LED の輝点の防止: 拡散法による光の均一な拡散方法

裸の LED ストリップをきれいな光の線として読み取ることはほとんどありません。これを真正面から見ると、別々の点の列が見えます。各ダイオードがその間に暗い谷を挟んで位置する明るい点です。設計者はこれを点在またはホットスポットと呼びます。これは、たとえ LED 自体が良好であっても、完成した照明器具が安っぽく見える最も一般的な理由です。イライラするのは、「より良い」カバーに交換しても、ほとんど何も起こらないことが多いということです。それは、LED の輝点は、まず形状と光学の問題であり、次に材料の問題であるためです。順序を間違えると、間違ったレイヤーにお金を費やすことになります。

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このガイドでは、実際に針を動かす 4 つのレバー、つまり密度、距離、材質、表面を、エンジニアが到達すべき順序で説明します。私たちはディフューザー プロファイルの押し出しを生業としているため、ここで重点を置くのは、それぞれの変数が何をするのか、どのようなコストがかかるのか、教科書のルールが静かに崩れる場所はどこなのかということです。

ドットは実際どこから来たのか

各 LED は個別の点光源です。光は約 120 度の円錐状に放射され、ダイオードとダイオードの間にはエミッターのないギャップが存在します。ストリップの近くでは、これらの錐体はまだ重なっていないため、あなたの目は、暗いギャップによって区切られた一連の明るいピーク、つまり目に見えるLEDホットスポットを読み取ります。表示面を十分に遠ざけると、錐体が連続的なウォッシュに融合します。表紙については何も変わっていません。距離だけが持っています。

この事実は、なぜ 1 つではなく 3 つの変数がドット形成を支配するのかを説明しています。それは、ダイオード間の間隔 (ピッチ)、ダイオードから最終的に光を示す表面までの距離、そしてその間のカバーが通過するものをどれだけ積極的に散乱させるかです。ディフューザーはこれら 3 つのうちの 3 番目にすぎません。これをすべての答えとして扱うのは間違いであり、非常に多くの輝かしい問題を循環させることになります。-

「偶数」が仕様として実際に意味するもの

「均一」というのは主観的なものに感じられますが、照明エンジニアは、輝度均一性比、つまり最も明るい点と最も暗い点の輝度でそれを特定します。多くの場合、滑らかに見える表面の場合、約 8:1 以上が目標となります。この比率が低いほど、結果はより均一になります。それを維持するには、互いに引っ張り合う 2 つの特性のバランスをとる必要があります。光透過率、これはルーメン出力のどれだけがカバーから生き残るかを表し、もや、これは、カバーがその光をどれだけ徹底的に散乱するかを表します。高い透過率により器具を明るく保ちます。ヘイズが高いとダイオードが隠れます。両方を最大化することはできないため、実際のターゲットはピークではなくウィンドウです。

ここは、ほとんどの仕様書が省略している部分です。拡散は決して無料ではありません。光がハウジング内で後方に散乱し、その一部が吸収されるということは、拡散モジュールが通常、カバーなしの出力の 85% 近くに到達することを意味します。-この数値は、公表されている照明器具のディフューザー測定値でも繰り返し発生しており、積極的なオパール カバーのコストはそれよりはるかに高価です。そのため、LED の輝点を防ぐことは、常に明るさとのトレードオフになります。-ただし、実際にどの程度の均一性が必要かは一定の数値ではありません。2 メートルの高さから壁を洗う入り江は、腕を伸ばして見た机-の高さの直線的な器具では決して不可能な目に見える構造を維持できます。また、アクセント照明は、主要なタスク照明が許容できないものでも許容します。照明器具が達成する必要のある正確な比率、つまり照明器具を購入するのにどれだけの明るさを費やすことができるかを決めることが、以下のすべての決定を決定する判断材料であり、カバーに触れる前に最初に決める価値のあることです。

