I compromessi nella costruzione della Retroilluminazione tra spessore, intensità e prestazioni pulsate
- La costruzione con illuminazione ai bordi accoppia i LED in un bordo di piastra guida-luce – spessore totale 10-20 mm incluso il Diffusore.
- La costruzione ad illuminazione diretta prevede un array di LED dietro un diffusore – spessore totale 30-80 mm con un’elevata intensità di picco.
- L’efficienza di estrazione dei bordi illuminati è del 50-70% rispetto all’emissione diretta vicina al 100% – influisce sull’intensità massima del bersaglio.
- Le modalità pulsate e overdrive a luce diretta sono più efficienti grazie al controllo indipendente per LED senza assorbimento della guida.
- L’illuminazione ai bordi è conveniente per le dimensioni medio-piccole; l’illuminazione diretta è preferita per i Retroilluminatori LED di grandi dimensioni con un’alta densità di LED.
- L’uniformità ±5% è ottenibile in entrambe le tecnologie con una corretta progettazione dell’estrazione o del Diffusore.
I retroilluminatori a illuminazione diretta e quelli a illuminazione laterale rappresentano due approcci costruttivi fondamentalmente diversi, con compromessi distinti in termini di spessore, uniformità, intensità di picco e angolo di emissione. I retroilluminatori LED con illuminazione dal bordo accoppiano l’emissione dei LED al bordo di una piastra di guida della luce, che distribuisce la luce in modo uniforme su una sottile superficie di emissione. I Retroilluminatori LED a illuminazione diretta posizionano un array di LED direttamente dietro un diffusore, con i LED stessi che contribuiscono direttamente all’emissione. La scelta tra i due approcci influisce sull’integrazione meccanica, sulle prestazioni ottiche e sui costi operativi. Entrambe le implementazioni sono disponibili nella famiglia di Illuminatori LED.
Principio di funzionamento dei Retroilluminazione a Bordo
Un Retroilluminatore LED è costituito da una piastra trasparente di guida della luce (in genere acrilico o policarbonato) con LED montati lungo uno o più bordi. L’emissione dei LED entra nella piastra dal bordo e si propaga per riflessione interna totale all’interno della piastra, fino a quando gli elementi di estrazione (microprismi, schemi di punti o punti di dispersione incisi al laser) reindirizzano la luce dalla superficie anteriore verso il target ispezionato. Un Diffusore posizionato davanti alla piastra omogeneizza ulteriormente l’emissione e produce un Illuminamento uniforme su tutta l’area attiva.
Il vantaggio principale dei retroilluminatori edge-lit è la loro sottigliezza: la piastra di guida della luce può avere uno spessore di pochi millimetri, per una profondità totale del retroilluminatore LED di 10-20 mm, compresi il supporto edge e il diffusore. Questa compattezza consente l’installazione in spazi ristretti dove i tradizionali retroilluminatori a luce diretta non potrebbero essere installati.
Uniformità ed efficienza di estrazione
L’uniformità dei retroilluminati è determinata dalla precisione delle caratteristiche di estrazione. Le piastre di alta qualità con schemi di estrazione ottimizzati raggiungono un’uniformità con un margine di più o meno il 5% su tutta l’area attiva. L’efficienza di estrazione è tipicamente inferiore rispetto alle configurazioni a illuminazione diretta, con il 30-50% dell’emissione del LED persa a causa dell’assorbimento e della dispersione fuori dal piano nella guida luminosa.
Principio di funzionamento dei retroilluminazione a luce diretta
Un Retroilluminatore LED a illuminazione diretta consiste in un array di LED distribuiti su un substrato, con ciascun LED rivolto in avanti verso il bersaglio ispezionato. Un diffusore posto di fronte all’array di LED omogeneizza l’emissione ed elimina i picchi di luminosità discreti che altrimenti sarebbero visibili direttamente sopra ogni LED. Lo spessore di un Retroilluminatore LED a illuminazione diretta è determinato dalla distanza tra l’array di LED e il diffusore, che deve essere sufficiente per consentire un’adeguata miscelazione delle emissioni dei singoli LED.
Il vantaggio principale dei retroilluminatori ad Alta Intensità è l’elevata intensità di picco disponibile, perché tutti i LED contribuiscono direttamente all’emissione frontale senza le perdite di assorbimento di una guida luminosa illuminata ai bordi. I retroilluminatori LED a luce diretta possono anche operare in modalità pulsata e overdrive in modo più efficiente perché ogni LED è pilotato in modo indipendente e può essere indirizzato per uno stroboscopio sincronizzato.
