Сообщений в теме: 118

[DNK]

Приветствую, коллеги.
 
Для написания этого поста у меня есть две причины. Одна - локальная и вторая - глобальная. 

Локальная причина - рассказать, как продвигается изготовление светильников BEAMS.
 
Глобальная - обогатить сообщество знанием, которое нигде не изложено в необходимом нам, аквариумном, разрезе.
 
Итак, сначала о глобальном, а потом - о локальном. В самом конце будет интересное для самодельщиков
 
1. Какой коэффициент отражения можно считать хорошим. 

Скрытый текст

Для многих любителей является открытием, что обычное зеркало даёт в лучшем случае коэффициент отражения немногим более 80%. Примерно такой же или чуть больший коэффициент отражения даёт полированный алюминий или гальваническое покрытие на основе алюминия. Гораздо выше отражение у специальной оптики для светодидов. Она проектируется таким образом, что профиль внешней поверхности оптики работает в режиме полного внутреннего отражения (TIR) и теоретически достигается коэффициент отражения до 94%. Однако, практически, как легко в этом убедиться, заметное количество излучения выходит из боковой поверхности оптики - это всё - потери. Реально наилучшие варианты оптики от ведущих производителей имеют коэффициент отражения около 90%. Китайские поделия (Карен еще лет 6 назад проводил натурные измерения оптики) имеют потери куда как выше, нередко они достигают порядка 50%, поэтому такая "оптика" часто предлагается в комплекте с непрозрачными обечайками, которые скрывают этот факт.
 
Существенно больший коэффициент отражения имеют рефлекторы, изготовленные из специальных пластиков. Обычно это поликарбонат с наполнителями, (о них ниже) который так и называется - Highly Reflective Polycarbonate, то есть HRPC. В частности, LEDIL производит такие рефлекторы в сериях Angela и Angelina, коэффициент отражения которых достигает 94%, но для многих светодиодов около 90% и меньше - вплоть до 80% для F13840_ANGELA-XW. Но для нас важно отметить, что HRPC имеет коэффициент отражения до 94%.

 
Подытожим. Нам хотелось бы использовать отражатели с коэффициентом отражения не менее 94%.
 
2. Какое нам надо отражение? Диффузное или зеркальное.

Скрытый текст

Зеркальное отражение превращает цветные точечные источники света от светодиодов в большое количество цветных точек. При этом локализация пятнышек никуда не девается, даже в том случае, если зеркальный отражатель для лучшего разбиения источников света представляет собой поверхность, набранную из большого количества зеркальных поверхностей, то есть такого типа:

 
Что мы получаем, если будем использовать этот рефлектор? Вот картинка, которая получается на белом экране, если исключить "замыливание" результирующей картинки излучением с высокой видностью:

Как видите, цветные пятна от светодиодов многократно повторились на экране. То есть пресловутая "дискотека" не только никуда не делась, а стала еще противнее. На всякий случай напомню, что "дискотека" не только плоха в визуальном плане, но куда как важнее тот факт, что она не позволяет получить спектр, который нам нужен. Вместо спектра, который мы пытаемся установить, мы получаем большое количество разноцветных пятен, которые нисколько не похожи на целевой спектр.
 
А вот что получается, если мы будем использовать покрытие с диффузным отражением:

Как видите, результат близок к идеалу.

Итак, нам необходимо диффузное отражение, то есть матовая поверхность отражателя.
 
3. Какое именно покрытие нужно искать?

Скрытый текст

Качество покрытия определяется двумя основными параметрами:
1. Коэффициентом отражения, который должен быть высоким для всего диапазона излучения светильника .
2. Коэффициентом диффузионности. То есть, какое количество излучения, падающего на покрытие, отражается диффузионно. Диффузионное отражение обеспечивает матовая поверхность. Такое отражение называется Ламбертовым.
 
Вариантов, которые нас в принципе могут устроить, два. Первый - покрытие (краска) и второй - специальный материал. 
 
Наилучшие из существующих покрытий с необходимыми нам параметрами применяются на практике в качестве покрытия фотометрических шаров и в качестве так называемых мишеней для оптических исследований. Ознакомиться с ними можно на сайтах компаний, которые профессионально занимаются оптическими измерениями. Например, на сайте компании Labshpere. 
 
