CÔNG NGHỆ LED PANEL

Chia sẻ: Doan Quang Vinh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

138
lượt xem 51
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

TÀI LIỆU CHUYÊN MÔN MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ LED PANEL PHẦN 1 MỘT SỐ TÍNH CHẤT QUANG HỌC CỦA VẬT LIỆU Giới thiệu chung: Khi chùm sáng quang thông Ф0 chiếu tới mặt phân cách giữa 2 môi trường 1 và 2 (hình 1), chúng bị phân tách thành 3 phần: - Phần phản xạ trở lại môi trường 1 có quang thông Фρ - Phần bị môi trường 2 hấp thụ có quang thông Фα - Phần truyền qua môi trường 2 có quang thông Фτ o Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có: 0 Chia biểu thức này cho Ф0...

Chủ đề:

LED PANEL

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CÔNG NGHỆ LED PANEL

TÀI LIỆU CHUYÊN MÔN MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ LED PANEL PHẦN 1 MỘT SỐ TÍNH CHẤT QUANG HỌC CỦA VẬT LIỆU Giới thiệu chung: Khi chùm sáng quang thông Ф0 chiếu tới mặt phân cách giữa 2 môi trường 1 và 2 (hình 1), chúng bị phân tách thành 3 phần: - Phần phản xạ trở lại môi trường 1 có quang thông Фρ - Phần bị mô i trường 2 hấp thụ có quang thông Фα - Phần truyền qua mô i trường 2 có quang thông Фτ o Theo định luật bảo toàn năng lượng ta có: 0 Chia biểu thức này cho Ф0 ta được: 1 0 0 0 Đặt thừa số , thứ tự là hệ số phản , , Hình 1: Ánh sáng truyền trong vật liệu 0 0 0 xạ, hệ số hấp thụ và là hệ số truyền qua của mô i trường 2, ta có: 1 (1.8.1) Với đa số các chất, các hệ số ρ,α,τ không những phụ thuộc vào bản chất của vật liệu, mà còn phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng, nghĩa là ρ = ρ(λ), α = α(λ), τ = τ(λ) Trong kỹ thuật ánh sáng, ánh sáng từ nguồn sáng thường phải qua nhiều lần phản xạ trên mặt choá và khúc xạ, truyền xạ trong kính đèn mới đi đến các đối tượng được chiếu sáng. Vì vậy, các chùm sáng thoát ra khỏi bộ đèn đã bị biến đổi về quang thông, cường độ sáng, phân bố và đô i khi cả thành phần phổ. Vì vậy, việc nghiên cứu t ính chất quang học của vật liệu có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc điều khiển và sử dụng ánh sáng I. SỰ PHẢN XẠ ÁNH SÁNG CỦA VẬT LIỆU 1. Phản xạ định hướng (hay phản xạ gương) Hiện tượng Hiện tượng phản xạ định hướng xảy ra khi ánh sáng truyền tới mặt vật liệu phản xạ tốt ánh sáng như mặt gương, mặt kim loại mài bóng, mặt thuỷ t inh…(Hình 2. a,b) Đặc điểm của kiểu phản xạ này là: Tia phản xạ IR nằm trong mặt phẳng tới (mặt chứa tia tới SI và pháp tuyến n ), góc phản xạ bằng góc tới ( i = i’). n n S R S R i i' i i' 1 I I a) b)