Spessore e densità dei LED
Lo spessore di un retroilluminatore LED è proporzionale al passo dei LED e all’uniformità richiesta. I passi dei LED più stretti consentono di ottenere retroilluminatori più sottili con la stessa uniformità, a costo di un numero maggiore di LED e di un costo più elevato. I tipici retroilluminatori LED industriali hanno uno spessore compreso tra 30 e 80 mm, inclusi l’array di LED, il diffusore e il corpo.
Criteri di selezione
La scelta tra illuminazione perimetrale e illuminazione diretta dipende principalmente dalla combinazione di intensità e spessore richiesta. Per le applicazioni che richiedono la massima intensità sul bersaglio e lo spessore non è limitato, i retroilluminati a luce diretta sono la scelta naturale. Per le applicazioni che richiedono profili sottili e requisiti di intensità moderati, i retroilluminati edge-lit offrono prestazioni accettabili in una forma compatta.
La seconda considerazione riguarda la modalità di funzionamento. Il funzionamento a impulsi e l’overdrive sono più efficienti con i retroilluminatori LED a illuminazione diretta, dove il controllo dei singoli LED è semplice. Anche i retroilluminati con illuminazione ai bordi possono essere pulsati, ma con un’intensità di picco leggermente inferiore a causa delle perdite di assorbimento nella guida della luce.
La terza considerazione riguarda i requisiti di uniformità. Entrambe le tecnologie possono raggiungere un’uniformità eccellente, ma i retroilluminati a luce diretta sono più facili da progettare per le aree attive molto grandi, dove la guida della luce illuminata dai bordi diventerebbe inefficiente.
Considerazioni su costi e affidabilità
I Retroilluminatori LED sono in genere meno costosi per le dimensioni medio-piccole perché utilizzano un numero inferiore di LED. I retroilluminatori LED a illuminazione diretta diventano più convenienti per le grandi aree attive, dove il numero di LED di un array diretto ad alta densità è simile o inferiore al numero di LED necessario per illuminare una guida luminosa di grandi dimensioni. L’affidabilità è paragonabile per entrambe le tecnologie: l’invecchiamento dei LED è la modalità di guasto dominante in entrambi i casi.
Integrazione e limiti
Entrambe le tecnologie si integrano come componenti di illuminazione indipendenti con le stesse interfacce meccaniche ed elettriche. La principale differenza di integrazione è lo spessore, che può determinare la scelta quando l’involucro disponibile è limitato.
La principale limitazione dei retroilluminati edge-lit è l’intensità massima raggiungibile, che è limitata dalle perdite di assorbimento nella guida luminosa. Per le applicazioni che richiedono un’intensità molto elevata per supportare tempi di esposizione brevi, si dovrebbero preferire le configurazioni a illuminazione diretta. Il limite principale delle retroilluminazione a luce diretta è lo spessore, che può essere incompatibile con i requisiti di integrazione più compatti. In questi casi, le alternative disponibili sono le configurazioni con illuminazione ai bordi o le progettazioni di Illuminazione Diretta a basso profilo con un’elevata densità di LED; entrambe le opzioni sono disponibili all’interno del portafoglio di Progettazione di Illuminazione Personalizzata LED per requisiti non standard.
Retroilluminazione LED RODER Vision con illuminazione ai bordi e a luce diretta
RODER Vision produce retroilluminatori LED sia a luce diretta che a luce laterale della serie BL1-BL5, con caratteristiche di spessore, intensità e prestazioni pulsate adatte alle esigenze di ispezione visiva industriale.
- Serie di retroilluminazione BL1-BL5 con illuminazione ai bordi e diretta – Illuminatori Retroilluminatore LED
- Gruppi di retroilluminazione a basso profilo e ad alta potenza specifici per le applicazioni – Illuminatori LED personalizzati
- Driver per retroilluminatori LED a impulsi e overdrive per configurazioni a illuminazione diretta – Driver LED e Controller elettronici
L’integrazione della retroilluminazione in celle d’ispezione ristrette richiede un cablaggio sigillato di livello industriale: il catalogo RODER comprende cavi e sistemi di fissaggio dedicati, compatibili con i fattori di forma sia a luce diretta che a luce laterale.