Мутность воды и эффективность фонаря....

Сообщение

starik · Добавлено: 02-02-2009 12:52

Да, орфография не сильная моя сторона, признаю.
Я и Мостак - два разных человека, законы физики - одинаковые

Как раз это и хотел объяснить, ЛУЧ - идеализированная система, приближенная к законам геометрической оптики. Именно в геометрической оптики используют этот термин. Световой пучок - реальная система.

Есть возможность произвести расчёт в соотв. пакетах, но, видимо, это Вас не убедит, т.к., скореё всего, не хватает базовых знаний.

Igor_K · Добавлено: 02-02-2009 14:35

starik писал(а): Есть возможность произвести расчёт в соотв. пакетах, но, видимо, это Вас не убедит, т.к., скореё всего, не хватает базовых знаний.

Убедить в чем? и расчет чего?
Мне для фонаря нужен коллиматор 8 градусов и я его купил. Судя по графику, предоставленному производителем, 8 градусов - результирующие (т.е. уже с учетом неточности фокусировки из-за размеров кристалла). Даже если это не так, и угол коллиматора - 9 градусов меня и это устроит - просто диаметр пятна будет на 12% больше, а яркость на 24% ниже. Это уменьшение яркости с лихвой компенсируется возможностью воспользоваться кластером из 3х светодиодов.

starik · Добавлено: 02-02-2009 14:45

Igor_K писал(а):
starik писал(а): Есть возможность произвести расчёт в соотв. пакетах, но, видимо, это Вас не убедит, т.к., скореё всего, не хватает базовых знаний.
Убедить в чем? и расчет чего?
Мне для фонаря нужен коллиматор 8 градусов и я его купил. Судя по графику, предоставленному производителем, 8 градусов - результирующие (т.е. уже с учетом неточности фокусировки из-за размеров кристалла). Даже если это не так, и угол коллиматора - 9 градусов меня и это устроит - просто диаметр пятна будет на 12% больше, а яркость на 24% ниже. Это уменьшение яркости с лихвой компенсируется возможностью воспользоваться кластером из 3х светодиодов.

Всё правильно. Только лучше поставить более мощный диод, один и получится великолепный фонарь. Т.к. в кластере источники разнесены в пространстве, и выигрыш (вот, без мягкого знака!) на дистанции будет минимальный, т.к. отражатель расчитан на 8гр. с одним источником. Это для охоты. Для ремонта авто или в палатке, лучше три разнесённых диода.

Igor_K · Добавлено: 02-02-2009 15:25

starik писал(а):Всё правильно. Только лучше поставить более мощный диод, один и получится великолепный фонарь. Т.к. в кластере источники разнесены в пространстве, и выигрыш (вот, без мягкого знака!) на дистанции будет минимальный, т.к. отражатель расчитан на 8гр. с одним источником. Это для охоты. Для ремонта авто или в палатке, лучше три разнесённых диода.

Я писал КОЛЛИМАТОР, рассчитанный на три светодиода. И на расстоянии 1 метр пятно от одного и трех светодиодов по форме и диаметру не отличаются - весь выигрыш в яркости мой

Wad Москва · Добавлено: 02-02-2009 16:26

Для Igor_K
Может я и неправ, но калиматор и лазерная указка это очень разные вещи

Калиматор не даёт точек на цели, а даёт на прицеле прицеле, известный крестик в кружке - в вашем же случае это целеуказатель.
Калиматорными прицелами Королевский комплектовал свои ружжа, и в МПО статья по ним была .

Batman · Добавлено: 02-02-2009 19:32

Вад, ну это ваще не в тему...имеются ввиду не коллиматорные прицелы, где главная задача устранить недостаток человеческого глаза по возможности аккомодации и получить картинку одинаково резкую цели и мушки(перекрестья и т.д.) ,
здесь речь идет о собирающей свет оптики на фонарях, т.н. коллиматорные линзы для светодиодов....

FA · Добавлено: 02-02-2009 21:27

starik писал(а): Есть возможность произвести расчёт в соотв. пакетах, но, видимо, это Вас не убедит, т.к., скореё всего, не хватает базовых знаний.

