Исследование влияния различных отражателей и рассеивателей на форму светового пучка



    Я — велосипедист. Когда ездишь по дорогам общего пользования — понимаешь, что много света не бывает, и однажды я в очередной раз сел читать форумы и статьи, чтобы еще чего-нибудь хорошего купить себе на руль и на шлем. В числе прочего мне попалась на глаза статья одного известного в велосипедных кругах товарища, в которой он рекомендовал простые и дешевые китайские фонарики как универсальное средство — снабженные различными видами креплений они могут использоваться и самостоятельно, и как велофара, и еще в куче разных ситуаций. Одно плохо — для разных назначений необходима разная форма светового пучка.

    Эта модель фонариков является своего рода конструктором, к которому производитель поставляет разные типы отражателей и рассеивателей, так что я заказал все, что было в наличии, дождался доставки, и приступил к тестированию.

    Итак, у меня было:

    • 4 одинаковых фонарика. В комплект поставки входили гладкие параболические отражатели и простое плоское стекло в качестве рассеивателя.
    • Отражатели типа orange peel (апельсиновая корка) — параболические, но не гладкие, а снабженные мелкими, 0.5 — 1 мм, неровностями по всей внутренней поверхности.


    • Рассеиватели в ассортименте:



      • Гладкий (на фото нет)
      • Мелкие (0.5 мм) гексагональные ячейки
      • Параллельные ребра треугольного профиля
      • Крупные (1 мм) гексагональные ячейки
      • Тоже крупные ячейки, как предыдущий пункт. Я сначала решил, что положили две одинаковых — но выяснилось, что они дают совершенно разные световые пятна. после внимательного рассмотрения стало понятно, что у них разные формы внутренних углублений у излучателя:



    Итак, получилось 12 вариантов сочетаний отражателей и рассеивателей. Я сфотографировал световой пучок, который образуется от каждого сочетания, и сформировал сводную таблицу:



    Исходя из этих изображений, можно сделать следующие выводы:

    1. Самый лучший точечный источник (в качестве поискового фонаря) — образуется при сочетании гладкого параболического отражателя и без рассеивателя.
    2. Парадоксально, но использование отражателя типа «апельсиновая корка» почти не влияет на световой пучок. По сравнению с типом рассеивателя влияние его — минимально.
    3. Применение отражателя «апельсиновая корка» без рассеивателя увеличивает угловой размер центрального пучка примерно в 1.5 раза.
    4. Самый плавнонарастающий пучок (с интенсивностью, нарастающей к центру, примерно по гауссову закону) — получается при сочетании отражателя «апельсиновая корка» и крупноячеистого рассеивателя. Отражатель делает распределение чуть более плавным. Такой пучок подойдет, например, для крепления на шлем при ночном катании по лесу.
    5. Широкий пучок однородной интенсивности не получился ни при каком сочетании, но ближе всего к нему — гладкий рассеиватель с гладким отражателем. В центре при таком сочетании наблюдаются артефакты, похожие на форму излучающего кристалла.
    6. И, наконец, самый интересный результат получается при сочетании отражателя «апельсиновая корка» и ребристого рассеивателя. Такое сочетание позволяет получить пучок, расширенный в одной плоскости. Такой свет идеально подходит в качестве велофары, так как позволит освещать достаточно широкий угол и при этом не ослеплять встречных пешеходов и водителей другого транспорта, что, учитывая очень серьезную мощность этого фонарика — актуальная проблема.
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 32

      +1
      … пучок, расширенный в одной плоскости. Такой свет идеально подходит в качестве велофары, так как позволит освещать достаточно широкий угол и при этом не ослеплять встречных пешеходов и водителей

      Вот прямо спасибо, наконец-то. А то подход к (вело)свету, в основном, сводится к «поярче», «поцветастее» и «поморгастее».
      Широкий пучок однородной интенсивности не получился ни при каком сочетании

      В линзованной автомобильной оптике пучок сначала фокусируется системой линз, а потом его уже просто обрезать.
      Но существуют и простые «растровые» отражатели, создающие близкий к прямоугольному равномерному пучку.
      Например:

