อะไรคือข้อ จำกัด ของตัวเลือกต่าง ๆ ที่เชื่อมต่อ LED เข้ากับใยแก้วนำแสง?

ฉันพยายามจับคู่ LED สีขาวเข้ากับชุดไฟเบอร์ซึ่งประกอบด้วยเส้นใยซิลิกา 30 uM หลายตัว เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของบันเดิลอยู่ที่ 0.5 มม. NA ของไฟเบอร์คือ. 87 และมัดทั้งหมดถูกวางไว้ในปลอกสแตนเลสขนาด 0.125 "ฉันได้อ่านเกี่ยวกับวิธีต่าง ๆ ของการแต่งงานกัน - ทุกอย่างตั้งแต่เลนส์ลูกไปจนถึงติดกาวไฟเบอร์โดยตรงเหนือ LED ตาย.

ฉันอยากรู้ว่าใครมีประสบการณ์ทำอะไรแบบนี้ ทุกคนสามารถวิเคราะห์ข้อดี / ข้อเสียของวิธีการต่าง ๆ ได้หรือไม่? ข้อเสียเปรียบหลักเทียบกับประสิทธิภาพในการส่งหรือไม่? ถ้าเป็นเช่นนั้นวิธีใดบ้างที่จุดสิ้นสุดของสเปกตรัม?

มันคุ้มค่าที่ระบุว่าฉันไม่ได้ขาย LED ใด ๆ โดยเฉพาะ แต่ฉันได้ทดลองเพียงถือ ferrule เหนือLXML-PWC2 - แสงตันมา (พอสำหรับแอปพลิเคชันของฉัน) ด้วย iF ~ 400mA นี่จะเป็นทางออกที่สมเหตุสมผลยกเว้นว่าประสิทธิภาพของการถ่ายโอนนั้นแย่มาก (ชัด) ดังนั้นฉันต้องใช้กระแสเกินกว่าที่ฉันต้องการ ผลที่ได้คือแผ่นระบายความร้อนที่ค่อนข้างใหญ่ซึ่งฉันต้องการที่จะหดหรือทิ้งไว้ด้วยกัน

led optics

— Doov
แหล่งที่มา

คุณสามารถระบุได้ว่าแอปพลิเคชันคืออะไรหรืออย่างน้อยก็ต้องใช้แสงมากเท่าไหร่และต้องใช้การกระจายแบบใดในตอนท้ายของการรับชม นักเดินแบบจำลองมักใช้ไฟเบอร์เปล่งแสงติดที่หัวเลนส์ LED 3 มม. ที่ต่อกันอย่างแน่นหนาหรือแม้แต่ LED SMD มุมเล็ก ๆ โดยใช้กาวโปร่งใสและการยึดเกาะที่แน่นหนา (ไม่มีอากาศที่ทางแยก) ในตอนท้ายของการส่งออกหัวแร้งที่กดลงไปที่ปลายจะสร้างเห็ดเล็ก ๆ ซึ่งเปล่งแสงได้ดี

— Anindo Ghosh

มีเส้นใยกี่ห่อ?

— โฟตอน

แอปพลิเคชั่นนี้ให้แสงสว่างปริมาณน้อย - 1.5 ซม. ^ 3 ฉันไม่รู้วิธีระบุปริมาณแสงที่ฉันต้องการนอกเหนือจากเชิงคุณภาพเพื่อบอกว่า "นี่ดูดี" น่าผิดหวังฉันรู้ว่า ... ด้วยพลังที่สูงทำให้ฉันได้แสงในปริมาณที่พอเหมาะ ถ้าฉันต้องเดาว่าประสิทธิภาพของการถ่ายโอนฉันจะจอดมันอย่างน้อย 10% ฉันคิดว่าฉันสามารถกลับไปหาคำตอบแล้วบอกว่า @ iF = 400 mA หลอดไฟ led กำลังทำประมาณ 150 ลูเมน ถ้าฉันคิดว่าการถ่ายโอน 10% จากนั้นฉันสามารถเรียกมันว่า ~ 15 ลูเมนของแสงที่จำเป็น นั่นเป็น

— พวงพวงที่

@ThePhoton ฉันเชื่อว่ามีประมาณ 50 เส้นใยในชุด แต่ฉันจะตรวจสอบอีกครั้ง

— Doov

การชี้แจงน้อยมาก - มีเส้นใยประมาณ 50 เส้นใย แต่ค่า NA สูงกว่าที่ฉันคิดไว้ - .87 นอกจากนี้เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยแต่ละเส้นก็เล็กกว่าที่ฉันคิดไว้ - 30 uM

— Doov

คำตอบ:

เส้นใย "ทั่วไป" สำหรับการสื่อสารคือเส้นผ่านศูนย์กลาง 9, 50, หรือ 62.5 um ในแกนกลาง แต่มีส่วนหุ้ม 125 um ที่จำเป็นสำหรับเส้นใยในการทำงานเช่นกัน นอกจากนี้ยังมีใยแก้วนำแสงแกนพลาสติก 900 um มีอะไรให้ความสว่างฉันไม่แน่ใจ เห็นได้ชัดว่าคุณไม่ได้ทำงานกับประเภทที่ฉันคุ้นเคย