Эта компания представляет несколько решений.
Первое - специальный полимер, один из видов фторопластов. Это дальний родственник тефлонового покрытия, которое нередко применяется для сковородок. Он обладает высочайшим коэффициентом отражения. Компания Labsphere предлагает материал Spectralon, который имеет следующие коэффициенты отражения для разных длин волн, здесь и далее цитирую даташит производителя:

Излучение аквариумных светильников начинается примерно с 350нм. Как видите, для этой длины волны коэффициент отражения - просто умопомрачительный, до 99.5%!
 
Посмотрим, сколько % падающего на это покрытие света получается отраженным диффузно:

Снова высочайшее значение, практически чистый идеал!
 
Посмотрим теперь цену этого материала. Даю скриншот:

То есть пленочка толщиной всего 0,18мм с размерами 127х127мм стоит 835USD! Кому как, а для меня эта цена однозначно означает полную невозможность использования этого материала в светодиодных светильниках.
 
В СССР производился аналогичный фторопласт для научных применений. Однако, мне не удалось найти производителя.
 
Второе - покрытие, грубо говоря, краска. Называется Spectraflect.
Коэффициент отражения также весьма большой:

Как видите, для необходимых нам длин волн - более 97%.
 
Отражение также имеет очень высокую диффузионность, она не указана в абсолютных цифрах, специалисты могут ознакомиться с BRDF (bidirectional reflectance distribution function) в технической документации, представленной на сайте производителя в описании продукта. Я же хочу остановиться на интересном моменте, который везде оговаривается в этом документе:

Это означает вот что. Покрытие Spectraflex такого качества вам могут сделать только в лаборатории Labsphere. Но если вы хотите получить что-то подобное, то вам предлагается купить краску 6080. На неё уже нет даташита, вся информация ограничивается тем, что указана степень отражения 95-98% для излучений в промежутке 350-1200нм. Про диффузионность отражения говорится (выделение моё): 6080 is ideal for use in integrating spheres, reflectance spectrophotometers, sphere photometers, lamp housings, display backlight reflectors, optical components and other applications that call for diffuse illumination or reflectance.
 
Посмотрим, сколько стоит такая краска.

За литр 1250USD! Особенно эта цифра станет пугающей, если мы посмотрим, какой толщины покрытие нам надо сформировать:

То есть толщина покрытия должна быть не менее 0.5мм. Если учесть, что эта краска наносится распылением, то потери составят около трети, поэтому литра краски хватит всего на 1,4 квадратного метра! Однако можно отметить тот факт, что это покрытие получается примерно в 835/1250*(1,4/(0,127*0,127))=58 раз дешевле, чем материал Spectralon!

Итак,  надо искать специальную краску.
 
4. Какое материал наполнителя нам нужен?

Скрытый текст

Высокая отражательная способность и возможность получения диффузного отражения получается путем добавления в материал одного из двух (или обоих) наполнителей - диоксида титана (обычно используется одна из двух форм - анатаз или рутил) или сульфата бария. Отражательная способность материлов с наполнителем из рутила сильно зависит от применяемого связующего и может достигать 98%. Пластики HRPC, которые используются для производства отражателей, имеют наполнитель как раз на основе рутила.
 
Сульфат бария имеет заметно большую отражательную способность, которая в идеале составляет даже более 99%. В частности, на его основе созданы покрытия Spectraflex и краска Labsphere 6080. К тому же он стоит дешевле, чем рутил. Но этот наполнитель имеет серьёзную специфику применения. Как я отмечал выше, толщина краски на его основе должна составлять не менее 0.5мм. При этом рекомендуется наносить краску очень тонкими слоями, например 6080 производитель рекомендует наносить в 10-12 слоёв. То есть в качестве наполнителя для пластика сульфат бария использовать не получится, а краска наносится очень трудоёмким процессом.
 
Однако, у рефлекторов на основе рутила есть одна проблемка, которая начисто закрывает возможность использования его в светильниках для аквариумов. Компания BrightView Technologies одна из немногих, которая приводит график отражения материала с наполнителем на основе рутила BrightWhite для разных длин волн:

То есть уже для длины волны примерно 415нм отражательная способность этого материала равна нолю!
 
Именно по этой причине ни в коем случае нельзя использовать белые краски, предназначенные для окраски помещений - все они, даже самые-самые белые, имеют в качестве наполнителя именно рутил!

Итак, нам нужно искать краску с наполнителем на основе сульфата бария. Никакие иные варианты нам категорически не подходят.
 
