Autor Tema: Iluminación con Leds. Estudio  (Leído 20624 veces)

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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #120 en: 07 de Julio de 2012, 17:09:03 »
Ok.

La mía ya funciona bien. Sólo me falta el temporizador. Por ahora utilizo el de la cocina y me hace cierta gracia "cocinar" las placas "al dente", de manera que no se si construiré uno.

Saludos

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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #121 en: 08 de Julio de 2012, 14:16:00 »
De vuelta. Últimamente me crecen los enanos de manera alocada, me sobran tareas y me falta tiempo. Para colmo, soy bastante canijo y ya todos los enanos son más altos que yo.  :shock: :shock:

Las conclusiones sobre el tema:
Mi primer error ha sido plantearme las cosas desde el punto de vista del led, del foco de luz, y pensar que si son 120º, que si la distancia entre leds, que si etcétera... y olvidarme de lo más importante: un plano iluminado de manera uniforme.

El filamento de una bombilla de tungsteno emite luz por igual en un ángulo de 360º (en realidad, 'casi' por igual) pero un led lo hace de forma bastante direccional, concentrando la mayor parte de la intensidad en un ángulo mucho más reducido.

Si al principio del tema decía esto:
La curva no es líneal, a los 60º tenemos algo más de un 80% de luz, en torno a un 70% con 80º y a partir de los 100º empieza a caer bruscamente.
Mi conclusión ahora no es tan optimista y considero que cae en picado mucho antes de alcanzar los 100º. Para los leds que estamos tratando, el ángulo de luminosidad útil sobre el plano sería, a lo sumo, de 60º.

Esta imagen de faciLED, relativa a un led de 120º, apoya mi conclusión



Además de esta característica del propio led hay al menos otros dos factores que afectan a la luminosidad sobre el plano: la Ley inversa del cuadrado de la distancia y la Ley del coseno.
La primera la mencioné anteriormente pero sin detalle alguno y creo que merece la pena pararse un poco. Tomo la definición técnica de un manual sobre luminotecnia como punto de partida:



Podemos decir que hace referencia a la atenuación que sufre la energía luminosa en su propagación. A medida que la distancia aumenta, los fotones, muy concentrados en su origen, se separan y la densidad disminuye. El número de fotones que cubre el área de A1 se expande para cubrir un área 4 veces mayor en A2 y de ahí que a igual área la medida sea apenas 1/4.
En el ejemplo se usa un punto (P) como referencia y hay algo que conviene no pasar por alto: "una superficie perpendicular a la dirección del haz luminoso". Porque "Cuando la superficie iluminada no es perpendicular a la dirección del rayo luminoso, la iluminancia o nivel de iluminación, se ve influenciada por el coseno del ángulo de incidencia, que es el ángulo formado por la dirección del rayo incidente y la normal a la superficie en el punto considerado. Es decir: la Ley del coseno.



Y ahora aplicamos todo esto al caso de la insoladora y empezamos por otro gráfico:



El primer detalle que nos encontramos es que la luz es muy 'dura', con unas diferencias de luminosidad considerables en un espacio muy pequeño. Este contraste tan elevado nos complica -y mucho- conseguir la deseada y necesaria uniformidad sobre el plano destinado al fotolito.

A pesar de tratarse de leds con 120-140º la luz irradiada a partir de cierta abertura alcanza el plano en una proporción tan pequeña con respecto a la luz central que simplemente he decidido ignorarla. Solamente tomo en cuenta la luz que se concentra en los 60º centrales; es decir, a todos los efectos lo trato como un led de 60º para el caso de la insoladora.

Para evitar en lo posible que la diferencia de luminosidad entre los puntos P y D sea muy elevada la distancia de estos mismos puntos con respecto al LED debe ser lo más próxima posible a 1 y a su vez el ángulo lo menor posible (ambas cosas van relacionadas). En este caso la distancia entre LED-D es un 15% mayor que entre LED-P y el ángulo resultante es de 30º, cosa que a mi entender lo sitúa en el margen de lo aceptable, aunque no muy lejos de lo crítico. Reducir la Altura 10mm sin modificar la Distancia es pasar a un 32% de diferencia y es entrar ya directamente en zona crítica.

