J'essaie de coupler une LED blanche à un faisceau de fibres composé de plusieurs fibres de silice de 30 µM. Le diamètre extérieur du faisceau est de l'ordre de 0,5 mm. La NA de la fibre est de 0,87 et le faisceau entier est placé dans une virole en acier inoxydable de 0,125 "de diamètre. J'ai lu différentes méthodes de couplage - tout, d'une lentille sphérique au collage de la fibre directement sur la LED mourir.
Je suis curieux de savoir si quelqu'un a de l'expérience en faisant quelque chose comme ça. Quelqu'un peut-il définir les avantages / inconvénients des différentes méthodes? Les principaux compromis coût-efficacité de transmission sont-ils? Si oui, quelles sont les méthodes à quelle extrémité du spectre?
Il vaut la peine de dire que je ne suis pas vendu sur une LED en particulier, mais j'ai expérimenté en tenant simplement la virole sur un LXML-PWC2 - des tonnes de lumière arrivent (assez pour mon application) avec iF ~ 400mA. Ce serait une solution raisonnable sauf que l'efficacité du transfert est terrible (évidemment) donc je dois utiliser plus de courant que je ne le souhaiterais. Le résultat est un dissipateur de chaleur assez grand, que j'aimerais rétrécir ou abandonner tous ensemble.
Réponses:
La fibre «typique» pour la communication a un diamètre de 9, 50 ou 62,5 µm dans le noyau, mais il existe un gainage de 125 µm qui est également nécessaire au fonctionnement de la fibre. Il y a également une fibre optique en plastique à 900 um. Ce qui existe pour l'éclairage, je ne suis pas sûr. De toute évidence, vous ne travaillez pas avec l'un des types que je connais.
Mais, le point clé est que le noyau est plus petit que le revêtement. Et la lumière couplée à la fibre sera (dans le meilleur des cas) ce qui tombe sur le noyau. Avec 0,87 NA, vous vous rapprocherez probablement de cet idéal. Je vais donc inventer quelques chiffres. Disons que vous avez un noyau de 30 um dans un revêtement de 60 um. Globalement , le rendement de couplage maximum que vous pouvez attendre d'éclairer uniformément l'extrémité du faisceau de fibres est de 30 2 /60 2 ou 25%.
Ensuite, il y a un facteur pour la densité d'emballage des objets ronds dans une zone (les écarts entre les fibres dans le faisceau) qui, selon moi, est d'environ 78% dans le meilleur des cas.
Et une perte de réflexion d'environ 4% pour la lumière pénétrant dans le verre par l'air.
Ajoutez tout cela, (.25) x (.78) x (.96), et vous avez environ 19% d'efficacité de couplage dans le meilleur des cas. (Vous devrez recalculer cela en connaissant le facteur correct pour le premier trimestre)
Si vous vous en approchez, je dirais que vous vous débrouillez plutôt bien.
Bien sûr, cela ne ferait pas de mal de trouver une LED qui émet dans un cône étroit au lieu de plus de la moitié de tout l'espace, ou même d'ajouter une sorte de lentille pour concentrer la lumière sur la zone du faisceau de fibres. Mais en général, votre meilleur couplage de cas ne sera toujours pas si génial.
la source
Eh bien, votre choix d'une LED blanche est le pire choix possible, à moins que vous n'ayez simplement à avoir une lumière blanche pour votre application. La raison en est que les LED blanches ont une luminance beaucoup plus faible que les LED colorées, car la lumière est émise par un luminophore qui a une grande surface, par rapport à la puce LED nue d'une LED colorée.
Un objectif ne va pas beaucoup aider, à moins que vous ne puissiez obtenir une LED nue sans fils de liaison pour gêner l'optique, et vous aurez du mal à trouver un objectif assez petit avec un NA de fonctionnement assez grand et assez bas aberrations pour fonctionner correctement. Vous devriez focaliser une image réelle de la matrice nue, sur l'extrémité du faisceau de fibres. Mais vous ne pouvez jamais obtenir que la luminance de l'image dépasse celle de la source. (deuxième interdiction de la loi).
Le meilleur pari (en supposant que vous devez vraiment avoir cette lumière blanche), est de trouver une petite LED à surface plate (comme une puce) et de la coller sur l'extrémité du faisceau de fibres avec une colle transparente, avec le plus petit espacement possible entre la fibre et la LED.
la source