Да на кой черт в подводной охоте пучек параллельных лучей? - для разных условий нужен разный свет, но нет таких условий охоты, где нужен переллельный пучек.
Зачем проверять интенсивность пучка на расстоянии 30-100м? - для охоты надо от двух до пяти метров.

Тактический фонарик с отражателем 24мм дает яркий пучек 35см на расстоянии 5м (угол 4 градуса) - почемуто не соответствует формуле - наверное "гранаты не той системы"

мастак · Добавлено: 02-02-2009 21:47

FA писал(а): Зачем проверять интенсивность пучка на расстоянии 30-100м? - для охоты надо от двух до пяти метров.

А это ничего, что воздух и вода (мутная) несколько разные среды?

starik · Добавлено: 03-02-2009 10:12

FA писал(а):
starik писал(а): Есть возможность произвести расчёт в соотв. пакетах, но, видимо, это Вас не убедит, т.к., скореё всего, не хватает базовых знаний.
Да на кой черт в подводной охоте пучек параллельных лучей? - для разных условий нужен разный свет, но нет таких условий охоты, где нужен переллельный пучек.
Зачем проверять интенсивность пучка на расстоянии 30-100м? - для охоты надо от двух до пяти метров.

Тактический фонарик с отражателем 24мм дает яркий пучек 35см на расстоянии 5м (угол 4 градуса) - почемуто не соответствует формуле - наверное "гранаты не той системы"

Опять же, всё верно, только в ярком пучке 35см малая доля того света, который излучает диод.
Поставив отражатель диам.50мм, можно будет снизить яркость диода в половину, при том-же результате. А это еще несколько часов работы фонаря.
Соответственно, поставив коллиматор на три мощьных диода, время жизни источника питания сократили в три раза, получили отражённый свет от взвеси в воде, снизили контраст цели (отражённый свет от рыбы/отражённый от мути или взвеси).
В завершении данного диалога хочу подвест итог.
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ:
Найти, обнаружить рыбу на расстояни 2-5м.
ПОЖЕЛАНИЕ:
компактный фонарь, работа без замены элементов питания 4-6 часов.
РЕШЕНИЕ:
Отражатель 30-50мм, один светодиод 1-2Вт, 3-6 элементов питания типа АА.

Я использовал обычные фонари, диам.50мм, хороший луч, мощность маленгькая (3 Вт криптона),
пробовал с диодным фонарём, диам 20мм, с линзой френеля. Это мой любимый фонарь, на одну 9В батарейку от фотоаппарата, маленький, в мет. корпусе, герметичный и.т.д. На суше хорошо работает до 5м, хуже до 10. Предметы можно рассмотреть. На пяти метрах диам. пятна 0,5м.Под водой я этим фанарём освещал метр дистанции... Если взять таких три фонаря, ситуация не измениться, а отражённого света от взвеси будет в три раза больше.
Нырнул с переделанным лучом, типа Вега. Всё здорово, луч хороший, но ведь это целый чемодан в руках.
Сейчас ищу китайский фонарик с отражателем 50мм, на переделку.
Это сугубо моё мнение, подкреплённое, честно сказать, небольшим опытом.

В подтверждение своих слов, приведу пример в развитии диодны фонарей для подводного плавания крупных фирм.
Я видел только несколько фонарей на трёх диодах или пяти, и как только появились мощные 1-3-5вт диоды, они мгновенно вытеснили многодиодные варианты исполнения фонарей.
На тетисе есть фонар, на лампе, под тысячу люмен, на аккамуляторе, компактный, 30 тысч стоит или больше. Супер, время работы на полной мощности 50 мин.

Каждый для себя выбирает то, что ему нужно. Но не стоит обманываться.

Igor_K · Добавлено: 03-02-2009 11:00

starik писал(а): Опять же, всё верно, только в ярком пучке 35см малая доля того света, который излучает диод.
Поставив отражатель диам.50мм, можно будет снизить яркость диода в половину, при том-же результате.

У меня к вам просьба: подтвердите ваше утверждение расчетом.