Hệ số phản xạ Theo quan điểm năng lượng, hệ số phản xạ ρ là tỷ số (tính bằng %), giữa năng lượng của chùm sáng phản xạ và chùm sáng tới. Pd W (1.8.2) E Wo P( ) d Ở đây là P(λ) là hàm phân bố phổ của nguồn sáng, cận tích phân được lấy theo tất cả các sóng khả dĩ mà nguồn có thể phát ra Trong kỹ thuật ánh sáng, hệ số phản xạ ρ là t ỷ số (tính bằng %), giữa quang thông của chùm sáng phản xạ và chùm sáng tới: VPd ()()() (1.8.3) V( ) P( ) d o Trong công thức (1.8.3), K = 683lm/ W là hệ số chuyển đổi đơn vị lm và W, V(λ) là hàm phổ độ nhậy của mắt, cận tích phân được lấy theo chiều dài sóng ánh sáng trong vùng thấy được, λ = 380nm ÷760nm Đo hệ số phản xạ định hướng Hệ số phản xạ ánh sáng của các vật liệu cần được xác định chính xác trước khi chúng được sử dụng trong thiết bị chiếu sáng hoặc thiết kế chiếu sáng Để đo hệ số phản xạ gương của vật liệu người ta dùng một thiết bị gọi là S D G1 G1 phản xạ kế, sơ đồ nguyên lý của phả n xạ kế được trình bày trong hình 3: Ánh sáng từ nguồn S truyền tới G1, phản xạ trên mẫu đo M cho tia phản xạ tớ i gương G2, gương G2 cho tia sáng tới cơ cấu đo D. Cơ cấu đo D có chức năng biến đổi quang thông mà nó nhận M được thành dòng điện. Hệ số phản xạ của mẫu được so sánh với hệ số phản xạ của mẫu chuẩn. Hình 3: Nguyên lý máy đo hệ số phản xạ gương Giả sử khi đo với mẫu chuẩn có hệ số phản xạ ρ0, ta được trị số dòng quang điện là i0, khi đo với mẫu vật liệu có hệ số phản xạ ρ ta được dòng quang điện là i, khi đó hệ số phản xạ của vật liệu là: 2
i 0 i0 Trong trường hợp cần xác định phổ phản xạ ρ cơ cấu đo D là một máy quang (λ), phổ. 2. Phản xạ định hướng trên chất điện môi: Khi vật liệu phản xạ là chất điện mô i (nhựa, thuỷ tinh hay một vài loại chất trong suốt khác...) và chùm t ia gần vuông góc với mặt được chiếu sang, người ta có thể t ính được hệ số phản xạ dựa vào công thức Frexnen, trong đó n1 và n2 là chiết suất của hai mô i trường tiếp xúc nhau. 2 n2 n1 n2 n1 Cần chú ý rằng, hệ số phản xạ ρ không thay đổi khi thay n2 bằng n1, nghĩa là không phụ thuộc vào chiều truyền ánh sáng Hệ số phản xạ của chất điện môi chỉ phụ thuộc vào chiết suất tỷ đối của hai môi trường tiếp xúc nhau, và càng nhỏ nếu tỷ số ấy càng nhỏ. Ví dụ: Ở mặt tiếp xúc thủy tinh – không khí ( n1 =1, n2 = 1.5) ta t ính được ρ = 0.04. Như vậy, nếu một chùm sáng đi qua tấm kính cửa sổ sẽ bi phản xạ hai lần ở hai mặt tấm kính, và phần ánh sáng phản xạ là 8%, nghĩa là ngay khi thuỷ t inh không hấp thụ ánh sang thì hệ số truyền qua của nó cũng chỉ đạt 92%. Bảng 1 cho biết chiết suất và hệ số phản xạ của một số loại vật liệu điện môi nếu môi trường bên ngoài là không khí Bảng 1: Chiết suất và hệ số phản xạ của một số vật liệu, tính theo công thức Frexnel Vật liệu Chiết suất Hệ số phản xạ Nước 1.33 0.020 Thạch anh 1.46 0.035 Thuỷ t inh crown 1.52 0.043 Thuỷ t inh flint 