Näkyvä ja RGB-laservalaistus: kirkkaus, valkotasapaino ja rakeisuus

Mikä oikeasti muuttuu alle 700 nm:n alueella

Neljä asiaa, ja vain ensimmäinen koskee itse valoa.

Vastaanotin muuttuu. Piikki silikonia on noin 900 nm:n kohdalla. 450 nm:llä se toimii edelleen - noin 0,2 A/W verrattuna 0,6 A/W:iin 905 nm:n kohdalla - mutta et enää ole vastetta kuvaavan käyrän huipulla. Valaistustyössä tällä harvoin on merkitystä.

Vaaran muutos. Aallonpituuksilla 400 nm ja 700 nm välillä sarveiskalvo ja linssi ovat läpinäkyviä, joten valo saavuttaa verkkokalvon ja verkkokalvo tarkentaa sitä. 1 mm säde, joka kulkee silmään 450 nm aallonpituudella, keskittyy noin 19 µm pisteeseen, mikä moninkertaistaa säteilyvoimakkuuden noin 2700-kertaiseksi. Yli 1400 nm aallonpituudella lähes mikään ei saavuta verkkokalvoa. Tämä epäsymmetria selittää, miksi 1535 nm on silmälle turvallinen alue - ja miksi näkyvä valo ei ole spektrin turvallinen pää. Tilanne on päinvastainen.

Silmät reagoivat. Näkyvä valo laukaisee torjuntareaktion: räpäytyksen ja pään käännön, joka tapahtuu noin 0,25 s:ssa. Standardit antavat tästä tunnustusta, ja altistuksen perusteena näkyville aallonpituuksille käytetään 0,25 s eikä 10 s, kuten 905 nm:ssä. Tämä on todellinen helpotus saavutettavalle säteilyrajoitukselle. Se ei ole lupa, koska oletetaan, että säde saapuu odottamatta – ei se, että pidät kohdistettua 5 W säteen vakaasti penkillä.

Ja luvut muuttuvat. Tämä on osa, joka todella määrää suunnittelun.

Saman watin ei tarkoita samaa kirkkautta

Silmän fotopinen vaste V(λ) huipentuu 555 nm:ssä ja romahtaa molemmissa näkyvän alueen päissä. Kolmella aallonpituudellamme se on suunnilleen:

Lue kolmas sarake RGB-moottorin tehobudjettina. Tuottaakseen saman valovirran 450 nm lähteen täytyy säteillä noin kahdeksantoista kertaa enemmän optista tehoa kuin 520 nm lähteen, ja 638 nm lähteen noin kolmesti ja puoli kertaa.

Tämä yksi fakta selittää näkyvän luettelon muodon. Siniset osamme on luokiteltu 5 W:iin 5,5 W:iin, vihreät osat 1 W:iin 1,5 W:iin ja punaiset osat 500 mW:iin 1 W:iin. Sinistä ei ole luokiteltu korkeammaksi, koska sen valmistaminen olisi helpompaa. Sininen on luokiteltu korkeammaksi, koska wattien täytyy mennä sinne.

Etendue: kattoraja, jota teho ei voi nostaa

Kirkkaus - säteilyvoimakkuus, W/m²/sr - on se, mitä projektori tai valopääasiassa tarvitsee, ja se on ainoa suure, jota mikään passiivinen optiikka ei voi lisätä. Linssi voi vaihtaa pinta-alan kulmaksi ja kulman pinta-alaksi, mutta se ei voi vähentää näiden kahden tulon summaa. Tämä tulo on etendue, ja sen määrittää säteilylähde ennen kuin mikään optiikkasi on olemassa.

Kaksi seurausta seuraa, ja molemmat ovat näkyvissä lähdearkkikuvissa.

Nopeat akselit ovat kalliita. 450 nm emittoija lähtee piistä 4 - 16° samansuuntaisessa suunnassa ja 35 - 57° kohtisuorassa suunnassa. Leveä akseli ei ole ainoastaan vaikeampi kollimoida - se on paikka, jossa etenduen arvo näkyy. Sen pakkauttaminen 0,8 - 1° linjapisteeksi, jonka levyjenkin spesifikaatiot määrittävät, vähentää kiinteän kulman kyseisellä akselilla lähes kolmella kertaluvulla. Se on todellinen tuote, jota myydään, kun ostat kollimoidun osan: ei siistimpi säde, vaan sama teho pakattuna paljon pienempään kulmaan.

