Qual é a vantagem de um LED de “chapéu de palha” (cone invertido)?

LEDs com lentes côncavas em forma de cone são chamados de LEDs de "chapéu de palha". Qual é a vantagem em comparação com as lentes hemisféricas mais comuns?

As lentes LED de chapéu de palha têm um padrão de distribuição de luz muito mais uniforme do que as lentes típicas do hemisfério. As lentes do hemisfério geralmente focam a luz em um cone estreito de talvez 20 graus. Uma aplicação que funciona muito bem são as luzes da árvore de Natal. As lentes do chapéu de palha fazem o LED dispersar a luz como uma lâmpada incandescente.

LED "Chapéu de palha" é o nome geralmente atribuído a LEDs cujo envelope é mais curto, largo e plano do que o típico LED epóxi de 5 mm. A principal característica é a obtenção de um ângulo de radiação muito amplo - normalmente 90 a 160 graus de ângulo total do cone.

NO ENTANTO, NÃO foi isso que você descreveu na sua pergunta e ninguém (em 21 de janeiro de 2013) realmente respondeu ao que você pediu.

A maioria dos LEDs usa uma lente formada como parte da construção.
O LED ao qual você está se referindo não usa principalmente uma lente - em vez disso, usa um refletor interno - veja o diagrama abaixo.

Com o LED alinhado para irradiar verticalmente (como mostrado), a luz da matriz viaja verticalmente em um ângulo relativamente amplo e encontra uma superfície de espelho e é refletida quase horizontalmente. Como os raios de luz da matriz não são paralelos, eles cruzam o espelho em ângulos diferentes, dependendo da fonte e do destino, de modo que a luz seja espalhada em uma faixa de grande angular ou halo. NÃO há radiação frontal direta, pois o conjunto do espelho é opaco. Pode haver alguma radiação direta em todos os ângulos devido à reflexão interna no corpo do LED, mas o nível será baixo.

Por que fazer isso? / Para que isso é usado?

1. Porque eles podem.
2. Algumas pessoas acham útil. por exemplo, um conjunto desses LEDs dispostos atrás de um painel de instrumentos e voltados para o exterior iluminará a cavidade atrás do painel. Isso poderia funcionar como um guia de luz formal ou informal.

Se você colocar esse LED em um refletor externo maior, ele colocará a maior parte da luz na superfície do refletor a uma curta distância além do LED. Portanto, um refletor muito curto pode fazer um bom trabalho ou transformar o feixe em outro padrão para a frente.

Vi tochas de LED de alta potência projetadas para uso policial. Eles tinham LEDs SMD de grande angular padrão e refletores profundos, mas a grande maioria da luz era tratada pela região logo após o LED.

Parece haver uma discussão sobre como deve ser um chapéu de palha.

Ambos são chapéus de palha, mas o esquerdo é côncavo , enquanto o direito é convexo . A pesquisa em images.google.com retorna quase exclusivamente LEDs com formato convexo:

Enquanto os LEDs PTH clássicos são mais parecidos com o "chapéu elboniano" , eles têm sua matriz mais próxima da lente, e a lente também é menos arredondada. Isso cria um ângulo de radiação muito mais amplo, normalmente de 120 ° a 140 °, enquanto os LEDs da Elbonian geralmente têm ângulos de radiação inferiores a 60 °.

Os LEDs de chapéu de palha têm um ângulo de visão mais amplo (geralmente 100 graus).

Eu sou um dos dois inventores do Chapéu de Palha. Quando os LEDs brancos Nichia de alto brilho foram lançados, meu amigo John Mize fundou uma empresa para fabricar lanternas LED usando LEDs de tamanho T1-3 / 4s. Precisávamos de uma maneira de forçar a
luz a preencher o refletor da lanterna. John não era do setor óptico e me pediu para ajudar a obter um feixe quase colimado para as lanternas.

Começamos com um LED padrão e construímos uma plataforma para triturar uma nova curva na superfície de led do estoque. Com o uso cuidadoso de um equilíbrio entre a reflexão interna total, a dispersão da retificação e a emissão direta, podemos obter um feixe razoavelmente agradável em um refletor de lanterna padrão destinado a uma lanterna de duas células "D". Fui eu quem ensinou John sobre TIR. Meu nome não aparece na patente, como fiz o contrato de trabalho.

O LED com o poço cônico é um design patenteado por um colega chamado YAN. O dispositivo de Yan foi citado contra nós no estágio de revisão de patentes pelo examinador. Tivemos que enviar uma resposta mostrando um goniômetro dos padrões de feixe. A nossa mostrou uma melhoria considerável em relação a um dispositivo "YAN" de estoque ou a patente teria sido rejeitada.

Quando o principal licenciado de John insistiu em transferir a produção para Hong Kong, o design foi prontamente copiado onde não havia aplicação de patente e alguém pagou para que os moldes fossem feitos para a forma.

Desde então, foi amplamente copiado e modificado.

Ver US 6328456, John v. Mize ..

O fraseado e a imagem da pergunta original estão em conflito: a imagem não mostra LEDs com lente "chapéu de palha" (também conhecido como "capacete"), mas com LEDs com lente "cone côncavo" ou "cone invertido". A resposta de Stevenh mostra um LED com lente "chapéu de palha".

O objetivo de ambas as formas alternativas de lentes já foi mencionado: alterar o padrão de dispersão da luz. Um LED de topo redondo padrão normalmente lança um cone brilhante com um ângulo de vértice na faixa de 20 a 90 graus, dependendo da geometria específica usada (ou, para tipos difundidos, é mais visível a partir de ângulos nesse intervalo).

Uma lente de chapéu de palha projeta um padrão hemisférico mais amplo ou mais uniforme, que novamente, dependendo da geometria exata, pode se aproximar ou exceder 120 graus.

No entanto, a descrição dada por Russell McMahon para a lente do cone invertido não é muito precisa - o cone invertido não é um refletor opaco. Portanto, embora esse projeto projete a maioria da luz em uma faixa levemente inclinada para a frente, como mostrado no diagrama, uma quantidade significativa de luz ainda passa pelo cone nas direções mais gerais para a frente. Isso também resulta em um padrão de projeção hemisférica mais ou menos, mas com luz mais brilhante na periferia e alguma irregularidade caracterizada por anéis mais brilhantes e mais escuros no padrão, em comparação com o padrão do chapéu de palha que é mais uniforme, geralmente não possui quaisquer anéis brilhantes notáveis ​​na direção para a frente e geralmente é um pouco mais brilhante na direção do centro em frente.

Formas de LED:

"Bullet" - (tipo tradicional) fornece feixe de foco para lanternas

"Strawhat" - (lente mais curta) fornece um feixe de holofote mais amplo

"Flat Top" - (como se diz) fornece uma luz difusa

"Cone invertido" (mostrado na pergunta original) - dá luz lateralmente, mas menos à frente