1.75 0.074 Kim cương 2.42 0.172 Silic tinh thể 3.42 0.300 Germany tinh thể 4.01 0.361 3. Phản xạ định hướng trên kim loại: Khi vật liệu là kim loại, người ta có thể tính toán hệ số phản xạ bằng công thức Frexnen trong đó n là chiết suất , χ là hệ số hấp thụ của kim loại: 4n 1 2 2 n1 Cần chú ý rằng, các trị số n, χ và ρ của các kim loại phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng. Bảng 2 cho biết các trị số n, χ và ρ của một số kim loại đối với bước sóng λ = 586nm Bảng 2: Các trị số n, χ và ρ của một số kim loại 3
Kim loại χ ρ n Nhô m 1.44 5.23 0.83 Đồng 0.64 2.62 0.73 Bạc 0.18 3.67 0.95 Vàng 0.37 2.82 0.85 Niken 1.58 3.42 0.66 Hệ số phản xạ của kim loại phụ thuộc mạnh vào bước sóng. Màu của kim loại mà chúng ta nhìn thấy chính là màu của chúng trong ánh sáng phản xạ. Thông thường, nhìn trong ánh sáng trắng, ta thấy đồng có màu vàng-đỏ vì nó hấp thụ mạnh trong vùng sóng ngắn và phản xạ tốt trong vùng sóng trung bình và dài. Ngược lại nếu ta quan sát dưới ánh sáng có bước sóng ngắn, màu t ím chẳng hạn, ta lại thấy vàng có màu tối. Bạch kim và nhô m có màu trắng vì chúng phản xạ đều trong toàn bộ dải sóng của ánh sáng nhìn thấy. Những nhận xét này rất quan trọng khi chọn vật liệu làm choá đèn. 3. Sự phản xạ khuếch tán Giới thiệu Trong thực tế, đa số các vật liệu có mặt nhám. Khi gặp các mặt nhám, các t ia sáng phản xạ không theo một hướng nhất định mà phân bố theo nhiều hướng trong không gian. Khi đó, người ta gọi là hiện tượng tán xạ hay phản xạ khuếch tán. Mức độ tán xạ phụ thuộc vào độ nhám của mặt . Tuỳ theo mức độ tán xạ, người ta chia vật liệu thành các loại phản xạ khuếch tán một phần (hình 4.a), và phản xạ khuếch tán toàn phần hay phản xạ khuếch tán đều (hình 4.b). Chú ý rằng, trong hiện tượng khuếch tán một phần, hướng phản xạ gương vẫn là hướng ưu tiên. Các mặt khuếch tán đều được gọi là mặt Lambert phản xạ a) b) Ph Hình 4: Các kiểu phản xạ khuếch tán ản a). Một phần, b).Toàn phần xạ Đo hệ số phản xạ khuếch tán Để đo hệ số phản xạ khuếch tán, người ta dùng một thiết bị đặc biệt, gọi là cầu tích phân (hình 5). Phần chính của thiết bị là một quả cầu rỗng, bán kính R, phía trong của quả cầu, người ta phủ một lớp sơn màu trắng đặc biệt, thường là Bari Sulfat (BaSO4), có đặc tính phản xạ khuếch tán hoàn toàn và không chọn lọc đối với toàn bộ vùng áng sáng nhìn thấy. Trên thành cầu, người ta để các cửa sổ gắn nguồn sáng S, đặt mẫu đo E và detector quang điện P. Tín hiệu quang điện được đọc trên bộ hiển thị D. Với cấu tạo 4