¿Qué quiero decir con 'zona crítica'? Bueno, que entras en una especie de lotería con muchos números sin premio. No se puede tomar como una pauta de diseño porque las posibilidades de fracaso son grandes, aún sin contar con la disparidad en las características del grupo de leds que compremos.

Por el contrario, aumentando la Altura a 80mm y acortando un poco la Distancia entramos de lleno en lo que supondría una 'zona segura'.

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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #122 en: 08 de Julio de 2012, 14:18:42 »
Por lo que veo aqui, si quiero hacer una insoladora de doble cara, en placas de 20 x 20 cm maximo, necesito como minimo 40 leds de estos por lado, no es asi??
Depende de la configuración de la matriz y la Altura.

Para una Altura de 60mm una disposición líneal de filas y columnas exige un número elevado de leds para evitar zonas de sombra, y aún así no es tarea sencilla.
Para un matriz hexagonal (6 caras iguales) como está usando Picuino, o una disposición cuadrada con led central las intersecciones son radicalmente diferentes y no sabría decirte cual es mejor, pero tengo previsto saberlo...





Adjunto el resultado. Casi no se distingue la insolación de 2 minutos de la insolación de 4 minutos. Esto es muy importante:
El fotolito admite diferencias de insolación de 100% al 200%
Por lo tanto las diferencias de insolación de los leds pueden ir del 100 a 200% sin problema.

Eso no es posible. Algo se te ha pasado por alto o estás dándole una fiabilidad a esa plantilla que te está llevando a engaño, porque en circunstancias normales con una diferencia del 100% de exposición no es posible un resultado aceptable...
¿Has probado con el fotolito de una pcb real?
Bueno, y ya de paso me hago un poco de publicidad.... ¿Quieres probar usando esta plantilla?


Desconectado Picuino

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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #123 en: 08 de Julio de 2012, 16:48:35 »
Hola Xocas,
Llevas unos días sin postear, pero se nota que has vuelto con fuerzas renovadas.

A mí también me llamó la atención que con el doble de insolación no se comieran las pistas, pero eso es lo que obtuve en una prueba.
También debo decir que en otros casos con una insolación mayor de lo debido, las pistas se llenaban de "puntitos" comidos por el ácido, debidos a que el fotolito no es completamente opaco. Imagino que depende del fotolito.
Te propongo que hagas la prueba. Sólo tienes que insolar un trozo de pista durante el tiempo normal y después cubrir la mitad del fotolito con cinta negra e insolar el resto el doble de tiempo a ver que pasa.


Con respecto a los leds en matriz cuadrada:
Antes de colocar los leds en una matriz hexagonal, probé con una cuadrada y la zona en el medio del cuadrado se quedaba demasiado a oscuras.
Coloqué un led en medio del cuadrado y tampoco funciono. Iluminaba demasiado.
La mejor solución que encontré fué colocar un led en medio con la mitad de corriente (50mA) y el resto de los leds de las esquinas con la corriente completa (100mA)
De esa forma la iluminación de todas las zonas era bastante uniforme.

Utilizaba dos cuadrados con los leds separados 90mm, en total 6 leds en las esquinas y 2 leds en los centros que iluminaban un área de 110x200mm:

     O          O          O

           o           o

     O          O          O

En total utilizaba el equivalente de 7 leds y conseguía insolar en 18 minutos.

Ahora con 18 leds iluminando un área de 100x160mm consigo insolar en 2 minutos.

Las cuentas no me salen. Creo que la diferencia está en que ahora estoy utilizando paredes reflectoras, que son muy importantes.

Saludos.
 

Desconectado Picuino

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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #124 en: 14 de Julio de 2012, 08:56:15 »
Me he dado cuenta de que la configuración que adjuntaste:



En realidad es equivalente a una configuración cuadrada. Para verlo, sólo tienes que girar 45 grados la imagen y se verán los cuadraditos más pequeños sin led central.

Pero entonces ¿Por qué tuve que reducir la luminosidad del led central cuando utilicé esa configuración de leds?:

     O            O            O

            o             o

     O            O            O

La respuesta está en que en esa placa no utilicé paredes reflectoras. Como los leds estaban en el los bordes de la placa, se reducía bastante su luminosidad.