レバー 1: LED の密度とピッチ

ダイオードが近づくほど、各ディフューザーが隠さなければならないギャップは小さくなります。このため、最初に密度を確認する必要があります。 -1 メートルあたり 30 ～ 60 個の LED の範囲の低密度ストリップは、{6}}広く暗い谷が残り、滑らかにするのが非常に困難です。 -1 メートルあたり 120 以上の LED の高密度ストリップにより、光源が十分近くに詰め込まれているため、コーンがほぼ即座に重なり合い、LED ホットスポットは、カバーが巻き込まれる前にほぼ自動的に処理されます。

独立したバイヤー レビューである The Hook Up の広く共有されている LED チャンネル比較 (thesmarthomehookup.com) では、あらゆる一般的な密度でチャンネルをベンチテストし、これを無視した場合のコストを明確にしました。30 LED/m では、湾曲した「スポットレス」カバーと組み合わせた深いチャンネルでも依然として目に見える輝点が表示され、明るさが約 56% 低下するという試みの代償が支払われました。60 LED/m でも同じです深さ-と-スポットレス-のカバーの組み合わせは、あらゆる色と明るさのレベルにわたって真に均等なラインに達し、144 LED/m では、それほど苦労することなくホットスポットが消えました。純粋にディフューザーでまばらなストリップと戦うことは、均一性を得る最も高価な方法です。代わりに密度を購入してソースで修正できたはずのジオメトリの上に明るさを紙に焼き付けるのです。

COB ストリップは、このアイデアの限界ケースです。連続的な蛍光体コーティングの下に何百もの小さなチップがあり、実質的に隠すピッチはありません。これらは、多くの場合、強力な拡散を完全にスキップしてシームレスなラインを得ることができる 1 つの構成ですが、保護とグレア制御のためにカバーが依然としてその役割を果たしています。

レバー 2: 形状、距離、チャネルの深さ

すでに購入したストリップによって密度が固定されている場合、距離は次に安い手段であり、ほとんどの場合十分に活用されていません。バックライトの動作ルールは、LED ピッチとカバー距離の比率が少なくとも 1:1 であることです。つまり、ダイオードからカバーまでのギャップは少なくともピッチと等しくなければなりません。ピッチが 10 mm の場合、光が少なくとも 10 mm 進むようにし、コーンが結合する余地を持たせます。ピッチがその距離を超えると、どのカバーを取り付けても個々のダイオードが貫通し始めます。バックライト付きパネルでより深く隠蔽するには、ランプとディフューザの距離をピッチの約 1.5 ～ 2.5 倍にすると、光が広がるにつれて多少のルーメン損失が発生しますが、十分なマージンが得られます。

 

リニアフィクスチャでは、その距離はチャネルの深さによって設定されます。これがまさに、浅いチャネルでは隠せないドットを深いアルミニウムチャネルが隠す理由です。そしてこれは、通常の本能を静かに逆転させる変数です。サンプルに LED の明るいスポットが見られると、ほとんどの人はより高価で霞んだカバーに手を伸ばします。多くの場合、より安価な解決策は、光がディフューザーに到達する前に混ざり合うように深さを追加することです。これは、ベーシック カバーを備えた深いチャンネルの方が、プレミアム カバーを備えた浅いチャンネルよりも低コストで勝てることが多いためです。あなたのビルドに固有のパーツの深さはどのくらいですか。ピッチやターゲットの均一性比から外れると、フィクスチャが運ぶことができる物理的なスペースとプロポーションとのトレードになります。これが、チャンネルとカバーを別々に購入するのではなく、一緒に指定する必要がある点です。一方を選択せず​​に他方を選択すると、プロジェクトが最終的に費用を過剰に支払うことになります。-リニア LED 器具向けに調整されたディフューザー プロファイル悪い深さに勝つことは決してできませんでした。

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レバー 3: 材質と光学窓

密度と距離が決定されて初めて、カバーの素材が問題になり始めます。ここでは、2 つの主力プラスチックが真の意味で分岐します。

アクリルはわずかに多くの光を透過し、それ自体で太陽光に耐えられるため、光学系の屋内設備がアクリルに依存しているのです。{0}ポリカーボネートは透過率が数ポイント低下しますが、アクリルに亀裂が生じるほどの衝撃と熱に耐えるため、紫外線から保護されている限り、屋外、公共、または高温の住宅に使用されます。未処理の PC は日光にさらされると黄変して脆くなるためです。-