như vậy, mọi t ia sáng tán xạ trên mặt mẫu đo D đều bị phản xạ trên thành cầu và cuối cùng đi tới P detector. Hệ số phản xạ của mẫu được so sánh với hệ số phản xạ của mẫu chuẩn. Giả sử khi đo với S mẫu chuẩn có hệ số phản xạ ρ0, ta được trị số dòng quang điện là i0, khi đo với mẫu vật liệu có hệ số phản xạ ρ ta được dòng quang điện là i, khi đó hệ số phản xạ của vật liệu là: i E 0 i0 Chú ý rằng, với nguyên lý trên, ta cũng có thể Hình 5: Reflectometter dùng cầu tích phân để đo hệ số phản xạ của các loại vật liệu có đặc tính phản xạ gương II. SỰ HẤP THỤ CỦA VẬT LIỆU 1. Giới thiệu Bất kỳ vật liệu nào cũng hấp thụ một phần hoặc toàn bộ năng lượng điện từ hoặc ánh sáng chiếu vào nó. Năng lượng hấp thụ biến thành nhiệt hoặc làm thay đổi cấu trúc vi mô của vật liệu. Chúng ta không đi sâu và các vấn đề này mà chỉ quan tâm đến phần quang thông bị hấp thụ trong vật liệu. Giả sử có chùm sáng quang thông Ф0 chiếu tới lớp vật liệu có độ dày l ( Hình 6). Sau khi bị hấp thụ, phần quang thông đi qua vật liệu là Ф. Quan hệ giữa Ф và Ф0 tuân theo định luật Bourg- Lambert-Beer: l 0e Trong (1.8.7), χ là hệ số hấp thụ của vật liệu, l là độ dày của vật liệu. Trong vùng ánh sáng trông thấy, hệ số hấp thụ của không khí vào khoảng 10-5cm-1, của thuỷ tinh vào khoảng 10-2cm-1. l Ф0 Ф χ Hình 6: Sự hấp thụ ánh sáng Đối với đa số vật liệu, hệ số hấp thụ χ phụ thuộc và bước sóng ánh sáng, ta gọi chúng là những vật liệu hấp thụ chon lọc, hay vật liệu có màu sắc. Chẳng hạn, trong ánh sáng trắng ta thấy một tấm kính có màu đỏ vì nó hấp thụ hầu hết các bức xạ khác mà chỉ 5
cho bức xạ màu đỏ đi qua. Màu sắc của vật liệu còn phụ thuộc vào thành phần phổ của ánh sáng chiếu vào nó. Nếu chiếu vào tấm kính màu đỏ bằng ánh sáng màu tím thì ta thấy tấm kính có màu đen. Những nhận xét trên là rất quan trọng khi sử dụng các vật liệu trong suốt để chế tạo các loại kính cho choá đèn tín hiệu, đèn trang trí trong chiếu sáng nghệ thuật. 2. Sự khúc xạ và truyền qua ánh sáng Sự khúc xạ định hướng. Giới thiệu Khi chiếu một tia sáng vào mặt phân cách giữa hai mô i trường trong suốt khác nhau, tia sáng sẽ bị đổi phương và truyền vào mô i trường thứ 2,( hình 7) Quy luật lan truyền của t ia sáng được diễn tả bằng định luật Snen: n1sinα1 = n2sinα2 ( 8) trong đó n1 và n2 là thứ tự chiết suất của hai mô i trường. Bảng 3 cho biết chiết suất một số mô i trường trong suốt Hình 1.8.7. Sự khúc xạ ánh sáng Bảng 3: Chiết suất của một số môi trường Môi trường Chiết suất Nước 1.33 Acrylic 1.49 Flint glass 1.52 Thủy tinh crovn 1.62 Polystyrene 1.59 Sự khúc xạ khuếch tán Giới thiệu: Khi mặt phân cách giữa hai mô i trường là mặt nhám, hoặc mô i trường có cấu trúc không đồng nhất thì định luật Snen không còn đúng nữa, tia khúc xạ sẽ truyền theo nhiều hướng khác nhau, ta nói ánh sáng bị khúc xạ khuếch tán. Trường hợp này ta thường quan sát được khi ánh sáng truyền vào các tấm kính mờ hoặc các đám bụi hoặc khói. Tuỳ theo mức độ khuếch tán của tia khúc xạ, người ta chia chúng thành khúc xạ khuếch tán một phần (hình 8.a) và khúc xạ khuếch tán toàn phần (hình 8.b) Chú ý rằng, trong hiện tượng khúc xạ khuếch tán một phần, hướng khúc xạ gương vẫn là hướng ưu tiên. Các mặt khúc xạ khuếch tán đều được gọi là mặt Lambert khúc xạ 6