แต่ประเด็นสำคัญคือแกนกลางมีขนาดเล็กกว่าส่วนหุ้ม และแสงที่ถูกรวมเข้ากับเส้นใยจะเป็นสิ่งที่ดีที่สุดที่อยู่บนแกนกลาง ด้วย. 87 NA คุณอาจจะใกล้เคียงกับอุดมคตินี้ ดังนั้นฉันจะคิดเลข สมมติว่าคุณมีแกน 30 um ในการหุ้ม 60 um โดยรวมประสิทธิภาพการมีเพศสัมพันธ์สูงสุดที่คุณสามารถคาดหวังจากการส่องสว่างสม่ำเสมอท้ายของกล้ามเนื้อมัดเป็น 30 ² /60 ²หรือ 25%

จากนั้นก็มีปัจจัยสำหรับความหนาแน่นการบรรจุของวัตถุทรงกลมเข้าไปในพื้นที่ (ช่องว่างระหว่างเส้นใยในมัด) ซึ่งฉันเชื่อว่าเป็นกรณีที่ดีที่สุดประมาณ 78%

และการสูญเสียการสะท้อนประมาณ 4% สำหรับแสงที่เข้าสู่กระจกจากอากาศ

เพิ่มสิ่งเหล่านี้ทั้งหมด (.25) x (.78) x (.96) และคุณมีประสิทธิภาพการเชื่อมต่อที่ดีที่สุดประมาณ 19% (คุณจะต้องคำนวณซ้ำอีกครั้งเพื่อทราบปัจจัยที่ถูกต้องสำหรับคำแรก)

หากคุณเข้าใกล้สิ่งนี้ฉันจะบอกว่าคุณทำได้ดีจริง ๆ

แน่นอนว่ามันจะไม่เจ็บที่จะหาหลอด LED ที่ปล่อยออกมาในกรวยแคบ ๆ แทนที่จะเป็นครึ่งหนึ่งของพื้นที่ทั้งหมดหรือแม้กระทั่งการเพิ่มเลนส์บางชนิดเพื่อโฟกัสแสงบนพื้นที่ของชุดไฟเบอร์ แต่โดยทั่วไปการมีเพศสัมพันธ์กรณีที่ดีที่สุดของคุณจะยังคงไม่ดีทั้งหมด

— โฟตอน
แหล่งที่มา

ขอบคุณสำหรับคำตอบ. มีวิธีที่ดีในการวัดประสิทธิภาพการแต่งงานหรือไม่? เมื่อฉันลูกบอลจอดน้อยกว่า 10% มันก็ขึ้นอยู่กับพวงหรีดของฉัน (ไม่ถูกต้อง) และแสงเท่าไรที่ออกมาจากเส้นใยว่ามีแสงมากแค่ไหนที่ออกมาจากฐาน / การเชื่อมต่อ เป็นไปได้มากที่ฉันลงไปที่สิ่งที่ชอบ 3% ซึ่งในกรณีนี้ 19% จะเป็นการปรับปรุง - อย่างน้อยฉันก็สามารถลด iF บนไดโอดและคลายความร้อน โซลูชันเลนส์ชนิดใดที่มีอยู่และข้อดีคืออะไร? ขอบคุณ!

— Doov

การวัดเอาท์พุทของมัดเส้นใยนั้นค่อนข้างง่ายถ้าคุณมีเกียร์ที่ถูกต้อง เพียงนำมัดใกล้ที่สุดเท่าที่เป็นไปได้กับเครื่องตรวจจับพื้นที่ขนาดใหญ่ สิ่งเหล่านี้สามารถหาได้ง่ายด้วยขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่สูงกว่า. 125 "การวัดเอาท์พุทของ LED นั้นยากกว่า --- ถ้าคุณมีตัวตรวจจับแสงที่ใหญ่พอและจับมันไว้ใกล้พอกับ LED คุณอาจได้ค่าประมาณที่เหมาะสม พลังงานทั้งหมดที่มีให้

— โฟตอน

เซ็นเซอร์ระดับเครื่องมือชนิดนี้ (และเครื่องวัดอิเล็กทรอนิกส์เพื่ออ่านการตอบสนองการสอบเทียบในหน่วย uW) มีให้บริการจาก บริษัท เช่น Newport, ThorLabs เป็นต้นหากคุณต้องการทำในงบประมาณที่ จำกัด ฉันไม่แน่ใจว่าจะอยู่ที่ไหน ไป.

— โฟตอน

ขอบคุณมากสำหรับข้อมูล! ข้อเสนอแนะใด ๆ สำหรับเลนส์ที่จะใช้เพื่อเปรียบเทียบกับข้อต่อแบบกลไกทางตรง?

