Işık Borusu Teknolojisi ve Uygulamaları

Işık boruları basit görünebilir, ancak elektronik ekipman tasarımında kritik bir rolü yerine getirirler; kullanımları PCB düzenini basitleştirebilir, insan faktörleri mühendisinin işini kolaylaştırabilir ve daha kompakt bir tasarıma izin verebilir.

Bu makalede ışık borularının işlevi, arkasındaki teknoloji, temel fizik ve ekipman tasarımcısının kullanabileceği seçenekler ele alınacaktır.

Işık borusu nedir?

Işık borusu, ışığı panoya monte edilmiş bir LED'den elektronik bir modülün gösterge paneli gibi rahatça görülebileceği başka bir yere iletmek için kullanılan katı şeffaf plastik bir çubuk veya optik bir fiberdir.

Temiz durum göstergesi ve daha basit insan faktörleri mühendisliği dahil olmak üzere çeşitli avantajlar sunarlar. İletken olmayan ışık yolu, lehim veya kıvrımlı sonlandırmalar gerektirmez ve sıkışmış kablolardan kaynaklanan elektrik kısa devre potansiyelini ortadan kaldırır; lehim veya kıvrımlı sonlandırmalara gerek yoktur.

Işık boruları birçok modern elektronik uygulamasında kritik bileşenlerdir. Bir ışık borusu eklemek, ışığı bir yerden başka bir yere taşımak için gereken adımların çoğunu ortadan kaldırmaya yardımcı olan uygun maliyetli bir çözümdür.

Nasıl kullanılıyorlar?

Hafif boruların çeşitli sektörlerde uygulamaları vardır.

Ekipmana ve bir cihazın kullanıcı arayüzünün tasarımına bağlı olarak, bir ürün birden fazla - ve çok sayıda - gösterge gerektirebilir. Birden fazla gösterge gerektiren tasarımlar için ışık boruları, düşük maliyetleri, mükemmel görsel iletişimleri ve tasarım esneklikleri nedeniyle ideal bir çözümdür.

Nasıl çalışırlar

Bir ışık borusu, bir PCB kartının bir ucundaki LED ışık kaynağına çok yakın yerleştirilir. Optik sınıf malzemeleri, ışık ışınlarının istenen hedefe, tipik olarak bir cihazın kullanıcı arayüzüne taşınmasına yardımcı olur. Işık boruları, tasarıma ve aralığa bağlı olarak LED kaynağından gelen ışığın yaklaşık yüzde 80 ila 90'ını iletir. Işık boruları LED'lere ne kadar yakın olursa, ışığı o kadar verimli bir şekilde aktarabilirler. Elbette, kullanılan ışık borusunun (borularının) LED veya ışık kaynağı tarafından üretilen aynı miktarda ısı için derecelendirilmesi gerekecektir, bu nedenle ışık borusu ile ışık kaynağı arasında izin verilen minimum mesafeyi belirleyebilecek bir tasarım düşüncesi de olmalıdır.

Hafif boru kategorileri

Yaygın olarak iki tür ışık borusu kullanılır: sert ve esnek borular.

Sert ışık borusu nedir?

Esnek ışık borusu nedir?

Işığın daha uzun mesafeler boyunca veya LED ile ön panel veya başka bir ekran konumu arasındaki engellerin etrafından taşınması gerektiğinde esnek bir ışık borusu tercih edilir. Esnek bir ışık borusu tertibatı, daha az ışık sızması sağlayan veya hiç ışık sızması sağlamayan bir adaptör ve bir lens kapağına sahip esnek bir optik fiberden oluşur. Esnek ışık boruları elektromanyetik girişime (EMI) karşı bağışıktır ve elektrostatik deşarj (ESD) darbelerini iletmez veya aktarmaz.

Esnek ışık boruları, sert ışık borularına göre daha karmaşıktır ve daha maliyetlidir; ön paneldeki gösterge alanına düz hat erişimini engelleyen baskılı devre kartı (PCB) üzerindeki bileşenleri atlama esnekliği sağlayarak mühendisler için erişilebilirlik zorluklarını çözerler.

Şekil 5 esnek bir ışık borusu tasarımının çeşitli parçalarını göstermektedir. Bileşenler A noktasındaki LED; bitişik boruya ışık sızmamasını sağlayan bir SMD-22 adaptörü; bir plastik optik fiber (POF); ve B noktasında POF'a bağlanmış bir lens kapağından oluşmaktadır.