мастак · Добавлено: 04-02-2009 15:32

starik писал(а):Опять же, всё верно, только в ярком пучке 35см малая доля того света, который излучает диод.

Как правило в конструкции фонаря используется параболический рефлектор, который собирает излучаемый источником свет в направленный луч. Чем больше рефлектор, тем «уже луч», (в данном случае имеется в виду меньший угол рассеивания) меньше освещаемая им площадь, но выше интенсивность падающего на нее света. Использование малого рефлектора позволяет увеличить освещаемую площадь ценой снижения интенсивности падающего на нее света и уменьшения дальности.
Выше приводились сравнительные тесты на дальность двух тактических фонарей с отражателями 20 мм и 45 мм вот они;

Fenix P3D Q5 - диаметр 20 мм

Raidfire Spear, SMO - диаметр 45 мм

http://www.light-reviews.com/reviews.html

Измерения полученные мной в условиях тёмной комнаты с 1 -ватным светодиодом т/б при номинальном I -350 мА в центре светового пятна, люксметром MS6610 подтверждают зрительные образы этих тестов.

Расстояние до экрана----------1 метр------ 3 метра

без отражателя-----------------18 люкс---------2 люкс
коллиматор 10 гр.--------------530 люкс-------52 люкс
отражатель 25 мм--------------850 люкс--------70 люкс
отражатель 45 мм--------------1200 люкс------120 люкс
отражатель 100 мм-------------3600 люкс------340 люкс

Из приведённых данных очевидно;
Изменение освещённости (интенсивности света) в зависимости от диаметра отражателя, падение этой интенсивности в пропорциональной, (квадратичной) зависимости от расстояния, а также от угла рассеивания самого отражателя.

Освещенность (единица измерения - люкс) - плотность светового потока по освещаемой поверхности.

Освещенность поверхности обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света до освещаемой поверхности и зависит от того, под каким углом падает свет на поверхность. То есть, при увеличении расстояния в 2 раза интенсивность света уменьшится в 4 раза. Поэтому для правильной оценки интенсивности света необходимо знать расстояние от источника, то бишь от фонаря, до освещаемой им поверхности.

А чтобы сравнение фонарей было совсем корректным, необходимо также учитывать освещаемую площадь, а также тот факт, что интенсивность света в пределах этой площади распределяется не равномерно.

Освещенность объектов на воздухе зависит от многих причин: широты местности, времени года и суток, метеорологических и других факторов. Все эти составляющие во многом взаимосвязаны друг с другом и влияют на характер распространения света, который подчиняется следующим закономерностям.

Преломление света. Каждый луч двигается равномерно и прямолинейно до тех пор, пока он находится в одной и той же среде и не встречает каких-либо препятствий. При переходе из одной прозрачной среды в другую скорость света меняется, и на границе смежных сред изменяется направление его лучей.

Поглощение света. Если лучи света встречают на своем пути какое-либо тело, то могут иметь место следующие явления: лучи поглощаются телом, отражаются от его поверхности и проходят через него.

Рассеивание света. При прохождении через прозрачное тело лучи света не остаются неизменными, а рассеиваются. Рассеивание света тем больше, чем менее прозрачна и однородна среда и чем больший путь проходит в ней свет.

Таким образом по характеру освещения свет подразделяется на направленный и рассеянный.

В воде свет распространяется значительно хуже, чем в воздухе. Так, например, если в воздухе при ясной погоде на 1 км пути поглощается всего 5-10 % света, то в прозрачной (дистиллированной) воде на протяжении 1 м поглощается 10 % световой энергии, в водопроводной воде более 25 %, в озерной воде, — свыше 50 %, а в воде рек и у берегов морей, особенно в штормовую погоду, поглощение световой энергии на 1 м пути увеличивается до 85—95 %. Поглощение света водой значительно ухудшает видимость в водной среде. Поглощение световой энергии осуществляется разными путями. Часть энергии, проходя через воду, превращается в другие виды энергии, например в теплоту. Еще большее влияние на степень видимости в воде оказывает рассеивание световой энергии. Кроме значительного молекулярного рассеивания огромное значение имеют рассеивание и поглощение света постоянно находящимися в воде взвешенными твердыми частицами, в результате чего возникает явление «дымки», уменьшающей прозрачность воды.
Вот почему свет фонаря так важно правильно перераспределить в пространстве, донеся его до объкта с минимальными потерями, где качество и диаметр отражателя играет решающую роль....