Pankki ei voita automaattisesti. Emittereiden lisääminen lisää tehoa ja säteilevää aluetta samassa suhteessa, joten säteilyteho ei kasva itsestään. Nichian vihreä pankki saavuttaa 13,5 W kahdeksalla tai useammalla emittimellä, joista jokainen on 1,65 W, ja se on määritelty kollimoiduksi 0,2–0,6° suuntaan ja ±1,0° kohtisuoraan, ja suuntapoikkeama pidetään 0,7°:n sisällä. Kollimaatio on se, mikä muuntaa ylimääräiset emitterit käyttökelpoiseksi kirkkaudeksi. Ilman sitä pankki on vain suurempi ja kuumempi versio yhdestä emitteristä.

Kolme pisteen muotoa samasta sirusta

Jokainen väri yhteenvetotaulukoissa määritellään kolmella säteilykusulla, ja ero niiden välillä johtuu vain muotoilun optiikasta.

Nelikulmainen pistekuva ei ole erilainen mittaus. Se on kohtisuora hajauma puristettuna vastaamaan rinnakkaista, jolloin kaukokentästä tulee neliö eikä ellipsi. Viivapiste menee pidemmälle ja puristaa yhden akselin alle asteen, mitä valolevyn valaistaja tai skannaava järjestelmä tarvitsee. Valitse muoto ensin, sitten lähde: kolme vaihtoehtoa eivät ole vaihdettavissa keskenään, ja pyytääksesi viivapisteoptiikkaa tuottamaan neliön ei ole kyse uudelleen tarkennuksesta.

Speckle, ja miksi sen korjaaminen täällä on halvempaa kuin 905 nm:ssä

Koska laseri on koherentti, valaistu pinta näyttää rakeisen kuvion: specklen. Täysin kehittyneellä kuviolla on kontrasti – keskihajonta jaettuna keskiarvolla – 1, mikä tarkoittaa 100 % modulointia. Projektioruudulla se on ensimmäinen asia, jonka yleisö huomaa.

Hoitoratkaisut, karkeasti nousevassa kustannusjärjestyksessä:

• Lisää riippumattomia emittereitä. N korreloimatonta spekkelikuvioita summattuna vähentää kontrastia noin 1/√N. Kahdeksan emitterin ryhmä laskee sen 1:stä noin 0,35:een ilmaiseksi.
• Aaltopituuden monimuotoisuus. Kaksi muutaman nanometrin päässä olevaa emitteriä eivät tuota samaa täpläkuviota, joten binned-emittereistä koottu pankki tuottaa vähemmän täpliä kuin yhdestä kiekosta koottu ryhmä.
• Polarisaation monimuotoisuus. Kaksi ortogonaalista polarisaatiota eivät häiritse toisiaan. PBS-yhdistin antaa sinulle toisen polarisaation ja samalla puolitetun spekkelikontrastin.
• Liikkuva diffuusori. Klassinen ratkaisu, ja ainoa, joka toimii yksimuotoisen lähteen kanssa – mekanismin ja sen luotettavuuden kustannuksella.

Huomaa, mihin suuntaan tämä väite osoittaa. Monitulouttilamoodi, laaja spektri ja monet emitterit ovat kaikki puutteita etäisyyslaserissa. Valaistuslaserissa ne ovat ratkaisu.

Levyjen lukeminen: kaksi riviä, joista kannattaa väitellä

Yksi ohjain ei kata kaikkia kolmea väriä. Punainen toimii 1,9 - 3,0 V:lla, vihreä 4,8 - 6,5 V:lla ja sininen 3,5 - 5,3 V:lla. Yhdellä litiumkennoilla tai 5 V:n kiskolla punaista voidaan ohjata lineaarisella virtalähteellä, mutta kahta muuta ei voi – ne tarvitsevat step-up-muuntimen. Kolmen värin moottorissa tämä tarkoittaa kolmea ohjaimen topologiaa tai yhtä boost-muunninta per kanava, ja vihreä kanava on se, joka määrittää vaatimuksen.