Esnek ışık boruları ek göstergelerin eklenmesini veya hasarlı bir tertibatın değiştirilmesini kolaylaştırır çünkü B noktasındaki lens kapağı A noktasındaki LED ışık kaynağından 330 fit uzakta olabilir. Bir insan faktörleri mühendisi başka bir göstergenin gerekli olduğunu ve alanın sorun olduğunu tespit ederse, ilk LED'den tamamen farklı bir konumda olabilecek başka bir LED'den yönlendirilen esnek bir adaptörle başka bir gösterge ekleyerek büyük bir yeniden tasarımdan kaçınılabilir. Tasarım süresi ve tasarım alanının birleştirilmesi, çeşitli sektörlerde ve uygulamalarda maliyet kaygılarını kökten iyileştirir. Beş farklı POF kılıf rengi, teknisyenler tarafından sahada kurulumu ve görsel tanımlamayı iyileştirir ve kullanım kılavuzlarındaki referansları netleştirir.

Rijit ve esnek tipler arasında karşılaştırma

Sert ve esnek ışık boruları size iki farklı seçenek sunar. Her birinin avantajları ve dezavantajları vardır. İşte doğru seçimi yapmanıza yardımcı olacak bazı yönergeler.

Işık borularının kullanımına yönelik tasarım hususları

Tasarım mühendisi, ışık kaybını en aza indirmek ve en iyi performansı sağlamak için ışık borusu ile LED'in eşleştirilmesine çok dikkat etmelidir. LED, minimum ışık kaybıyla uygun ışık yakalamaya izin vermek için ışık borusunun girişiyle etkili bir şekilde eşleştirilmelidir.

Elbette ışık borusunun konumu ışık özelliklerini etkileyebilir. Işık kaybını en aza indirmek için genel bir kural, 160 derece veya daha az dar görüş açısına sahip bir LED kullanmak ve ışık borusu ile LED'i birbirinden en fazla 0,05 inç uzakta konumlandırmaktır. Tasarımınız için en iyi ürünü elde etmek için bundan biraz daha fazlası gerekir. İşte burada ışık simülasyonları devreye girer. Bir simülasyon çalıştırmak ve tasarımınız için ideal ışık borusunu belirlemek için ekibimizle iletişime geçin. Ayrıca, kullandığınız ışık borusu türüne bağlı olarak sahip olabileceğiniz kısıtlamaları da unutmayın: Sert hafif boru tasarım kısıtlamaları Uzunluk sınırları bükülemez: Bastırarak takma: 1,20" Özel: 1,5" Standart: 2"'e kadar, daha kısa versiyonları mevcuttur Esnek ışık borusu tasarım kısıtlamaları 30 dereceye kadar bükülebilir

Işık sızmasını azaltmanın önemi

LED'den gelen ışık, LED ve ışık borusu alanı çevresinde görülebildiğinde ışık sızması meydana gelir. Işık sızması yanlış okumalara, sessiz ve karışık renklere, bitişik ışık boruları arasında parazite ve muhafazada istenmeyen parlamaya neden olur. LED'in üzerine sert bir ışık borusu yerleştirildiğinde, ışık borusunun tabanında belirli bir miktarda ışık sızmasına izin verir. Esnek bir ışık borusu, kaplamalı bir optik fiber ve ışığa dayanıklı siyah bir adaptör ile daha az ışık sızması sağlayacak şekilde tasarlanmıştır.

Maksimum esneklik, tasarımcı ayrı bileşenlerle (LED ve ışık borusu) tasarım yapmak veya her iki öğeyi de içeren eksiksiz bir çözüm kullanmak arasında seçim yapabildiğinde ortaya çıkar.

Işık boruları, ışığı A noktasından B noktasına mümkün olduğunca etkili bir şekilde taşımak için tasarlanmıştır.

A Noktası: Girişin veya ışık kaynağının bulunduğu yer. Çoğu durumda, yüzeye monte (SMD) LED'dir.

B noktası: Çıkış yüzeyi veya son kullanıcının cihazın arayüzünde veya gösterge panelinde ışığı gördüğü yer.

Işık kaybı veya ışık sızması, A noktasından B noktasına giden ışığın bir kısmı kaçtığında veya başka bir yerde parladığında meydana gelir, bu nedenle çıkış noktasında parlamak için daha az ışık mevcuttur.

Işık kaybı miktarını en aza indirmek için tasarımcılar, ışık borusu ile LED arasında ışığın kaçabileceği mesafeyi kapatmaya yardımcı olmak üzere geniş görüş açısına sahip bir LED yerine dar görüş açısına sahip bir LED kullanabilirler. Işık borusu ile LED arasındaki boşluk ne kadar geniş olursa, ışık borusuna girmeden ve çıkış noktasına gitmeden önce ışığın kaçması için o kadar fazla alan olur.

Not: LED'in bulunduğu yer ile son kullanıcının ışığı gördüğü çıkış noktası arasında her zaman bir miktar ışık kaybı olacaktır.

Temel özellikler ve seçenekler

Hangi tip ışık borusu seçilirse seçilsin, tasarımı optimize etmek için birden fazla seçenek mevcuttur.