Igor_K · Добавлено: 04-02-2009 16:40

мастак писал(а): Расстояние до экрана----------1 метр------ 3 метра

без отражателя-----------------18 люкс---------2 люкс
коллиматор 10 гр.--------------530 люкс-------52 люкс
отражатель 25 мм--------------850 люкс--------70 люкс
отражатель 45 мм--------------1200 люкс------120 люкс
отражатель 100 мм-------------3600 люкс------340 люкс

Из приведённых данных очевидно;
Изменение освещённости (интенсивности света) в зависимости от диаметра отражателя, падение этой интенсивности в пропорциональной, (квадратичной) зависимости от расстояния, а также от угла рассеивания самого отражателя.

Так от чего же зависит освещенность от диаметра или угла рассеяния? Желательно с формулой.
А то зеленая лазерная указка (есть также красные и синие чтобы сделать кластер) на 100 мВт с диаметром корпуса 20мм (при этом коллиматор всего 5 мм) обеспечит более 100000 Люкс на расстоянии хоть метр хоть три - ее вообще на 40 км видно

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Разумная цитата от мастака!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! спешите видеть:

мастак писал(а): А чтобы сравнение фонарей было совсем корректным, необходимо также учитывать освещаемую площадь, а также тот факт, что интенсивность света в пределах этой площади распределяется не равномерно.

- жаль, конечно, что он ей не воспользовался. Ведь неполные данные - бесполезны. Один пример: число утонувших на пляжах коррелирует с количеством проданного мороженного на пляже. Но надо быть полным тролем, чтобы нарисовать табличку с числом утонувших и количеством проданного мороженного по дням, сделать выводы, что одно зависит от другого и начать убеждать в этом весь форум.

мастак · Добавлено: 04-02-2009 17:27

Igor_K писал(а):Так от чего же зависит освещенность от диаметра или угла рассеяния? Желательно с формулой.
А то зеленая лазерная указка (есть также красные и синие чтобы сделать кластер) на 100 мВт с диаметром корпуса 20мм (при этом коллиматор всего 5 мм) обеспечит более 100000 Люкс на расстоянии хоть метр хоть три - ее вообще на 40 км видно

Не представляю, до какой ещё степени может дойти тупость и упёртость "индивида" с учёной степенью.... а также не только не желание читать написанное, но и понимать хоть что нибудь из оного... на расстоянии N-метров лазер не обеспечит одинаковой интенсивности.

Чем больше рефлектор, тем «уже луч», (в данном случае имеется в виду меньший угол рассеивания) меньше освещаемая им площадь, но выше интенсивность падающего на нее света

Далее.... "если не способны работать головой, то обратитесь хотя бы к Googlу."

Излучение лазера, благодаря высокой степени направленности излучения, может быть интенсивным даже в том случае, когда мощность излучения сравнительно невелика.

Сила излучения лазера характеризует пространственную плотность потока излучения, то есть величину лучистого потока, приходящегося на единицу телесного угла, в котором распространяется излучение, и определяется по формуле:

где Фэ — мощность излучения, Вт; Ω=α2 — телесный угол, стер; α — апертурный угол конуса, которым образован телесный угол, рад.

Igor_K · Добавлено: 04-02-2009 18:04

мастак писал(а): Не представляю, до какой ещё степени может дойти тупость и упёртость "индивида"

- тут вы вне конкуренции, снимаю шляпу.

Угол расходимости луча зависит от того какой угол задан при конструировании рефлектора/коллиматора. Поэтому и существуют целые серии коллиматоров/рефлекторов с одинаковым диаметром и разным углом. Например, автомобильная фара: диаметр большой, а луч широкий.

И не надо пытаться оправдать свое неумение сделать хороший современный фонарь доказательствами того, что в очень мутной воде и хороший фонарь не поможет. Как говорится, если не видишь разницы, то зачем платить больше.