А теперь, когда общая информация выдана, я хочу прерваться на рассказ о второй, локальной причине, которая сподвигла меня на этот пост. 
Почти три года назад, когда мы начали проектировать наши новые прожекторы, была получена и проанализирована вся вышеописанная информация. После чего был найден производитель в Китае, который сделал покрытие алюминиевых рефлекторов на основе сульфата бария:

Была применена уникальная технология, специально разработанная для этих целей. Китайцы называли её thermal nano-spray coating. Её суть заключалась в том, что сульфат бария с минимальным количеством связующего распылялся толстым слоем при высокой температуре, после чего частицы сульфата бария спекались, связующее практически полностью удалялось и получался практически слой чистого сульфата бария с высочайшей отражательной способностью и близким к идеалу диффузным отражением.
Осенью прошлого года, когда мы делали заказные светильники по аналогичной BEAMS технологии (их фото как раз и показано в анонсе светильников BEAMS) мы снова обратились к этому производителю и получили отражатели, в этот раз уже линейные, с таким покрытием. Разумеется, мы были уверены, что и для светильников BEAMS мы будем использовать отражатели с таким же покрытием. К сожалению, осенью прошлого года правительство Китая издало закон, который запрещал использование такой технологии нанесения покрытия ввиду его высокой токсичности. Закон начал действовать с этого года и все предприятия были вынуждены отказаться от его использования.
 
Пришлось изрядно поработать над тем, чтобы найти достойную замену. Она найдена в России! Эта компания занимается производством светоотражающих покрытий для аэрокосмической техники. Они делают великолепную краску на основе сульфата бария, которая имеет степень отражения почти как у Spectraflex и очень большую густоту, которая позволяет при нанесении губчатым валиком достигать необходимой толщины ~0.5мм всего в три слоя! Именно её мы будем использовать для покрытия наших отражателей. Они будут окрашены в России и после этого отправлены в Китай, на сборочное предприятие, которое будет собирать светильники. К сожалению, поиски заняли значительное время, как и подготовительные процедуры, (нарезка металлических отражателей)  поэтому несколько смещается дата готовности светильников BEAMS.
 
Есть предварительная договоренность о продаже этой краски в малых количествах. Кому хотелось бы сделать отражатели, близкие к идеалу, пожалуйста обращайтесь ко мне в личку. Если желающих будет хотя бы чуть больше, чем совсем мало, то постараемся поставить этот процесс на поток. Разумеется, цена этой краски не имеет ничего общего с ценой Spectraflex. Если желающих наберется хотя бы немного, я думаю, что получится сделать цену (без стоимости пересылки) порядка тысячи рублей за 100мл, что достаточно для покраски отражателей на светильник средних размеров.

[Little_flea]

Вот даже и доли сомнения не было, что как и всегда обещанные сроки готовности не будут соблюдены.

[любитель]

Дима, а почему я в зеркале увижу своё отражение, а в белом отражателе я ничего не увижу?. Разве зеркало не на сто процентов отражает меня а на 80? А белая поверхность меня отражает на 94, но я там ни фига не увижу.

Бимсы всё таки будут с отражателями?

[любитель]

Допустим что зеркало отражает хуже лучи света, но почему я вижу в нём своё отражение?

Если я буду смотреть на солнце в зеркало и через белую поверхность, как думаешь где я зайчика словлю, в зеркале или от белой стены?

[DNK]

Вот даже и доли сомнения не было, что как и всегда обещанные сроки готовности не будут соблюдены.

Спасибо, ваше мнение очень ценно для нас.

[DNK]

Допустим что зеркало отражает хуже лучи света, но почему я вижу в нём своё отражение?

Ты видишь отражение в зеркале именно потому, что у него _зеркальное_ отражение. То есть оно копирует без изменений структуру светового потока, которая пришла на него. Точно так же на показанной фотке зеркального отражения ты видишь множественные отражения-копии пятен света от светодиодов. Матовая поверхность с ламбертовым отражением "разрывает" световой поток на громадное количество микроскопических лучиков и ты видишь только очень сильно смешанный, усредненный свет, то есть белый.

 

Чтобы получить представление о том, на какие лучики распределяется падающий световой поток, могу сказать, что средний размер частиц сульфата бария в краске, которой будут окрашены отражатели наших светильников, около 0.3мкм. Здесь есть одна существенная тонкость - промышленный сульфат бария имеет средний размер частиц по одному из двух стандартов и это либо около 20мкм либо около 5мкм. Сульфат бария, идущий на производство специальных красок имеет размер частиц куда как меньше - именно 0.3мкм. Но и это еще не всё, как говорят "коробейники" Каждая частица сульфата бария, если рассмотреть её макроскопически, работает как ламбертовый отражатель не объектом, а в каждой своей точке! То есть одна частица размером 0.3мкм уже даёт огромное количество лучиков!
 