a) b) Hình 8. Các kiểu khúc xạ khuếch tán Đo hệ số truyền qua ánh sáng Trong những trường hợp vật liệu chỉ truyền xạ định hướng và không cần độ chính xác cao, ta có thể dễ dàng đo được hệ số truyền qua của các vật liệu trong suốt bằng cách dùng sơ đồ hình 8, với S là nguồn sáng, E là mẫu đo và D là luxmeter. Khi chưa đặt mẫu đo, trị số của luxmeter là e0, khi đặt mẫu đo, tri số là e, khi đó, hệ số truyền qua của mẫu là: e 100% e0 Trong trường hợp vật liệu truyền xạ khuếch tán, người ta phải dùng cầu tích phân (hình 1.8.9). Hệ số truyền qua của mẫu đo được tính bằng công thức: i 0 i0 Trong đó,τ0 là hệ số truyền qua của mẫu chuẩn, i0 là trị số dòng quang điện khi đặt mẫu chuẩn, i là trị số dòng quang điện khi đặt vật liệu cần đo. Đặc biệt là, cần khảo sát phổ truyền qua của vật liệu, người ta thay cơ cấu hiển thi D bằng một máy quang phổ. D P E D S S E Hình 9: Đo hệ số truyền qua Hình 10: Transmittivity meter 7
Định luật Lambert Định luật Lambert thiÕt lËp mèi quan hÖ gi÷a ®é räi E cña bÒ mÆt cã hÖ sè ph¶n x¹ khuÕch t¸n vµ ®é chãi L mµ bÒ mÆt nµy bøc x¹. Loại phản xạ khuếch tán này là thường gặp ở các vật liệu mịn, ví dụ tờ giấy, lớp sơn mờ, các vật liệu xây dựng… Độ chói L của mặt S là không đổi, đường bao của các vectơ cường độ sáng là một hình cầu tiếp xúc với S (hình 10). Tia tới R.Sin R.d Cường độ d LS LS phản xạ cos R S Hình 11 Hình 10 Chứng minh định luật Lambert Phản xạ khuếch tán Giả sử mặt S có độ rọi E, nghĩa là nó đã nhận một quang thông Φ = ES, phản xạ một quang thông ES phát sáng phần không gian phía trước. Góc khối d (hình 11), là phần không gian giới hạn giữa hai hình nón có góc đỉnh 2 d ), có độ lớn d và 2( : 2 R sin Rd d = 2. sin .d . R2 Góc khối này chứa một quang thông d Quang thông do mặt S phát ra là tổng ở bán cầu trên của các nguyên tố d phát trong góc khối d , với d I .d và I = L.S.cos . /2 cos 2 /2 ES I .d LS sin 2 .d LS 2 0 bancautren 0 Cuối cùng ta có định luật Lambert: E L Nếu áp dụng cách giải thích ở trên cho một mặt truyền ánh sáng khuếch tán, ví dụ một tấm kính mờ có hệ số truyền qua thì quang thông truyền qua là τES và do vậy E L M 8