次に、かすみの決定があり、ここで実際に輝点制御の勝敗が決まります。{0}経験則として、透明なカバーのコストは出力の 5 ～ 10% のみですが、ほとんど何も隠しません。つや消しカバーの価格は約 15 ～ 25% で、ドットが柔らかくなります。真のオパール (乳白色) カバーは 30 ～ 40% 以上のコストがかかり、最終的にはダイオードが消えてしまいます。支配関係は単純かつ容赦のないものです。材料に拡散粒子を多く組み込むほど、ヘイズが高くなり、隠蔽性が向上しますが、透過率は低くなります。透過率と隠蔽力は、同じ文字盤の両端に位置します。どのステップを選択するかについての簡単なルール: ストリップが直接見えない場合にのみ目を離し、部屋の向こう側でちらっと見える場合は曇り、誰かがそれをまっすぐに見ることができる場合はオパールに手を伸ばします。その範囲内の正確なグレードが、数値に基づいて決定されます。どこに到達するかを定量化するのは推測ではありません。測定されるのは透明プラスチックのヘイズと視感透過率の標準試験法、ASTM D1003、そのため、ディフューザーは意見ではなく数値で指定できます。避けるべき実際的な間違いは、明るさのために最大透過率を追求し、ヘイズを低くしすぎて、LED のホットスポットを発見することです。ウィンドウをロックし、ウィンドウの一端を最大化しないでください。

レバー 4: 表面拡散と体積拡散、および押し出しが何を制御するか

光を散乱させる方法が 2 つあり、それらは反対方向に失敗するため、2 つのカバーは同じヘイズ数を読み取り、まったく異なる動作をする可能性があります。

表面拡散、つや消しまたはテクスチャード加工のスキンは、外側の面でのみ散乱します。高い透過率を維持し、きれいに見えますが、薄い散乱層では強力な点光源を埋めることができないことが多いため、近くで見てもドットが残ります。体積拡散は、厚さ全体に散乱粒子が分散され、何千もの内部界面で光を曲げ、透過率のコストが高くなりますが、はるかに高いヘイズとより優れた隠蔽を実現します。LED チップを隠すための最も本格的な作業では、体積拡散をベースとして使用し、その上で表面テクスチャを調整します。

これは、シートの購入者が決して目にすることのない層であり、押出機が直接制御するものであり、LED の輝点を防ぐことが、購入時の決定ではなく製造上の決定となる場所です。押し出しでは、既製のシートをそのまま受け入れるのではなく、一般に 80%、70%、または 60% あたりに段階的に変化するターゲットの透過率に拡散添加剤の負荷を設定します。マイクロ テクスチャまたは鋸歯状のジオメトリをプロファイル サーフェスに直接巻き込むことができます。これにより、光を散乱し、押し出しによって残された微細なドラッグ ラインを隠すという 2 つの役割を果たします。最後の点については正直に言う価値があります。押し出し成形されたカバーの引きずり線は最小限に抑えることはできますが、完全に排除することはできません。完璧に完璧な表面を約束するサプライヤーは過剰販売です。修正は魔法ではなくデザインです。意図的にテクスチャーを施した表面は、避けられないアーチファクトを光学戦略の一部に変えます。

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ここにも 2 つのプロセス トラップが存在しますが、どちらも過小評価されがちです。ポリカーボネートは水分に飢えています。ポリカーボネートは約 120 度で 3 ～ 4 時間乾燥させ、ネジに到達する前に残留水分を約 0.02% 未満に抑えます。これは、PC が濡れた状態で使用すると、銀色の縞模様や微小な泡として現れるためです。ディフューザー上では、これらは表面上の傷ではなく、本物の光学的不均一性であり、修正しようとしていた部分に新たな不均一性が重なったものです。私たちは引っ張ります。ラインから出てくるバックライト付き検査テーブル上の長さを正確に測定して、設置後ではなく出荷前に縞模様のバッチを捕捉します。また、屋外用カバーの場合、UV 保護は全体にブレンドするのではなく、共押出キャップ層として追加するのが最適です。{8}}これにより、太陽が当たる場所に正確に保護を配置し、コストを抑えることができます。{8}}これらは、産業用照明用に設計された押出ポリカーボネートディフューザーバッチごとに変動するのではなく、本番稼働全体にわたって予測どおりに動作します。

