Se coloca una apertura (alrededor de 1 mm) a 2 cm de la fuente del LED, se colima con una lente af = 50 mm y luego se enfoca con una lente af = 100 mm en un punto de 3x3 mm.
La distancia focal de la segunda lente no se puede reducir.
Las lentes son N-BK7 plano-convexas simples, por lo que hay aberración esférica.
¿Es posible reducir aún más el tamaño del punto sin disminuir la intensidad de la luz (sin cerrar la apertura, alejando la apertura del LED)?
¿El uso de una lente con f más grande (digamos f = 75 mm) para la colimación tendrá un efecto significativo (ya que más grande es el haz colimado, más pequeño es el punto enfocado)?
Como dijo S. Mcgrew, considere esto como un problema de imagen. Si colima con una lente f = 50 y la enfoca con una lente af = 100 mm, el aumento nominal es 2 (bueno, -2 si estuviera siguiendo las señales). Por lo tanto, una apertura de 1 mm se refleja en un tamaño de imagen de 2 mm. Algunas aberraciones aumentarán eso ligeramente. Si aumenta la distancia focal de la primera lente a 75 mm, el aumento ahora es -(100/75) = 1,3, por lo que la imagen tendrá un diámetro de 1,3 mm. (A medida que las imágenes se hacen más pequeñas, las aberraciones pueden ser una parte proporcionalmente mayor del tamaño real del punto).
Una advertencia: indica que la apertura de 1 mm está a 2 cm delante del LED. Esto significa que solo la luz que atraviesa las aberturas ya viaja cerca del eje que une el LED y la abertura. La mayoría de la gente cambiaría esto: colocarían el LED justo en la apertura. Si haces esto, definitivamente obtendrás más luz a través de la apertura. La configuración de sus lentes de imágenes (distancias focales, distancias y aperturas) determinará la cantidad de esa luz que llega al plano de la imagen.
Segunda advertencia: no puede haber una gran distancia entre las dos lentes, dependiendo de su apertura. Eso conducirá a viñetas.
Es posible que la irradiación (potencia por unidad de área) en el plano de la imagen no aumente incluso si el punto se vuelve más pequeño, depende de cómo esté configurado todo (incluidas las aperturas de las lentes).
Considere el sistema de lentes como una imagen de la apertura en un punto. Puede calcular el tamaño de la imagen a partir de las distancias focales y la ubicación de las lentes, utilizando la Fórmula del fabricante de lentes . Siempre que toda la luz que pasa a través de la apertura llegue a las lentes, la intensidad de la luz en la imagen de la apertura es simplemente la intensidad de la luz en la apertura, multiplicada por la relación entre el área de la apertura y el área de la imagen Si haces el álgebra o pruebas todas las combinaciones extremas, encontrarás que la intensidad máxima que posiblemente puedas obtener en la imagen es la intensidad del LED fuente; y solo puede obtener esa intensidad si su sistema de lentes es lo suficientemente grande como para captar la luz desde todos los ángulos en los que el LED emite luz.