Tehokkuusyksiköt eroavat taulukoiden välillä. Punainen ilmoitetaan mW/mA:na, vihreä ja sininen W/A:na. Kyse on samasta suureesta – 1 W/A on 1 mW/mA – mutta numerot eivät ole vertailukelpoisia nopeasti katsottuna. Sininen 1,45 - 2,0 W/A muuntaa virran valoksi noin kaksi kertaa tehokkaammin kuin vihreä 0,45 - 0,8 W/A ja noin puolitoista kertaa tehokkaammin kuin punainen. Tämä on suuri osa syystä, miksi sinisen arvot ovat neljä kertaa vihreitä suuremmat.

Kolmen värin kohdistaminen

Raakaemittersit on määritelty ±5° suuntauspoikkeamalla. Kollimoidut heittopankit on määritelty 0,7° tai paremmaksi. Tämä ero on tärkeämpi kuin miltä se näyttää.

±5° on 87 mrad. Yhdistä kolme väriä dikroikkien avulla ja ohjaa ne kohteeseen, joka on 10 m päässä, ja jokainen väri liikkuu jopa 87 cm - kolme säteilyä eroavat toisistaan ja valkoinen kohta muuttuu kolmeksi värilliseksi pisteeksi. Kollaadi ensin, ja sama luku on 12 cm.

Tämä on toinen syy ostaa kollimoitu osa, ja se on se, joka unohtuu. Divergenssiluku suojaa pistettäsi; suuntausluku suojaa värien sekoittumistasi.

Valintasääntö

Yksi säteilylähde silloin, kun moottorissa on homogenisaattori tai diffuuseri jälkivirta, yhden säteilylähteen etendue riittää, ja kustannukset sekä lämpötilan yksinkertaisuus ovat tärkeimpiä. Tämä kattaa suurimman osan projektioista ja suurimman osan koneen näkövalaistuksesta.

Kollimoitu loistepankki silloin, kun teho täytyy saada kapeaan kulmaan, kun kolmen värin täytyy pysyä päällekkäin valaistuksessa, tai kun halutaan vähentää pilkkuisuutta ilman liikkuvaa osaa. Vihreä ja sininen loistepankki on olemassa juuri tätä yhdistelmää varten.

Tarkista värisuhde ennen kokonaistehoa. RGB-moottorissa sininen kanava hallitsee tehon budjettia - yhdeksäntoista kertaa enemmän kuin vihreä, jos säädät kaikki kolme yhtä kirkkaiksi. Kaikkien kolmen sama kokoaminen on yleisin tapa saavuttaa väri, jota voidaan korjata vain heittämällä valoa pois.

Sitten tarkista luokka. Jokainen tämän perheen kollimoitu osa on luokan 3B tai luokan 4 tuote. Näkyvän valon aallonpituuksille laskenta on anteliaampaa kuin 905 nm:llä; katso laserturvallisuusluokat etäisyyden mittaukseen mistä krediitti tulee ja mihin se loppuu.

Ja tarkista etendue, ei watteja. Pistemäisen valon koon laskuri kertoo, mitä jakautumisesi tekee etäisyydellä. Watti, jota et voi fokusoida kohteeseen, on watti, josta olet maksanut etkä käyttänyt sitä.

Minne seuraavaksi

• FAC, kollimoitu ja kuituun kytketty säteen muokkaus - optiikka, joka muuntaa nämä luvut käyttökelpoiseksi säteeksi
• Laserin turvallisuusluokat etäisyyden mittaamiseen - luokkalaskenta, mukaan lukien näkyvän valon tapaus
• VCSEL vasten reunasta emittoivaa - sama vaihtokauppa infrapunassa, jossa array on usein pyöreän säteen ratkaisu
• Näkyvä ja RGB-lähteet - 450 nm, 520 nm ja 638 nm päämallit lähdekohtaisine parametristaulukkoineen