        0
        монструозная конструкция!
          0
          Да он сантиметра 3 размером.
        0
        Под транспорт надо соответствующую оптику, вроде что-то похожее только у Феникса на велофарах видел
          0
          Воля ваша, господа, но по-моему, это ахинея какая-то… Сколько китайских фонариков и велофар прошло через мои руки (наверное, десятка два разных конструкций), и действительно, везде китайцы пристраивают туда отражатели:
          image
          Абсолютно не заморачиваясь их бесполезностью. Чтобы догадаться до их бессмысленности, достаточно глянуть на диаграмму направленности среднестатистического мощного светодиода. В отличие от ДН лампочки, имеющей почти шаровую форму (за исключением стороны цоколя), у светодиода она достаточно узкая, поскольку кристалл как правило прикрыт пластиковой линзой.
          image
          Отражатель мог бы перехватить ту часть светового потока, которая исходит под углом 45...90 градусов от оси, но вот беда — как раз в этих углах светодиод почти ничего не излучает!
          Моё мнение: китайцы ставят отражатели «для красоты», чтобы было сходство с традиционными лампочными фонариками. В их изготовлении, ещё в стародавние времена, при Мао, они были большие мастера, и видимо, традиция осталась.
            +1
            Чисто умозрительно — отражатель может отражать большую часть пучка, отраженного от переднего стекла/линзы. Меньше потери.
              +1
              Эти «линзы» image с отражателем практически не работают, кажется. В отличие от «тонких» стёкол.
              Хочу попросить автора дополнить статистику «без отражателя», чисто на линзах.
              Тогда будет заметна роль отражателя в формировании луча.
                0
                Они не только линзы, но и рассеиватели. Соответственно, назад тоже рассеивают.
                  0
                  Если вы правы и отражатель предназначен для света от рассеивателя, то отражатель надо делать плоским, а не параболическим, т.к. не будет точки фокуса, откуда свет исходит. Параболическая форма только хуже.
                    0
                    Да не рассеивают они назад, єто призма смециальная, линза-коллиматор, к ней отражатель не нужен она и так прекрасно работает. Поєтому отражатель автору влияния и не оказьівает, ибо практически не участвует в процессе.
                      0
                      Не рассеивает, если форма и положение линзы соответствует форме линзы светодиода. У того же Ledil'a на сайте диаграммы направленности конкретной модели оптики могут быть существенно разными в зависимости от выбранного светодиода.
                0
                Приведённая диаграмма направленности довольно сложна — на ней интенсивность одинакова в широком диапазоне углов, и никак не соответствует светодиоду без дополнительного рассеивателя. У светодиода ДН будет около этого:
                image
                  0
                  Параболический отражатель формирует пучок параллельных лучей от излучателя, находящегося в центре. Собственно, этот центральный пучок отлично видно на фото с плоским стеклом. Если убрать отражатель, то получается равномерно заполненное поле, ограниченное краями корпуса фонаря.