Trong đó M là độ trưng của mặt tính bằng lumen/m2 (không phải là lux vì đó là quang thông phát xạ chứ không phải là quang thông thu nhận). Khi đó, định luật Lambert là: M L Định luật Lambert có vai trò rất quan trọng trong kỹ thuật chiếu sáng, nó cho ta quan hệ giữa độ chói và độ rọi. Căn cức vào định luật này, ng ời ta có thể tính toán và kiểm tra được độ rọi, độ chói của tất cả các điểm trong trường sáng của bộ đèn. Tia ló Phản xạ toàn phần. Hiện tượng phản xạ Không toàn phần xảy ra khi ánh sáng θr khí Tia ló giới hạn truyền từ môi trường có chiết (n 2 ) suất cao sang mô i trường có θ2 chiết suất thấp hơn, ví dụ từ Nước θ1 θic (n1) thủy tinh hoặc nước ra không Phản xạ toàn phần khí. Hình 1.8.11 mô tả hiện tượng phản xạ toàn phần khi Góc giới hạn tia sáng truyền từ thuỷ tinh không khí. Ở những góc tới θ < θic, t ia Hình 1.8.11 ......... khúc xạ truyền được ra ngoài, khi θ = θic tia khúc xạ đi là là với mặt phân cách, khi θ > θic thì t ia sáng không thể khúc xạ ra ngoài không khí mà bị phản xạ lại mô i trường thuỷ t inh. Giá trị của góc giới hạn phản xạ toàn phần được tính bằng biểu thức: θic = arcsin(n2/n1) ( 1.8.11) trong đó, n1 là chiết suất của môi trường chứa t ia tới, n2 là chiết suất của mô i trường chứa tia khúc xạ. Bảng 4 cho biết giá trị của góc giới hạn phản xạ toàn phần của một số môi trường điển hình khi môi trường bên ngoà i là không khí. Hiện tượng phản xạ toàn phần được ứng dụng để truyền dẫn ánh sáng trong cáp quang hoặc trong những kiểu chiếu sáng đặc biệt, chiếu sáng dưới nước... Bảng 4: Góc giới hạn của một số môi trường Góc giới hạn (0) Môi trường Nước 49 Acrilic 42 Thuỷ t inh crown 40 Carbon disulfur 38 Thuỷ t inh flint 34 Kim cương 24 9
CÁC BÀI TẬP MINH HỌA Bài 1 Căn cứ vào định luật Frexnel, hãy t ính hệ số phản xạ ánh sáng trong các trường hợp sau: a. Tia sáng truyền từ không khí vào thuỷ t inh Flint chiết suất n = 1.75 b. Tia sáng truyền từ thuỷ t inh Flin, chiết suất n1 = 1.75 vào nước chiết suất n2 = 1.33 Lời giải: a) Hệ số phản xạ từ không khí vào thuỷ t inh Flint: 2 2 n1 1.75 1 0.074 7,4% n1 1.75 1 b)Hệ số phản xạ từ thuỷ tinh chiết suất n1 = 1.75 vào nước chiết suất n2 = 1.33: 2 2 n2 n1 1.75 1.33 0.018 1,8% n2 n1 1.75 1.33 Bài 2 Cho một chùm sáng song song quang thông 0 = 10 lm truyền liên tiếp qua hai tấm thu ỷ tinh chiết suất n = 1.5 đặt vuông góc với chùm sáng. T ính quang thông của chùm sáng sau khi qua hai tấm thuỷ tinh. Giả sử thuỷ tinh hoàn toàn không hấp thụ ánh sáng. Lời giải: Từ công thức Frexnel, tính được hệ số phản xạ của mặt thuỷ tinh là = 0.04. Vì chùm sáng qua hai tấm thuỷ t inh phải chịu 4 lần phản xạ 0 () ở hai mặt ,nên quang thông sau khi qua hai t ấm thuỷ tinh là: 4 4 = 0(1- ) = 10(1-0.04) = 8.49lm Bài 3 Cho một tia sáng phân cực chiếu từ không khí vào thuỷ t inh chiết suất n = 1.5 dưới góc tới i1 và góc khúc xạ i2. Cho biết hệ số phản xạ phụ thuộc vào phương truyền của t ia sáng sin 2 i1 i 2 . Hãy t ính hệ số phản xạ tại các góc: a) i1,1= 300 ; b) theo công thức: 2 sin i1 i 2 i1,2=45 ; c) i1,3 = 60 ; d) i1,4=900. 0 0 Lời giải: sin 300 n sin i1,1 a) i1,1=300 arcsin( 1 ) 19.470 i 2,1 ) arcsin( n2 1.5 sin 2 30 0 19 .47 0 sin 2 10 .53 0 0.033 0.057 5.7% sin 2 30 0 19 .47 0 sin 2 49 .47 0 0.577 10