LED seçeneklerinizi anlayın

Yüzeye monte (SMD) LED, PCB'nin yüzeyine monte edilir ve delik gerektirmez. Delikli LED'ler, PCB'ye uçlar yerleştirilerek ve katmanlar arasında daha güçlü bir bağlantı sağlamak için lehimlenerek monte edilir ve bu da bazı çevresel stres koşullarına dayanabilir. Bir SMD LED, açık delikli eşdeğerinden daha küçük ve daha parlak olma eğilimindedir. Hem açık delikli hem de SMD LED'ler çok çeşitli boyutlarda, renklerde, parlaklıklarda ve daha düşük güç watt değerlerinde mevcuttur.

LED rengi. SMD LED'ler ve delikli LED'ler çok çeşitli tek renklerde mevcuttur. SMD LED'ler, bir dizi renk konfigürasyonunda beyaz veya tek, iki renkli ve üç renkli dahil olmak üzere ek seçeneklere sahiptir. Her iki tip LED ile kullanım için ışık borusu adaptörleri mevcuttur. Ayrıca, tasarımcı dahili LED'li veya ayrı bir LED ile kullanılmak üzere tasarlanmış bir adaptör seçebilir.

LED boyutu. Yüzeye monte LED endüstri standardı boyutlara dayanırken, delikli LED'ler milimetre cinsinden (1,8 mm, 3 mm, 5 mm) boyutlandırılır. Örneğin, bir 0402 paketi (SM0402) yaklaşık 0,4 mm uzunluğunda ve 0,2 mm genişliğinde yaklaşık boyutlara (uzunluk × genişlik) dayanmaktadır.

LED yoğunluğu. SMD LED'lerin ve delikli LED'lerin ışık çıkışı (parlaklık yoğunluğu) genellikle milicandelas (mcd) veya lümen (lm) cinsinden ölçülür. Mcd veya lm derecesi ne kadar yüksekse, ışık yoğunluğu o kadar parlaktır.

Lensler hakkında her şey

Lens, ışık borusunun ucuna monte edilir veya kalıplanır; uygun bir görsel gösterge sağlar ve ayrıca ışık borusunu mekanik bozulmalardan korur. Bazı mercek parametreleri şunlardır:

Lens profili. Fresnel mercek ışığı odaklamak için tasarlanmıştır ve daha az gölgelenme ve parlama ile geniş bir görüş açısı sağlar. Daha fazla görüş açısı için basit bir düz lens profili veya kubbe lensi de kullanılır.

Lens rengi. Modele bağlı olarak dağınık, füme ve renkli (mavi, siyah, yeşil, gri, kırmızı, sarı) lens seçenekleri mevcuttur.

Lens boyutu ve şekli. 2mm, 3mm, 4mm ve 5mm çapları da dahil olmak üzere çeşitli lens boyutları mevcuttur. Yuvarlak, oval ve dikdörtgen şekiller mevcuttur.

Sızdırmazlık Contası ve IP derecesi

Birçok sektördeki uygulamalar, lens kapağının uygun şekilde sızdırmaz hale getirilmesinin kritik öneme sahip olduğu zorlu ortamlarda çalışmalıdır. IP derecesi. Bir mercek kapağının IP derecesi, toz dahil katı maddelerin ve nem veya su dahil sıvıların girmesine karşı sağladığı koruma düzeyini gösterir. IP derecesi "IPXY" şeklinde ifade edilir; burada X ve Y sayısal değerlerdir.

IP derecelendirmesindeki ilk rakam katı nesnelere karşı giriş koruması seviyesini gösterir: IP0x (koruma yok) ila IP6x (toza karşı tam koruma). İkinci hane sıvılara karşı korumayı ifade eder: IPx0'dan (koruma yok) IPx9'a (su jetlerine karşı koruma).

Hafif boru ile ilgili bileşenler

Bir ışık borusu tasarımı LED, boru ve lensten daha fazlasını içerir. Eksiksiz bir sistem oluşturmak için ek bileşenlere ihtiyaç vardır ve her biri için çeşitli seçenekler vardır.

Montaj tipi

Uygulamanıza ve üretim gereksinimlerinize bağlı olarak ışık boruları için çeşitli montaj seçenekleri vardır.
Esnek ve rijit tek seçenek olsaydı, seçenekleriniz sınırlı olabilirdi. Işık boruları çok çeşitli montaj türlerini barındıracak şekilde tasarlanmıştır.
Sert ve esnek kararına ek olarak, tasarımınız için bir ışık borusu seçerken göz önünde bulundurmanız gereken başka hususlar da vardır. Güç kaynağınız ve genel tasarım ayak iziniz, ışık borunuzla hangi montaj türünü kullanmanız gerektiğini belirleyebilir.