Если я буду смотреть на солнце в зеркало и через белую поверхность, как думаешь где я зайчика словлю, в зеркале или от белой стены?

Разумеется, зайчика ты поймаешь в зеркале. Потому что зайчик - это копия солнца. Белая стена, если она матовая, по большей части имеет ламбертовскую структуру отражения, то есть разрывает световой поток на огромное количество мельчайших лучиков, поэтому зайчик будет разорван "на мелкие дребезги" и поэтому его ты там не поймаешь.
 

Бимсы всё таки будут с отражателями?

Ещё при анонсе этой технологии, прямо в самом первом посте, я писал о том, насколько важны отражатели для этой системы. Что без них пропадет примерно половина света. Разумеется, светильники на BEAMS будут с отражателями и они будут именно такими, как описано в стартовом топике этой темы.

 

Предвижу вопрос - почему не красят такой белой краской отражатели для светильников на Т5 лампах, если они позволяют получить дополнительно около 20% света? Причин несколько.

1. Необходимости в диффузном отражении для наилучшего светосмешения в случае ламп Т5 нет. Там каждая микроскопическая точка лампы излучает такой же (если совсем строго, то близкий) спектр света, как и соседняя. То есть перемешивать свет от различных источников нет необходимости.

2. Отражатели с диффузным отражением гораздо хуже формируют световой поток потому, что, грубо говоря, отражают во все стороны, а не только туда, куда бы нам хотелось. Поэтому для формирования светового потока от Т5 ламп в нужном нам телесном угле, пришлось бы делать гораздо более высокие отражатели, светильник получился бы гораздо толще, а это некрасиво. Этот факт прекрасно виден на примере отражателей LEDIL, которые я упомянул в стартовом сообщении.

3. Хорошее белое покрытие гораздо, в десятки, а то и сотни раз, дороже, чем обычный отражатель из полированного алюминия.

[любитель]

Ожёг можно получить от белого отражателя как от зеркала?

[DNK]

Ожёг можно получить от белого отражателя как от зеркала?

Белый и с диффузным отражением - разные вещи. Белый может быть и с зеркальным отражением.

 

Ожог кожа получает не потому, что излучение отразилось от зеркала, а потому, что его точечная плотность достаточно высока, чтобы сделать ожог. То есть, ожог можно получить от любого отражателя.

[Pavel Pro]

Не будет ли эта краска же формироваться, гореть, подобрать, темнеть со временем при использовании ЛЭД на 100%?
Там и Т не слабая от диодов и световой поток, чтоб не получилось так, что краска не применяемая, для подобных условий использования, банально не испортилась от эксплуатации, как это было в Вега100. Где, как ты говорил, отражатель не работал никогда с такой мощной интенсивность света и поэтому он начал плавится у всех, кто использовал прожектора на 70% и более.
Тут испытания нужны серьёзные, чтоб опять не получилось "как всегда".

[DNK]

Не будет ли эта краска же формироваться, гореть, подобрать, темнеть со временем при использовании ЛЭД на 100%?

Есть определенная уверенность, что люди, которые занимаются покрытиями для космоса и для научных целей, более, чем в теме.

Допустимая температура работы покрытия 110С. То есть значительно выше, чем будет в светильниках BEAMS даже в режиме Expert.

Точно так же - что касается возможности работать с плотным световым потоком, то по этому параметру данное покрытие способно работать даже с лазерным лучом. Который мог бы уже некоторые материалы даже резать при такой плотности светового потока

[Pavel Pro]

Дим, когда Вега разрабатывадись тоже было все уверено, везде были профи и спецы, компоненты супер и супер, но линзы плавились.
Поэтому и напоминаю о разных факторах.
Я все же за испытания в реально боевых условиях и даже больше.
А не так как ты говорил, что новые прожектора уже есть, они работают, год не включаясь тестируются, но оказалось, что их нет и нечего там не тестируется. Поэтому и про космос для меня, земного, не нужно.

[DNK]

но оказалось, что их нет и нечего там не тестируется

Что ты готов сказать, если я покажу гирлянду новых прожекторов, которая у нас тестируется практически не выключаясь, уже больше года?