sin 450 n sin i1, 2 b) i1,2=450 arcsin( 1 28.130 i 2, 2 ) arcsin( ) n2 1.5 sin 2 45 0 28 .13 0 sin 2 16 .87 0 0.084 0.091 9.1% sin 2 45 0 28 .13 0 sin 2 73 .13 0 0.916 sin 600 n sin i1,3 c) i1,3=600 arcsin( 1 ) 35.260 i 2, 3 ) arcsin( n2 1.5 sin 2 600 35.260 sin 2 24.740 0.175 0.176 17.6% sin 2 95.260 2 0 0 0.992 sin 60 35.26 sin 900 n sin i1, 4 d) i1,4=900 arcsin( 1 41.810 i 2, 4 ) arcsin( ) n2 1.5 sin 2 900 41.810 sin 2 48.190 0.555 0.981 98.1% sin 2 131.180 sin 2 900 41.810 0.566 Nhận xét: Hế số phản xạ tăng dần theo góc tới và đạt giá trị xấp xỉ bằng 1 khi góc tới bằng 900. Bài 4. Một tia sáng chiếu từ không khí vào thuỷ tinh với góc tới iβ =600, ( iβ gọi là góc Brewster), thì t ia phản xạ vuông góc với t ia tới (Hình 01). Hãy t ìm chiết suất của thu ỷ tinh. Lời giải: S R iβ i’ I r L Hình 01 Từ hình vẽ ta thấy: i’ = iβ, RIL = 900 nên cosiβ = sinr. Theo định luật khúc xạ: sin i sin i tan i tan 600 n 3 1.732 sin r cos i 11
Bài 5 Một chùm sáng song song, quang thông 0 = 20lm chiếu vuông góc với một tấm thu ỷ tinh dày 2cm và có hệ số hấp thụ χ = 2.10-2cm-1. Hãy t ính phần quang thông bị hấp thụ bởi tấm thuỷ tinh. Lời giải Từ công thức Bourg- Lambert-Beer ta tính được phần quang thông bị hấp thụ l e 0 e-χl) = 20(1 e 2.10 2 ) 20(1 e 4.10 ) 0.8lm 2 2 = - = 0(1- 0 Bài 6: Một sợi cáp quang hình trụ làm bằng thuỷ tinh chiết suất n = 1.5, hai mặt được mài nhẵn và vuông góc với trục của sợi. Chứng minh rằng, các t ia sáng tới một mặt của sợi dưới góc bất kỳ đều ló ra hỏi mặt còn lại của sợi Lời giải: Ta tính được góc giới hạn phản xạ toàn phần r0 = arcsin(1/1.5) = 41.80. Các tia sáng đ i vào mặt thứ nhất của sợi dưới góc tới i = 900 có góc khúc xạ r = r0. Vì vậy, các t ia sáng đ i trong khối thuỷ t inh đến gặp mặt bên dưới góc tới lớn hơn r0 nên đều bị phản xạ toàn phần, cho đến khi gặp mặt thứ hai của khối trụ thì nó sẽ khúc xạ ra ngoài không khí. Bài 7: Một chùm sáng đơn sắc, song song, bề rộng a = 5cm, truyền từ không khí vào mặt bản thuỷ t inh phẳng (n = 1.5), dưới góc tới i = 600. Tính bề rộng của chùm sáng trong thu ỷ tinh. Lời giải: H a i I’ r I r a’ K ( hình...) 12