— Doov

-1

การเลือกไฟ LED สีขาวเป็นทางเลือกที่แย่ที่สุดที่คุณสามารถทำได้เว้นแต่คุณจะต้องมีแสงสีขาวสำหรับการใช้งานของคุณ เหตุผลก็คือไฟ LED สีขาวมีความส่องสว่างต่ำกว่าไฟ LED สีอย่างมีนัยสำคัญเพราะแสงจะถูกปล่อยออกมาจากสารเรืองแสงที่มีพื้นที่ผิวขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับไฟ LED สีตายของ LED สี

เลนส์จะไม่ช่วยอะไรมากนอกจากว่าคุณจะได้ LED ตายโดยไม่ต้องใช้สายไฟเพื่อเชื่อมต่อกับเลนส์และคุณจะต้องลำบากในการหาเลนส์ที่มีขนาดเล็กพอที่มี NA ที่ทำงานได้เพียงพอและต่ำพอ ความผิดปกติในการทำงานอย่างถูกต้อง คุณจะต้องโฟกัสภาพจริงของเปลือยเปล่าไปยังจุดสิ้นสุดของมัดเส้นใย แต่คุณจะไม่สามารถได้รับความสว่างของภาพเกินกว่าที่มา (กฎหมายห้ามที่สอง)

ทางออกที่ดีที่สุด (สมมติว่าคุณต้องมีแสงสีขาวจริง ๆ ) คือการหา LED ขนาดเล็กที่มีพื้นผิวเรียบ (ชิพเหมือน) และติดบนปลายไฟเบอร์มัดด้วยกาวใสโดยมีระยะห่างที่เล็กที่สุดระหว่างเส้นใยและ ไฟ LED

— user28555
แหล่งที่มา

ฉันต้องการแสงสีขาว ดังนั้นไฟ LED สีขาว ทำไมเลนส์ถึงไม่ช่วย? ความเข้าใจของฉันคือเลนส์บอลไม่ใช่ความคิดที่แย่สำหรับแอพพลิเคชั่นนี้ ทำไมจอแบนจึงดีกว่า เพียงเพื่อประโยชน์ของการปฏิบัติตามหรือไม่ โดยทั่วไปแล้วพวกเขามีมุมการกระจายตัวที่กว้างกว่ามาก (ดังนั้นฉันจะสมมติว่าแสงพุ่งตรงไปที่เส้นใย

— Doov

มีสองสิ่งที่หยุดแสงจากการเข้าไปในชุดไฟเบอร์ของคุณ หนึ่งคือพื้นที่ผิวของเส้นใย (แกน) และอื่น ๆ คือรูรับแสงตัวเลข (NA) ของเส้นใย หาก U เป็นมุมสูงสุดของอุบัติการณ์บนแกนกลางซึ่งสามารถถ่ายทอดได้และ H คือเส้นผ่านศูนย์กลางของแกนกลางปริมาณ NHSin (U) เป็นค่าคงที่ภายใต้การแปลงเชิงแสงทั้งหมด มันถูกเรียกว่าทฤษฎีบทเรื่องแสง (Sin Sin) หรือบางทีก็เป็นค่าคงที่ของลากรองจ์ วิธีเดียวที่จะได้รับแสงมากขึ้นคือการเพิ่มความกระจ่าง (หรือความส่องสว่าง) ของแหล่งที่มา เลนส์ไม่สามารถทำเช่นนั้นได้บอลเลนส์ไม่ดีเนื่องจากความคลาดเคลื่อนที่สูญเสียไปมาก

— 28555

บางทีฉันไม่เข้าใจ - ทำไมเลนส์ไม่สามารถช่วยฉายแสงลงในเส้นใยได้ ฉันต้องจินตนาการว่ามีสิ่งที่สามที่จะหยุดแสงจากการเข้าสู่กลุ่ม - ทิศทางของแสงเมื่อเทียบกับกลุ่ม หลังจากทั้งหมดถ้าฉันหมุน led 180 องศาจากชุดแล้วแสงศูนย์ไปในพื้นที่ผิวไม่ว่า / NA ฉันไม่เข้าใจว่าทำไมเลนส์ถึงช่วยไม่ได้ - ถ้า 2 leds เปล่งโฟตอนจำนวนเท่ากัน แต่มีหนึ่งเปล่งออกมาในพื้นที่เล็กกว่าวัตต์ / m ^ 2 ในกรณีที่พื้นที่เล็กกว่า> มากกว่าพื้นที่ขนาดใหญ่ กรณี. เลนส์ไม่สามารถช่วยโฟกัสแสงไปยังจุดที่เล็กลง (เช่นเส้นใยของฉัน) ได้หรือไม่?

— Doov

บางทีฉันไม่เข้าใจสิ่งนี้ แต่เช็คเอาต์คำถามที่พบบ่อยจากเลนส์ edmuds "ฉันกำลังมองหาวิธีที่ดีที่สุดในการเพิ่มปริมาณแสงจาก LED ให้เป็นไฟเบอร์ออปติกตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับการเชื่อมต่อ LED และไฟเบอร์ของฉันคืออะไร? " edmundoptics.com/technical-resources-center/…

— Doov