まとめる: ドットを正しい順序で修正する

輝点の問題が非常に頑固に感じられる理由は、人々が間違った順序でレバーに手を伸ばし、通常は最も高価なカバーを最初に掴むためです。逆にします。高価な-光学式の前に、安価な--幾何学的なもので作業し、均一性の目標が達成されたらすぐに停止します。

この順序に反して失敗例を読むと、すべて韻を踏んでいます。浅いチャネルをそのままにしたまま、より高価で曇ったカバーにアップグレードする: 間違ったレバー、ステップ 1 の問題を修正するためにステップ 4 でお金が無駄になる。明るさのために透過率を天井に押し込み、ダイオードがまだ表示されることを見つける: ステップ 4 のウィンドウが間違った端に設定されている。屋外の看板にベア PC を指定し、1 シーズン以内にそれが黄色になるのを観察する: UV 保護なしで行われたステップ 3 のマテリアルコール。これらはどれもエキゾチックではありません。これらはすべて、表紙まで直接スキップした結果です。

カスタム押し出しディフューザーの指定

プロジェクトに実際に必要なレバーがわかれば、ディフューザー プロファイル自体がカタログのピックではなくダイヤルのセットになります。光の移動距離を設定する断面の深さ、透過率とヘイズを設定する添加剤の配合量、ドラッグ ラインを管理して散乱を追加する表面テクスチャ、PMMA、PC、または UV キャップとの共押し出しビルドなど、環境に適合する素材です。これらを組み合わせて調整することで、測定された数値、それがすべての仕事です。

これは実際のコストが発生する場所でもあるため、何がコストを左右するのかを正確に把握することは価値があります。カスタム押出ディフューザーの場合、価格は主に 4 つの要素によって決まります。ポリマー (光学 PC および PMMA グレード、特にインパクト- または UV- で改質されたものは汎用樹脂の上にあります)、ヘイズ ターゲットが必要とする拡散添加剤の量、表面にプレーンな面ではなくテクスチャ ツールや鋸歯状ツールが必要かどうか、および 1 回の-金型セットアップ-で償却されるため、ランレングス) です。注文。シンプルなつや消しの屋内プロファイルと、-ヘイズが高く、UV カット-が施された屋外プロファイルは同じ括弧内にありません。これがまさに、固定カタログ価格が役立つというよりも誤解を招く理由であり、正直な数値が図面に対する引用である理由です。

この調整は私たちが社内で行っている部分です。- Dachang は、ISO 9001 品質システムに基づいて 1998 年以来、独自の工具工場、40 以上の押出ライン、断面数ミリメートルから最大 500 mm のプロファイル、SABIC、Covestro、Mitsubishi などのサプライヤーからの第一級の光学樹脂、およびハウジングが要求する UL94 定格の難燃グレードを備え、プロファイルの押出を行っています。サンプルと LED の透過率とヘイズを設定します。固定シートを渡して期待するのではなく、密度を高めます。現在の照明器具で LED の明るいスポットと戦っている場合、最も早い方法は、ストリップのピッチ、作業する必要があるチャンネルの深さ、求めている外観を共有し、それらの制約に合わせてカバーを仕様化することです。カスタム LED ライト-ディフューザー プロファイルまたはホットスポットを抑制するために特別に構築されたポリカーボネート製 LED ディフューザー シリーズ.

よくある質問

著者について: このガイドは、1998 年以来、照明業界向けのカスタム光ディフューザー プロファイルを作成してきた大昌プラスチック照明エンジニアリング チームの-押出成形と光学{1}}の実践的な調整作業を反映しています。{2}