FA · Добавлено: 04-02-2009 19:00

Мастак, на приведенных Вами фото явно видно, что отражатель большего фонарика имеет угол ореола меньше, чем у первого - это значит, что в пучке собрана бОльшая часть энергии диода, чем в первом случае. Не ясно какой диод во втором фонарике.
Уверяю Вас, что пучек такого отражателя 40мм:

будет существенно мощнее, чем от такого 50мм:

Просто на отражатель попадет в полтора раза меньше света.
Важен не только диаметр, но и отношение диаметра к глубине. И если Вы сделаете метровый отражатель глубиной 20мм, то он будет хуже 20мм отражателя такойже глубины потому, что на него не попадет свет с диода

. От отношения диаметра к глубине сильно зависит процент света, попавшего с диода на отражатель.
Только что ходил проверял - с двадцати метров имеем яркий центральный пучек диаметром примерно 1,5 метра (отражатель 24мм) - сфоткать не выходит т.к. в телефоне камера плохая.

А какой диод Вы используете в своих экспериментах? Что у него общего с серийными Cree и Seul? - увы лидеры выпускают диоды направляющие основной поток вперед.

мастак · Добавлено: 04-02-2009 19:34

FA писал(а): Просто на отражатель попадет в полтора раза меньше света.
Важен не только диаметр, но и отношение диаметра к глубине.
А какой диод Вы используете в своих экспериментах? Что у него общего с серийными Cree и Seul? - увы лидеры выпускают диоды направляющие основной поток вперед.

Я уже писал, что при таком соотношении фокус слишком высоко расположен и естественно, что значительная часть света от светодиода не попадает на отражатель.....
Поэтому лучше использовать глубокий отражатель, где фокус находится на дне параболы... почти, как у вас нарисовано на чертеже.

Естественно и то, что первый вариант 40 мм соберёт больше света, так как в 50 мм входное отверстие похоже значительно уменьшает площадь отражающей поверхности. (к сожалению не видно кривизны)
Предположим, что оптическая система (применяемая в LED лазерах) соберёт 20 мм в выходном диаметре с 2-3 гр. и даже донесёт до объекта свет с небольшим углом рассеивания. Наверное это и будет меч "Джидая"... в пять-семь раз уже, чем с отражателем 100 мм.
Мною в экспериментах были использованы глубокие отражатели и светодиод CREE 1 вт. 120 гр.
Так как глубоких отражателей на 100 мм пока нет в наличии, то использовался отражатель от DIGGER.
Думаю, что с вашим проектом на 100 мм можно ещё более поднять интенсивность в пучке и уменьшить засветку.....
(Прошу конструкцию коллиматора с встроенными линзами не путать с собирательными отражателями... для того, чтобы собрать св. пучок в 2-3 гр. , диаметр коллиматора увеличен до ~ 60 мм)

Igor_K · Добавлено: 04-02-2009 23:38

мастак писал(а):

КПД 40% - мечта ******

и это ваш идеальный вариант

Да у кластера из коллиматоров диаметром по 16 миллиметров КПД 85%, а у одиночного коллиматроа диаметром 20 мм - 90%. И то, что у кластера угол луча 8 градусов - даже хорошо, поскольку он затем уменьшится из-за преломления на границе воздух-стекло-вода и получится фонарь для освещения объекта, а не для игр с люксометром - для мерянья люксами есть лазерная указка.
мастак, если у вас действительно есть указанный люксометр, можно увидеть его фотографию на фоне Питерской газеты?

FA · Добавлено: 05-02-2009 07:52

мастак писал(а): ... добившись повторения кустарными способами результатов обычного китайского тактического фонаря...

Igor_K писал(а): ...КПД 40% - мечта ****** и это ваш идеальный вариант Да у кластера из коллиматоров диаметром по 16 миллиметров КПД 85%, а у одиночного коллиматроа диаметром 20 мм - 90%. И то, что у кластера угол луча 8 градусов - даже хорошо, поскольку он затем уменьшится из-за преломления на границе воздух-стекло-вода и получится фонарь для освещения объекта...