Conclusión: Las paredes reflectoras son imprescindibles para aprovechar la fila de leds más exterior.


Saludos.
« Última modificación: 14 de Julio de 2012, 09:06:22 por Picuino »

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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #125 en: 14 de Julio de 2012, 13:13:43 »
Tengo el tema bastante abandonado por falta de tiempo y esto todavía está en pañales y queda para un largo rato. Glupsss

En mi opinión la disposición de los leds y/o el tipo de matriz usada es crítica porque queremos insolar en el menor tiempo posible, con el menor número de leds posibles y con la menor altura posible. Si prescindimos de alguno/s de estos factores la solución es sencilla: matriz de filas y columnas con leds poco o nada separados entre sí + elemento difusor como plano para el fotolito (cristal translúcido, por ejemplo).

En elementos de iluminación comercial es la disposición habitual. La uniformidad está garantizada por la distancia. Un ejemplo de lo que digo puede verse en los tubos o lámparas para farolas comercializados por Shoptronica.com:



Para iluminación del tipo spot la matriz de leds va acompañada de un reflector y una lente para concentrar la luz en un ángulo determinado.

La intención de las paredes reflectoras es rellenar sombras y equilibrar la densidad en general. Pueden ser especulares o difusas y decidirse por una u otra estará condicionado por el índice de direccionalidad del punto luminoso.
Si el ángulo del led es pequeño (y por tanto muy direccional) conviene evitar reflejos puntuales y es mejor usar paredes difusas; porexpán o paspartú blanco con unos índices del 80% de reflexión sería mi consejo. Si la altura es pequeña no habrá diferencia entre usar o no paredes reflectoras ya que la luz que les llegará será prácticamente nula.
Para los leds que estamos usando irá mejor usar una superficie brillante (especular) ya que aprovechará toda aquella luz que no llega al plano.



salu2

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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #126 en: 14 de Julio de 2012, 13:15:49 »
Si no acompaño todo este rollo con elementos prácticos no servirá de gran cosa, así que no me quedó alternativa y pedí otra bolsita de leds uv para rellenar del todo el área de 20x20cm que estoy usando. Aquí no hay dogmas ni leyes del coseno que valgan si no son demostrables y verificables.

He conseguido unos fotodiodos VTB8440BH y VTB8441BH, que son sensibles también a longitudes de onda UV, para hacer un medidor puntual. Ahora me falta recordar cómo era aquello de programar...

Hay pantallas de leds -comerciales- con 1cm de espesor y sin zonas de sombra visible... ¿Se podrá trasladar al tema insoladora? No con estos leds ¿Y con otros? Pronto lo sabremos...

Los amables amigos de Texas me ofrecieron un COMBOLED (que ya es coincidencia, justo ahora) y cómo soy débil acepté. Me llegó un paquetito con 10 o 12 chips for a complete LED Lighting Solution. Y nosotros calculando resistencias en plan atraso total.

Lo dicho, un poco de paciencia que hay tema para rato

salu2

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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #127 en: 14 de Julio de 2012, 16:57:20 »
Es verdad que las resistencias son bastante simples y muy rústicas, pero tienen la gran ventaja de que pueden ser usadas por cualquiera.
Es una tecnología adecuada para un proyecto que pueda copiar cualquiera en cualquier lugar.

Eso no impide que se hagan pruebas con el módulo de Texas, claro.
Creo que te refieres a este: TPS92020

Con respecto a los fotodiodos, intenté hacer pruebas con diodos UV y no consegui que funcionasen como fotodiodos. Es importante que capten luz desde todas las direcciones porque la luz viene de varios puntos o incluso de forma difusa.
Por cierto ¿Que material crees que se puede utilizar para difuminar la luz UV sin que se reduzca mucho la luminosidad?

Saludos.


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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #128 en: 15 de Julio de 2012, 15:07:38 »
Interesante esto de la 'tecnología adecuada'.

El problema de la resistencia es que más allá de los leds smd, del tipo piraña, o los clásicos de patillas, nos encontramos con un sinfín de situaciones en las que la corriente del led supera sobradamente 1A. El XM-L de Cree necesita 3A para tener la máxima luminosidad y se usa un montón. La elección entre usar un driver formato SOT o una resistencia de 5W, aunque sólo sea por tamaño, creo que no deja muchas dudas.