                  Не знаю, для чего такое применить, да и использовать без стекла сложно :)
                    0
                    И яркое пятно посередине, слепящее встречных и сьедающее львиную долю пучка. Потому и нужны рассеиватели/отражатели.
                    Полагаю, для получения равномерного распределения яркости в пучке заданых по горизонтали/вертикали угловых размеров, с резкими границами, за которыми не будет паразитной засветки, нужно под конкретный светодиод/матрицу с его специфической формой линзы подбирать правильной формы рассеиватель и его положение. Причём форма воздушного зазора между линзой светодиода и рассеивателем (зависящая от формы внутреннего отверстия рассеивателя) также играет роль в форме результирующего пучка.
                      0
                      С коллиматорами.
                      Но без отражателя.
                      Сравнить
                      0
                      как раз в этих углах светодиод почти ничего не излучает!
                      Но большая площадь поверхности это компенсирует. Рассмотрите эту картинку в объеме, и тогда «лента» поверхности между отметками "±75" и "±90" будет иметь много большую площадь, чем кусочек сферы, зажатый между "-15" и "+15".
                        0
                        а тепло светодиод тоже там не излучает?
                          0
                          Тепло идёт по пути наименьшего сопротивления, а оно для материала линзы/люминофора светодиода явно больше, чем для материала подложки (керамика/металл). Если успевать отводить тепло от подложки, то она не будет разогреваться, тем более линза светодиода. Речь, конечно, не о светодиодах по пять копеек за пучок.
                        +1
                        Convoy S2+, мой любимый фонарик.
                        Ячеистые рассеиватели замечательны для повседневного бытового использования, что-нибудь подсветить вблизи, потому что не дают ярко выраженного хотспота, но дают равномерный заливной свет. Тоже всякие разные отражатели когда-то перепробовал.
                          0
                          Обнаружил, что он довольно чувствителен к тряске — схема переключает режимы. Не знаете, как с этим бороться?
                            0
                            Аккумулятор подлиннее, либо пружины получше. Можно, конечно попробовать растянуть пружину, но если это получится, то значит ее надо менять.
                              0
                              Верно ниже написали, скорее всего пружинки неплотно прижимают аккумулятор и от тряски отходит контакт. Пружинки продаются отдельно, их можно поменять.
                            0
                            Использовал свой convoy как велосвет, результат так себе. На слабом режиме ничего не видно, на ярком очень сильно слепит встречных пешеходов, велосипедистов и даже автомобилистов (пешеходы загрывают глаза ладошками, пару раз даже встречные авто моргали дальним). Пытался заклеить часть стекла изолентой чтобы имитировать «шторку» в автомобильной линзе, получилась полная фигня. И вот недавно в интернете наткнулся на статью о том, как сделать приемлемый велосвет в стиле Бахметьева и Кизякова:
                            Заголовок спойлера
                            image
                            Я думаю, по водяному знаку можно понять, на каком ресурсе статья. Так же гуглится по названию: «Правильный» велосвет на базе Convoy S2+. Возможно ли?
                            Там же есть pdf с «выкройкой».
                              0
                              Пытался заклеить часть стекла изолентой чтобы имитировать «шторку» в автомобильной линзе, получилась полная фигня.
                              Это из-за того, что пучок не сфокусирован. Шторка работает только на линзованной оптике.
                              А вот бленда да, вполне простое и качественное решение, жаль вашу статью мало владельцев фонарей читали.
                              Ещё в кастомных фарах с целью сделать резкую вертикальную границу устанавливают светодиод оптической осью вниз, а не прямо. С формированием правильного пучка тогда легко справляется отражатель.
                                0
                                Еще довольно много информации можно почерпнуть на профильном форуме по фонарям.
                                0
                                У вас (на картинках) не рассеивали а рефлекторы, tir-оптика, их надо ставить вместо рефлектора…

                                у меня на велике конвой с 10 градусным tir и мелкоячеистой структурой… и если надо на шлем креплю с 45 градусный, в городе не нужен а вот на природе чтобы видеть по сторонам.
                                  0
                                  Я подозревал, что на задней поверхности этих линз будет работать полное внутренне отражение, спасибо за подсказку, буду знать :) Да, похоже, у меня именно TIR оптика, знать бы еще какие углы. Возможно ли, что зеркальный рефлектор настолько мешает TIR линзе, что она дает совершенно неправильный пучок?
                                    0
                                    нашел описание своих линз, теперь все встало на свои места!

                                    осталось протестировать без зеркльных рефлекторов!
                                      0
                                      От формы/размера линзы светодиода и положения вторичной оптики форма результирующего пучка также зависит.
                                    +1
                                    На одном известном сайте обзоров, в разделе DIY видел вот такое предложение по созданию Велофары из данного фонаря
                                    image

                                    И вот сравнение пучков от автора:
                                    image

                                    Так что возможно кому нибудь пригодится такой довольно простой и не требующий доп затрат способ модификации.
                                      0
                                      учитывая стоимость TIR strip lens примерно в 20 рублей, еще неизвестно, что дешевле :) Но я проэкспериментирую.
                                      +1
                                      Вы пятно фотографируете на чем-то глянцево-белом, похоже на дверце холодильника. Советую использовать матовую поверхность вроде матового белого потолка. Тогда не будет сбивать с толку неинформативный блик.

                                      Only users with full accounts can post comments. Log in, please.