Линза Френеля HELENA-A, HELENA-B

• Для матриц CREE CXA
• Позволяет сформировать узкий дальнобойный луч
• Диаметр 72.8 мм

Линзы Френеля давно и успешно применяются в системах освещения. Достаточно вспомнить светильники, используемые в кинопроизводстве. Там эти линзы формируют узкий пучок мягкого света с красивыми растушеванными границами (так называемый «голливудский» свет). Но в полупроводниковой светотехнике такие линзы встречаются не часто. Это связано, в первую очередь, с чисто технологическими сложностями производства. Как известно, линза Френеля состоит из отдельных, примыкающих друг к другу концентрических колец небольшой толщины, которые в сечении имеют форму призм. Понятно, что для производства таких линз требуется высокоточное оборудование. В своем пресс-релизе, посвященном выпуску новых линз Френеля серии HELENA, компания LEDIL особо подчеркивает, что выпуск новых линз состоялся благодаря применению прецизионного инструментария, работающего с точностью до сотых долей миллиметра. Вторая причина, по которой линзы Френеля не получили широкого распространения именно в полупроводниковой светотехнике, связана с тем, что для применяемых в большинстве случаев относительно маломощных (по сравнению со светодиодными матрицами) светодиодов лучше использовать обычные линзы из полиметилметакрилата (PMMA) – они, как правило, намного компактнее и дешевле. Но для мощных светодиодных матриц линзы из PMMA не годятся (о чем будет сказано ниже). Поэтому в этом случае применение линз Френеля становится оправданным.

По сравнению с рефлекторами, у линз Френеля есть одно существенное преимущество – малая высота, что позволяет создавать достаточно компактные системы освещения. Например, высота линзы серии HELENA всего 11 мм, а расстояние от установочной поверхности линзы до плоскости основания светодиодной матрицы составляет 10,43 мм. В целом, высота системы получается чуть больше 20 мм (рисунок 9). Кроме того, в системах с такими линзами отпадает необходимость в использовании защитного стекла – сама линза может выполнять эту функцию (что, в свою очередь, снижает общую величину оптических потерь).

Рис. 9. Позиционирование линзы серии HELENA относительно светодиодной матрицы

В настоящее время компания LEDIL производит два типа линз серии HELENA для светодиодных матриц – это HELENA-A и HELENA-B (рисунки 10, 11). Обе линзы имеют диаметр 72,8 мм. Высота линзы HELENA-A – ровно 11 мм, а HELENA-B – 11,1 мм. Обе линзы предназначены для работы в диапазоне температур -40…100°С, что позволяет использовать их в системах наружного освещения. Разница между двумя типами линз – только в структуре наружной поверхности. Эта разница обусловлена некоторыми особенностями практического использования той или иной оптики. Линзы типа HELENA-A имеют идеально гладкую наружную поверхность. Такая конструкция линзы обеспечивает максимальную интенсивность излучения в направлении оптической оси. Но при этом из-за принципиальных особенностей, свойственных линзам Френеля, вследствие хроматической аберрации не исключена возможность появления цветных ореолов на освещаемой поверхности.

Рис. 10. Линза HELENA-A

Рис. 11. Линза HELENA-B

Этого недостатка лишена линза типа HELENA-B, имеющая рифленую наружную поверхность в виде концентрических колец с сечением полусферической формы (этим и обусловлена небольшая разница в высоте между HELENA-A и HELENA-B). HELENA-B создает мягкое рассеянное освещение, ее диаграмма направленности имеет более гладкую округлую форму. Но за счет особенностей конструкции диаграмма направленности у нее несколько шире, а пик излучения в направлении центральной оси немного меньше по сравнению с линзой HELENA-A.

Углы излучения линз серии HELENA зависят от типа используемой светодиодной матрицы. Линза HELENA-A при использовании со светодиодными матрицами семейства CXA имеет следующие углы половинной яркости:

• CXA15: 12,5°;
• CXA25: 26°.

Кривая силы света для линзы HELENA-A со светодиодной матрицей типа CXA15 показана на рисунке 12. Подобные линзы с узкой диаграммой направленности найдут применение в различного рода прожекторах и системах акцентного освещения. Следует помнить, что в тех приложениях, где качество света играет серьезную роль (кинопроизводство, фотография, архитектурно-декоративное освещение и т.д.) лучше использовать линзы HELENA-B.

Рис. 12. Кривая силы света для линзы HELENA-A с матрицей типа CXA15

Здесь уместно проиллюстрировать наше утверждение о том, что с помощью линз серии HELENA возможно создание более компактной конструкции светильника, нежели с использованием рефлекторов. Возьмем, к примеру, матрицу типа CXA15. Для начала отметим, что при использовании рефлектора в принципе невозможно получить столь малый угол, как с линзой HELENA-A (12,5°). Согласно таблице 1, ближайший по величине угол для матрицы CXA15 дает рефлектор серии LENINA (14°). Возьмем этот рефлектор для сравнения: высота – 47 мм, диаметр – 74 мм. В то время как у системы с линзой HELENA высота будет 20 мм, а диаметр – 72,8 мм. Разница по высоте получается достаточно заметная – 27 мм.