2. Le ottiche per i LED

Speciale Tecnologia LED
L’immagine propone una
serie di differenti tipi di
ottiche, lenti e riflettori
per apparecchi a luce LED
(cortesia: Khathod Lenses
for PowerLED)
vogliare quanti più raggi possibili emessi dal
LED nella direzione voluta o determinata
dall’obiettivo posto dall’applicazione finale.
Il livello qualitativo dell’ottica inizia già con
la scelta dei polimeri plastici che la compongono: è questo un elemento fondamentale
nel processo di trasformazione che deve tener conto non solo dei parametri ottici, ma
anche delle caratteristiche meccaniche e
fisiche, per realizzare un prodotto che soddisfi pienamente i requisiti di performance
ed efficienza determinati dall’applicazione
finale.
2. Le ottiche per i LED
Il settore illuminotecnico è sempre in grande fermento, un fermento dovuto
oggi soprattutto alla continua evoluzione nel mondo dei LED. I LED sono
oggi una delle sorgenti luminose maggiormente utilizzate perché rispondono
efficacemente al grande problema del risparmio energetico, soddisfano i nuovi
orientamenti e le conseguenti richieste del mercato, e danno una risposta alle
nuove e crescenti diversificazioni delle applicazioni nel mondo del lighting
Luca Meneghetti*
le forme
del progetto
*Luca Meneghetti, Technical Director Khathod Lenses for PowerLED
40
n.1/2011
La crescente diffusione dell’impiego dei LED
nel mondo dell’Illuminazione ha generato
la necessità di sviluppare ed applicare un rigoroso controllo fotometrico. L’emissione di
luce prodotta dal LED non corrisponde mai
ad un profilo di emissione corretto rispetto
all’applicazione finale. Per ottenere questo,
è indispensabile l’uso di un’ottica secondaria che è un vero e proprio convogliatore di
energia luminosa emessa dal LED. La sua
funzione principale è proprio quella di con-
Le fasi dell’engineering
I ricercatori della società per la quale opera
chi scrive - durante lo sviluppo e la messa a punto di un progetto - dialogano e si
confrontano costantemente con le divisioni
meccanica ed ottica dei costruttori di LED.
Nel caso della realizzazione di prodotti custom, lo stesso tipo di dialogo viene contemporaneamente tenuto con i progettisti
del cliente. Questo consente di poter disporre di tutte le informazioni necessarie
alla realizzazione di un sistema ottico della
massima efficienza. I campioni di LED, già
testati e certificati dal produttore, vengono
riprodotti nel computer per la simulazione.
Dal confronto fra i dati misurati sui campioni reali e quelli che risultano dalla simulazione numerica, si possono introdurre le
correzioni necessarie per minimizzare od
eliminare ogni errore e rispettare i vincoli di
progetto. Ogni tipo di LED richiede un particolare studio ottico, perché i fasci emessi
sono molto diversi da un LED all’altro. Pertanto, ogni nuovo LED richiede lo sviluppo
di una specifica lente.
Una volta definite le variabili - i parametri di
curvatura, spessore, indice di rifrazione e altri, che lo specifico software può modificare
al fine di migliorare le prestazioni del sistema - una funzione errore - definita come
la misura della qualità ottica - e i vincoli di
progetto - i valori limite che consentono di
restringere il numero delle configurazioni
Il Testimone al Lettore
Riportiamo qui a seguire i quesiti che hanno
ottenuto il maggior numero di preferenze dai lettori e
le relative risposte da parte del nostro esperto.
10) Qual è il modo migliore di ottimizzare il rendimento
dell’ottica secondaria di un PowerLED?
Il rendimento dell’ottica è ottimizzato solo quando
riesce a convogliare quanti più raggi possibili emessi dal
LED nella direzione voluta o determinata dall’obiettivo
posto dall’applicazione finale. Ciò è realizzabile solo se
l’ottica viene progettata e realizzata attraverso un metodo
scientifico rigoroso, applicato ad ogni fase di progettazione e
fabbricazione.
12) E’ importante la scelta dell’ottica per l’ottimizzazione del
progetto finale?
E’ molto importante. Se l’ottica non funzionasse a dovere,
o non fosse il modello più consono al LED impiegato,
comprometterebbe la resa dell’applicazione finale, inficiandone
possibili - si può passare alla fase di ottimizzazione della lente. Grazie alla simulazione ottica e all’esperienza dei progettisti,
che nessun software può sostituire, si può
raggiungere l’obiettivo di realizzare la lente
migliore possibile per uno specifico LED.
I risultati dei test e delle esperienze maturate nel corso dell’attività di progettazione
vengono raccolti nel database dell’azienda,
un sistema in continua evoluzione.
Ultimato il progetto ottico, ha inizio il lavoro del reparto meccanico, che sviluppa le
attrezzature necessarie per creare la lente,
tenendo conto della possibilità di eventuali
aggiornamenti del prodotto. Le attrezzature sono costituite da parti intercambiabili,
che consentono di effettuare una rapida modifica della lente ad un costo
contenuto. La realizzazione del
composto, controllato e monitorato tramite specifici software, come
il “mould flow
system”, e
l’elettronica, il buon rendimento del LED,
il design stesso del cliente. Il design può
essere allettante e innovativo ma se il
funzionamento, in termini di efficienza
luminosa, non è di pari livello, il risultato
finale ne sarà seriamente compromesso.
13) E’ importante come servizio tra
costruttore lenti e prodotto finito il
supporto di fotometria, simulazione e testing in dark room?
Attraverso la fotometria, effettuata in dark room, si verifica
effettivamente l’insieme di ciò che costituirà il risultato finale,
cioè: PCB + LED + Ottica + dissipatore + driver. È sempre molto
importante verificare i dati di progetto derivati dal campione
del cliente (LED + PCB). Dal confronto fra i dati misurati
sui campioni reali e quelli che risultano dalla simulazione
numerica, si possono introdurre le correzioni necessarie per
minimizzare o eliminare ogni errore e rispettare i vincoli di
progetto.
il successivo processo di trasformazione,
sono il cuore dell’intero progetto, dall’idea iniziale alla creazione di un oggetto
reale. Analisi tramite macchine a controllo
numerico di ultima generazione, verifiche
dimensionali sulle attrezzature, ispezioni sui
processi di lappatura, eliminazione di ogni
impurità per garantire la massima purezza
dell’ottica, sono solo alcune delle rigorose
operazioni svolte prima di procedere all’assemblaggio e ai successivi test qualitativi
che vengono svolti da un team che comprende i responsabili dei reparti meccanico,
ottico e di produzione. Il collaudo finale
viene effettuato su tutte
le lenti ed è considerato
positivo solo quando la
lente avrà superato anche
gli specifici test in camera
oscura.
Le ottiche di Khatod sono il risultato di
una continua ricerca e di rigorosi controlli
effettuati durante ogni fase dei processi di
progettazione e produzione. Ogni progetto
Fase di montaggio dedicato delle singole lenti sui LED per
il corretto ottenimento della fotometria ricercata (cortesia:
Khathod Lenses for PowerLED)
Alcuni riflettori per sistemi LED
(cortesia: Khathod Lenses for PowerLED)
ottico viene sviluppato tenendo conto non
solo della sorgente luminosa, il LED, ma
considerando anche il modo in cui la nostra
ottica potrà offrire le migliori prestazioni.
Qualsiasi LED, anche di ottima qualità, non
potrà mai dare il miglior risultato senza l’applicazione di una vera lente.
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le forme
del progetto
Sulla progettazione delle ottiche.
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n.1/2011