Мужики! Вы считаете, что в США (а именно они проектировали тактические фонарики и заказывали в Китае) сидят идиоты? - которые вместо коллиматора себестоимостью 5 центов (а таких коллиматоров из прессформы выпадает 20 штук за тридцать секунд), ставят отражатель себестоимостью в доллар (который надо выточить из куска дюрали, покрыть медью и никелем).
Уверяю, если-бы коллиматор отличался по эффективности от отражателя не более, чем на 20%, то везде во всех фонариках стояли-бы коллиматоры.
Igor_K, а КПД 40% (хотя "КПД" - совсем другая величина) - имелся ввиду процент света, попадающего на отражатель и формирующего пучек. У глубоких отражателей он выше.

мастак · Добавлено: 05-02-2009 10:37

Igor_K писал(а):мастак, если у вас действительно есть указанный люксометр, можно увидеть его фотографию на фоне Питерской газеты?

Так устроит?

FA вам правильно написал...
Имеется в виду не полная отдача (центральный пучок + засветка), а распределение света только в центральный пучок, где с коллиматором дела обстоят несколько хуже, чем в глубоких отражателях. Это видно и по большому углу засветки коллиматора (более 160 гр) в отличии от глубокого отражателя (менее 60 гр.)
Если найдётся фотография (на срез бумажного листа формата А4)распределения света в коллиматоре как то иначе, буду признателен...

Igor_K · Добавлено: 05-02-2009 11:50

FA писал(а): Мужики! Вы считаете, что в США (а именно они проектировали тактические фонарики и заказывали в Китае) сидят идиоты? - которые вместо коллиматора себестоимостью 5 центов (а таких коллиматоров из прессформы выпадает 20 штук за тридцать секунд), ставят отражатель себестоимостью в доллар (который надо выточить из куска дюрали, покрыть медью и никелем).
Уверяю, если-бы коллиматор отличался по эффективности от отражателя не более, чем на 20%, то везде во всех фонариках стояли-бы коллиматоры.
Igor_K, а КПД 40% (хотя "КПД" - совсем другая величина) - имелся ввиду процент света, попадающего на отражатель и формирующего пучек. У глубоких отражателей он выше.

Я не знаю всех требований к тактическим фонарям в США - мне нужен подводный фонарь и требования к нему другие. Среди возможных причин использования только рефлекторов в тактических фонарях:
- алюминиевый рефлектор служит для теплоотвода от диода к корпусу фонаря
- использование пластика вообще не допускается, поскольку фонари могут крепиться к оружию
- традиция (многие тактические фонари используют лампы, в том числе HID), чтобы фонари светили примерно одинаково по форме луча
- возможно, для тактического фонаря боковая засветка даже полезна
и т.д.

Что касается "КПД", посколько мне для подводного фонаря нужен именно мощный сфокусированный луч, то часть света, которая идет в него и есть полезным действием.
Я согласен с тем, что у глубоких рефлекторов (обычно они небольшого диаметра) доля сфокусированного света будет больше - именно по этому я и высказывался против увеличения диаметра, поскольку это уменьшает долю сфокусированного света (для меня это уменьшение КПД).

мастак писал(а): а распределение света только в центральный пучок, где с коллиматором дела обстоят несколько хуже, чем в глубоких отражателях. Это видно и по большому углу засветки коллиматора (более 160 гр) в отличии от глубокого отражателя (менее 60 гр.)
Если найдётся фотография (на срез бумажного листа формата А4)распределения света в коллиматоре как то иначе, буду признателен...

"Несколько хуже" это в цифрах сколько? Или это опять "весьма условное" заявление
Откуда информация о угле засветки коллиматороа более 160 градусов? Результирующая диаграмма для каждого коллиматора приведена на сайте производителя polymer optics - там нет засветки на таких углах. Если кто-то получил такой результат, то он, скорее всего, использовал коллиматор, расчитанный для центрального луча (Dome, Narrow или Focusing), вместе со светодиодом с распределением Ламберта (Lambertian) либо вообще «Летучая мышь» (Batwing) или боковым излучением (Side Emitting).