[Pavel Pro]

Что ты готов сказать, если я покажу гирлянду новых прожекторов, которая у нас тестируется практически не выключаясь, уже больше года?

Глупа, затея, вот что я скажу. Постановка сценариев и отладка занимает гораздо меньше времени, чем месяц. Какие сценарии и сто отрабатывает и тестируеься на этих прожекторах?
. Если это правда, что прожектора два года уже тестируются и никак не перетестируются, то к чёртовой бабушке выгнал бы всех участников проекта так как они бездари.

[DNK]

Глупа, затея, вот что я скажу. Постановка сценариев и отладка занимает гораздо меньше времени, чем месяц. Какие сценарии и сто отрабатывает и тестируеься на этих прожекторах?
. Если это правда, что прожектора два года уже тестируются и никак не перетестируются

Угадай с трех раз, зачем мы жжем сотни киловатт электричества прожекторами? Даю маячок - уж точно не "сценарии"
 

, то к чёртовой бабушке выгнал бы всех участников проекта так как они бездари.

Павел, принимать решения на основе неполной информации знаешь, как называется? Угадай с трех раз, зачем мы жжем сотни киловатт электричества прожекторами?

 

На всякий случай - прочти свой предыдущий пост перед тем, что я здесь цитировал - наверное будет понятно, что так долго делают прожекторы. Кстати, это длительное тестирование уже принесло нам пару моментов, которые не ужас-ужас, конечно, но которые в серийных прожекторах будут исправлены.

[Pavel Pro]

Ты лучше подумай как называется и угадай хотя-бы с десяти раз то, когда человек говорит, что все супер, компоненты, софт, начинка, схемотехника а в итоге даже "пшик" нет.
Ладно, ты в своей манере общения несдвигаем. Тебе люди пытаются помочь, вопросы задают и тд, а ты все выкручиваешся.
Возвышайся над всеми и тестируй десятилетиями не выпуская готовой арлдукции , а люди просто будут деньги зарабатывать производят ЛЭД светильники.

[DNK]

Тебе люди пытаются помочь, вопросы задают и тд, а ты все выкручиваешся.

Кто эти люди? Где они?

тестируй десятилетиями

Будем тестировать ровно столько, сколько надо.

люди просто будут деньги зарабатывать производят ЛЭД светильники.

Пусть зарабатывают - мне не жалко

[perchikbest]

Дим, когда Вега разрабатывадись тоже было все уверено, везде были профи и спецы, компоненты супер и супер, но линзы плавились.
Поэтому и напоминаю о разных факторах.
Я все же за испытания в реально боевых условиях и даже больше.
А не так как ты говорил, что новые прожектора уже есть, они работают, год не включаясь тестируются, но оказалось, что их нет и нечего там не тестируется. Поэтому и про космос для меня, земного, не нужно.

У меня есть 2 новых прожектора, пока, правда с недопиленным софтом. Не скажу, что прям как-то особенно тестирую, просто пользую по назначению.
Софт, правда, заждалась.

[Pavel Pro]

У меня есть 2 новых прожектора, пока, правда с недопиленным софтом. Не скажу, что прям как-то особенно тестирую, просто пользую по назначению.
Софт, правда, заждалась.

Это не готовый продукт и ты его не тестируешь. Ир, ты де инжинер, и понимаешь, что такое тестирование опытных образцов. К чему тогда твой пост был?
Защитить ДНК, так на него и не нападают. Только помогаем.
Если ты помнишь, то отражатели в бимсах это моя заслуга. Я Диме уши прожжудал этим, а он наотрез отказывался, как пережиток от Т5х ламп. Благо Карен поставил и замер сделал. Так что 20% света добавил я к бимсам. И ещё разные другие фичи от меня в светильника, что в бимспх, что в прожекторах уже есть.
И ты считаешь я нападаю на Диму?
Я закоренелый оптимизатор и критикан, но не пустомеля.

[perchikbest]

Это я только к тому, что новые прожекторы есть. Спокойнее Паша, спокойнее. Не читай между строк.

[Pavel Pro]

Это я только к тому, что новые прожекторы есть. Спокойнее Паша, спокойнее. Не читай между строк.

Ир, много чего есть где-то как то, но нет.
Пока потребитель не имеет возможности купить продукт, то продукта нет!!!
А испытания двух лет это смешно не только людям близким к разработками, это смешно уже и дворникам.
Это явное разводилово.