También está el TPS92020 entre el lote, pero mucho me temo que ese no lo voy a tocar porque no sé ni por donde empezar con él. Hay alguno cómo el LM3904 que me interesa más.

Los fotodiodos los conseguí en Farnell y no son nada baratos. Todos los demás que había visto están calibrados para una longitud de onda que anda por los 700nm (IR), que es justamente lo opuesto a lo que quería.
El exposímetro que estoy usando en modo luxómetro permite tomar lecturas de luz incidente o reflejada gracias al uso de un difusor. Es este: Gossen Multisix (página 6) (página 34, el adaptador que tengo).
En caso de tratarse de un diseño propio se ha de tomar en cuenta la ley del coseno o la ley de Lambert si el sensor no está perpendicular al punto de luz.

Hasta ahora todas mis intentos de conseguir un difusor funcional han sido un fracaso. Te puedo decir que con un metacrilato de 4mm la absorción es notable y que cuando monte la nueva disposición de leds ya será usando un cristal translúcido y veremos que tal...

Por cierto: cómo ya sabéis, cuando se usa el polímetro en el modo continuidad o medida de diodos con un led éste se enciende si las polaridades coinciden pero... ¿sabe alguien por qué motivo esto no pasa con los leds UV? me tiene mosca mosca

salu2


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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #129 en: 15 de Julio de 2012, 15:44:26 »
Deben necesitar tomar mas corriente y el multimetro no tiene capacidad de darsela, entonces se viene abajo la tension, casi como un cortocircuito... :)
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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #130 en: 15 de Julio de 2012, 16:32:00 »
he probado led blancos de 1w, y aunque con muy poco brillo, encienden....
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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #131 en: 15 de Julio de 2012, 17:57:44 »
Creo que depende de la tensión. El polímetro entrega una tensión máxima de unos 3 voltios (se puede medir con otro polímetro)
Con una resistencia de 10K, la tensión baja a 2.23 voltios (circulando 0.223 mA).
Creo que las corrientes y tensiones son tan bajas que no pueden encender el led, o lo poco que lo encienden no podemos verlo al ser UV.


Lo del exposímetro está genial  :-/
Seguro que así puedes medir bien las luminosidades.
Si los difusores no funcionan, se tendrá que aceptar cierta distancia de separación o ciertas diferencias de luminosidad. A mi no me funcionó del todo mal separar el fotolito la misma distancia que los leds.


Respecto a las resistencias, para los leds que utilizamos de 100mA, a mí me funcionan bien.
Si hubiese que poner leds de más corriente yo tiraría por un controlador PWM estandar en modo corriente. Este le conozco bien: UC3843
Barato, sencillo, robusto y muy accesible. Hay versiones en RS desde 0.29 Euros: http://es.rs-online.com/web/p/controladores-pwm-de-modo-de-corriente/6710261/


Saludos.

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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #132 en: 16 de Julio de 2012, 11:59:35 »
Descarté el factor corriente cuando vi que los leds de alta potencia se encienden con ese método. Además, en la matriz de 9 leds blancos creada para las primeras pruebas del tema se encienden todos los leds claramente (están en paralelo, alimentados a 5v y cada uno con su propia resistencia).

Mi teoría es que se debe a la capa de fósforo usada para obtener color. El chip del led emite luz en una longitud de onda UV o muy próxima a ésta (azul en torno a los 450nm). Con la corriente que le suministra el polímetro su intensidad es tan pequeña que no podemos apreciarla a simple vista, pero al añadirle la capa de fósforo éste reacciona y actúa a modo de amplificador, volviéndose visible a nuestros ojos.

Mi teoría, que no puedo confirmar ni demostrar, es que los leds UV no contienen fósforos o los tienen en una cantidad tan pequeña que hasta alcanzar un mínimo de corriente su luz no es apreciable a simple vista. Sea teoría, sea paja mental, me gustaría saber realmente el motivo.
Creo que no sería complicado hacer un dispositivo que nos permitiera descartar ciertos leds antes de verlos soldados en la matriz (tal como pasa normalmente), jugando con la corriente.