sin i 3 Góc khúc xạ r 35.260 . arcsin( ) arcsin n 3 a a’ = II’cosr = 10cos(35.260) = 8.165cm II ' 2a 10cm . 0 0 sin(90 30 ) Độ rộng của chùm tia trong thuỷ tinh a’= 8.165cm PHẦN 2: VÀI ĐIỀU VỀ LED 1. Phân loại. a. LED driver ( LED tín hiệu, LED quảng cáo) Công suất nhỏ: khoảng vài mW Dòng nuôi thấp: từ vài đến vài chục mA Điện áp nuôi: 2,5 đến 3,5 V Phát ánh sáng đơn sắc ( xanh đỏ, tìm vàng…tùy theo chất bán dẫn dùng làm LED) Được dùng trong chiếu sáng quảng cáo, tín hiệu Hiệu suất sáng thấp: 20- 30lm/W 13
14
b. LED lighting ( High Bright LED, White LED ) Công suất lớn (LED công suất): từ vài trăm mW đến 1 W, thậm chí hàng chục W Dòng nuôi lớn: 350 mA Điện áp nuôi: 3,0 đến 3,5 V Phát ánh sáng trắng, nhiệt độ màu từ 3000K đến 10.000K Được dùng trong các loại hình chiếu sáng Hiệu suất sáng cao: 80 – 100lm/W, thậm chí đã có LED có hiệu suất 130lm/W PHẦN 3: CÔNG NGHỆ LED PANEL I. Nguyên lý chung 1. Sơ đồ cấu tạo tổng quát Chú thích: 1: Tấm tán xạ; 2: Lõi dẫn sáng; 3: Tấm phản xạ 2. Các loại lõi dẫn sáng Lõi dẫn sáng kiểu lăng kính 15
Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng: Lõi dẫn sáng làm từ nhựa tổng hợp Acrylic, được gia công như hai lăng kính có đỉnh chung và có đáy hướng ra ngoài. Ánh sáng từ chíp LED gặp mặt trên của lăng kính dưới góc lớn hơn góc phản xạ toàn phần bị phản xạ trở lại rồi thoát ra ngoài và bị tán xạ đều ở tấm tán xạ, cho trường sáng đều. Lõi dẫn sáng kiểu tán xạ Nguyên lý truyền dẫn ánh sáng: Lõi dẫn sáng làm từ nhựa tổng hợp Acrylic, được in chất liệu tán xạ ở mặt trên. Ánh sáng từ chíp LED gặp mặt trên của lõi dẫn sáng và bị tán xạ đều bởi các điểm của lưới rồi thoát ra ngoài và bị tán xạ lần thứ hai ở tấm tán xạ, cho trường sáng đều. 3. So sánh ưu, nhược điểm của các loại lõi dẫn sáng Trong hai loại lõi dẫn sáng nói trên, lõi dẫn sáng kiểu lăng kính có hiệu suất cao hơn nhưng cũng đòi hỏi cô ng nghệ cao hơn nên giá thành các sản phẩm cũng cao. Trong khi đó, loại lõi tán xạ có công nghệ chế tạo đơn giản, ít tốn kém, lại cho trường sáng đều hơn. Vì vậy chúng tôi chọn công nghệ này. IV. Mô tả chi tiết 1. Tấm lõi dẫn sáng 16
17
18
2. Maket (dùng để in lưới) 19
3. KHUNG VÀ MẠCH ĐIỆN CỦA LED 1. Khung ( xem mẫu nhôm và khuôn ) 2. Mạch in (Xem mẫu mạch in) - Đường kính đế 1 của chip LED: 6.5mm, - Đường kính lỗ khoan trong đế LED: 1.7mm - Khoảng cách giữa hai LED là 43mm - Vật liệu làm mạch in: phíp dày1.6 mm, rộng 10mm - Công nghệ mạ lỗ (mạ cả hai mặt để tăng cường khả năng dẫn nhiệt ) 4. PHẦN NGUỒNĐIỆN (Xem mẫu nguồn và đo đạc, khảo sát các thông số của nguồn điện) 5. KẾT QUẢ ĐO CÁC THÔNG SỐ ĐIỆN-QUANG 1. Các thông số điện: Loại panel Công suất (W) Hệ số công suất 54 ( Trung quốc: 58) 0,99 (Trung quốc: 0,89) 600 x 600mm ( 48 LED) 300 x 600mm (24 LED) 30 ( TQ: không có ) 0,99 (TQ: không có) 300 x 1200mm (52 LED) 62 ( TQ: không có ) 0,99 (TQ: không có) 2. Phân bố cường độ sáng của LED panel loại 600 x 600mm 20