire el cristal de las gafas sobre el fieltro, frotando así la pasta y puliendo la lente con un paño;
Después del procedimiento, retire la mezcla restante de la lente con un paño limpio.

Si es imposible quitar la lente del marco, se puede procesar de la misma manera que se pule con pasta de dientes: aplique la composición con movimientos circulares unilaterales, frotándola en la lente. Tenga el mayor cuidado posible: la pasta no debe entrar en contacto con la montura u otros elementos de las gafas.

Este método lleva más tiempo que los anteriores, sin embargo, el resultado suele superar todas las expectativas: tras este tratamiento, las gafas adquieren su aspecto original.

Además, la pasta Goya se puede utilizar para procesar lentes no solo manualmente. Puede frotar la composición con una amoladora, pero debe hacerlo a baja velocidad para no dañar el vidrio. También puedes utilizar una máquina de afeitar para estos fines, sustituyendo las cuchillas por un paño de microfibra.

¿Cómo pulir los cristales de las gafas con vinagre o alcohol?

El vinagre y el alcohol funcionan perfectamente si se les agrega bicarbonato de sodio. Esta mezcla puede restaurar el estado de las lentes, eliminando daños menores. Los restos del purín se eliminan con agua corriente.

Si el daño es muy superficial, puedes intentar eliminarlo limpiando el cristal con alcohol medicinal concentrado.

Pulir vidrio con champú o jabón.

Se pueden utilizar champú, jabón, jabón para platos y otros productos químicos domésticos similares para pulir suavemente las lentes. Cada uno de ellos contiene micropartículas que pulen el vidrio.

Para eliminar defectos, lubrique las lentes con uno de los productos y elimine los residuos restantes con un paño suave. No es necesario enjuagar los cristales de las gafas con agua: sólo debes recurrir a este método de eliminación del producto residual si, de otro modo, es imposible eliminarlo sin dejar rayas.

Pulido de vidrio para plata

El pulidor de plata también es bueno para restaurar gafas. ¿Cómo pulir lentes con este producto?

Para ello, se rocían los vasos con la composición, que luego se frota un poco. Los restos del producto se eliminan con un paño suave. Si es necesario, el procedimiento se puede repetir varias veces.

También para estos fines se pueden utilizar abrillantadores para metales, muebles, automóviles y composiciones para el tratamiento de parabrisas. El procesamiento del vidrio se lleva a cabo de la manera descrita anteriormente.

En el artículo te contamos cómo y con qué puedes pulir las gafas. Si ninguno de los métodos anteriores dio el resultado deseado, debe dejar de intentar restaurar el vidrio usted mismo y recurrir a especialistas. Ellos pulirán las lentes con un equipo especial y tienen la garantía de que sus gafas volverán a su estado original.

El microscopio digital electrónico más sencillo se puede fabricar con tus propias manos utilizando un teléfono antiguo con cámara, aunque sigue siendo mejor utilizar un smartphone (en nuestro caso, un iPhone) con una pantalla más grande y una mejor cámara.

El poder de aumento total del microscopio puede ser de hasta 375 veces, dependiendo del número y clase de lentes utilizadas.
Por cierto, cuando fabricamos microscopios, tomamos las lentes de un viejo puntero láser, pero si no tienes uno, puedes comprarlos a bajo precio en cualquier tienda online china.

El costo de un microscopio casero no supera los 300 rublos, si tenemos en cuenta el costo de los materiales:

Materiales para la fabricación

Lista completa de materiales necesarios para el proyecto:

Fabricación

1) Desmontar el puntero láser y retirar la lente.

Para ello utilizamos el puntero más barato, así que no compre modelos caros para ello. Se necesitarán un total de 2 lentes. (Puede omitir este paso si compra la lente en la tienda).

Para desmontar el puntero, desenrosque la tapa trasera y retire las pilas. Extraemos todo el interior con un simple lápiz con goma de borrar. La lente está ubicada en la lente y para sacarla es necesario desenroscar un pequeño trozo de plástico negro.

La lente en sí consiste en un vidrio fino translúcido, de aproximadamente 1 mm de espesor, puedes conectarla a la cámara del teléfono para experimentar con una fotografía ampliada, es muy difícil tomar una fotografía de alta calidad, así que decidí hacer una abrazadera para la microscopio.

2) Hacer la base del cuerpo.
La entrada era un trozo de madera contrachapada de 7 x 7 cm, en el que perforamos 3 agujeros para las rejillas (pernos). Los lugares para perforar los agujeros se muestran en la fotografía con marcas.

3) Preparación de plexiglás y lentes.
Recortamos 2 piezas de plexiglás con dimensiones: 7 x 7 cm y 3 x 7 cm. En la primera pieza de plexiglás perforamos 3 agujeros según la plantilla de madera contrachapada, esta será la parte superior del cuerpo. En la 2ª pieza perforamos 2 agujeros según la plantilla de madera contrachapada, este será el estante intermedio del microscopio.
Al perforar plexiglás, no presione con fuerza.

Ahora necesitarás perforar agujeros en el plexiglás para la lente y la lente, esto requerirá un taladro para lentes D = D o un poco más pequeño. Realizamos el ajuste final del agujero mediante limas redondas o escofinas.
Las lentes deben integrarse en el orificio perforado en ambas gafas.

4) Montaje de vivienda.
Cuando todas las partes del microscopio estén listas, puede comenzar el montaje en sí, pero antes de eso todavía queda 1 punto:
- Es necesario suministrar una fuente de luz desde abajo, para ello taladré un agujero en la parte inferior de la caja para montar una pequeña lámpara de diodo.

Comencemos el montaje final. Apretamos bien los tornillos a la base.
El soporte intermedio del microscopio con la lente o 2 debe colocarse hacia arriba y hacia abajo para poder ajustar el tamaño del aumento con la óptica.