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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #133 en: 16 de Julio de 2012, 12:02:23 »
Jaja, te voy a contar algo amigo Picuino...

Mi primera experiencia con pics consistió en encender más de un centenar de leds para una performance y desde entonces he visto usar leds en muchas otras ocasiones relacionadas con el arte, pero fuera de ese mundillo artístico el led siempre me pareció uno de eses elementos tontos que se ponen sin pensar, como el condensador de desacoplo o la resistencia de MCLR. De echo, tan tonto que ya ni los recién llegados preguntan por el valor de la resistencia limitadora. Para que nos entendamos... si no te encargan una bomba para una película no usarás un display de 7 segmentos en la vida y si tu circuito va a quedar oculto eso del led te lo saltas.

Más allá del led como elemento señalizador había visto algunas cosas orientadas a iluminación urbana u hogareña. Que si mayor eficiencia, que si menor gasto energético, que si un largo etcétera, pero en todo caso unos etcéteras acompañados de unos esquemas que no entiendo ni por asomo. Chips del estilo TPS92020 y transformadores con varios bobinados... joder, cada vez que veo más de dos espirales en un mismo esquema se me suicidan varias neuronas.

Tuve que encontrarme casualmente con un artículo sobre una pantalla de leds, alimentado por CC y cuyo esquema no podía ser más simple, para empezar a tomar consciencia del campo tan enorme que abarca hoy en día la iluminación con leds y la aparente carencia de personal especializado en esta área.

Caza o pateadas nocturnas, pesca o fotografía submarina, fotografía en interiores o de estudio, espeleología, acuarios, cultivo interior (ejem) o pequeños invernaderos son ejemplos en los que los leds están entrando con mucha fuerza y en los que veo a usuarios adaptándose a las pocas alternativas que la industria les ofrece a precios razonables.

Creo que hay un campo a nivel profesional nada despreciable y esto fue lo que más me animó a iniciar este tema, porque a decir verdad no tenía intención alguna de montarme una insoladora cuando es tan obvio que no la podré usar.
La insoladora me venía genial para empezar el tema y estaba convencido que no supondría más de una o dos páginas. Esto lo resuelves en dos patadas colega, gritaba mi ignorancia -ukksssss-  :oops: :oops:

He vuelto a usar un soldador después de muchos meses y parte de mis cacharros han salido de las cajas para ocupar de nuevo la mesa. No queda otra, en cuanto lleguen los leds termino la insoladora.

Pequeño fragmento de la performance. Mi primer -y casi único- contacto con un pic (lloro)


En ocasiones veo leds

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Re: Iluminación con Leds. Estudio
« Respuesta #134 en: 16 de Julio de 2012, 12:49:59 »
Descarté el factor corriente cuando vi que los leds de alta potencia se encienden con ese método. Además, en la matriz de 9 leds blancos creada para las primeras pruebas del tema se encienden todos los leds claramente (están en paralelo, alimentados a 5v y cada uno con su propia resistencia).

Mi teoría es que se debe a la capa de fósforo usada para obtener color. El chip del led emite luz en una longitud de onda UV o muy próxima a ésta (azul en torno a los 450nm). Con la corriente que le suministra el polímetro su intensidad es tan pequeña que no podemos apreciarla a simple vista, pero al añadirle la capa de fósforo éste reacciona y actúa a modo de amplificador, volviéndose visible a nuestros ojos.

Mi teoría, que no puedo confirmar ni demostrar, es que los leds UV no contienen fósforos o los tienen en una cantidad tan pequeña que hasta alcanzar un mínimo de corriente su luz no es apreciable a simple vista. Sea teoría, sea paja mental, me gustaría saber realmente el motivo.
Creo que no sería complicado hacer un dispositivo que nos permitiera descartar ciertos leds antes de verlos soldados en la matriz (tal como pasa normalmente), jugando con la corriente.



¿Has probado a mirar el led a través de la cámara del móvil?

(No me sorprendo de la performance porque ya la conocía, admirado Xocas)
Un saludo desde Sevilla, España.
Visita MicroPIC                                                                                        ɔ!doɹɔ!ɯ ɐʇ!s!ʌ


 

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