¿Es posible usar lentes Fresnel para enfocar una luz LED en un faro?

Tenía la esperanza de que alguien estuviera dispuesto a ofrecer cualquier idea u orientación que tenga sobre un proyecto en el que estoy trabajando. Estamos tratando de usar una lente montada en un faro para enfocar una luz blanca simple en un punto lo más pequeño posible a aproximadamente 2 pies de distancia. No podemos usar una luz láser debido a problemas de seguridad. Intentamos usar una sola lente convexa pero no pudimos enfocar la luz lo suficiente.

Nuestro pensamiento actual es usar una lente Fresnel. Este es nuestro problema: la lente debe estar muy cerca de la luz (no más de media pulgada). Hemos estado jugando con una lupa de lectura barata para enfocar la luz, pero tenemos que alejar la luz un pie para enfocar la luz.

Nuestra pregunta es si podríamos apilar varias lentes Fresnel juntas para lograr la longitud de enfoque que necesitamos (hemos determinado que es una distancia focal de aproximadamente 300 mm) a una distancia cercana a la luz. Las lentes Fresnel individuales con una distancia focal de alrededor de 300 mm parecen tener dos problemas:

  1. Son muy grandes (necesitaríamos una lente que no tenga mucho más de unas pocas pulgadas de largo y ancho para caber en un faro)
  2. Son muy caros
Sobre el tema de 'son grandes': siempre puedes cortar el excedente. Seguirá siendo una lente, solo una que recolectará menos luz. La imagen no será tan brillante, pero en realidad será más fácil de enfocar.
"No podemos usar una luz láser debido a problemas de seguridad" : ¿no cree que si logra poner la misma potencia que la del supuesto láser en un punto igualmente pequeño, obtendrá exactamente la misma seguridad? ¿asuntos? El principal problema de seguridad de los láseres es la capacidad de concentrar una gran potencia en un punto muy pequeño.
@Ruslan No exactamente. La luz enfocada en la lente es peligrosamente intensa solo en el punto de enfoque. El láser es peligroso a lo largo de toda su trayectoria de vuelo. Si quita la sábana y camina detrás de donde solía estar, un láser aún puede dañar sus ojos. Una luz enfocada no lo hará.
@relatively_random bueno, si encierra el láser detrás de la lente de enfoque, no es diferente de un LED de alta potencia bien enfocado.
@relatively_random en realidad, si los láseres en cuestión son diodos láser, entonces son casi tan seguros como los LED, ya que no están colimados a menos que uno intente hacerlo. En particular, los punteros láser basados ​​en diodos siempre tienen una lente en su apertura de salida.

Respuestas (2)

Una forma simplista de pensar en cómo una sola lente (longitud focal F ) funciona de la siguiente manera.

Hará: 1. Enfocar luz colimada, de un solo color, a un solo punto ubicado a distancia F . 2. Focalizar la luz de un solo color, divergiendo de una fuente puntual ubicada a distancia 2 F , a un punto a distancia 2 F en el otro lado de la lente.

La razón por la que los láseres son agradables de usar para enfocar es que son fáciles de colimar y (típicamente más o menos) monocromáticos. Por lo tanto, puede lograr fácilmente un punto agradable con difracción limitada con una sola lente.

Si, por otro lado, tiene una fuente divergente extendida de banda ancha , entonces el enfoque se vuelve más difícil. La forma principal de lograr un foco pequeño es filtrar espacialmente la luz, por ejemplo, colimándola a cierta distancia con aberturas (y arrojando toda la luz que va en direcciones equivocadas). Pero por lo que puedo decir, esto no va a funcionar para ti.

Por lo tanto, tenga en cuenta que es probable que no pueda lograr exactamente lo que espera. Sin embargo, dos lentes Fresnel definitivamente serán mejores que uno. Dos, con una distancia variable, te daría más grados de libertad para encontrar el enfoque óptimo a la distancia deseada. ¡Déjenos saber cómo resulta!

¡Gracias por su respuesta! que es útil para nuestro proceso de pensamiento. Es bueno entender que nuestro problema de diseño exacto hace que sea imposible obtener exactamente lo que queremos. Vamos a jugar con el uso de dos lentes Fresnel tan pronto como podamos tener en nuestras manos algunos, ¡publicaremos una actualización!

En pocas palabras: si la lente está a 0,5 pulgadas del LED y el punto donde está concentrando la luz está a 24 pulgadas, la imagen enfocada del LED será 24/0,25 = 96 veces más grande que el LED. No puedes escapar de eso con una simple lente.

Para hacer que la imagen enfocada sea más pequeña, debe aumentar la distancia de la lente al LED. Duplica la distancia y el tamaño del punto se reducirá a la mitad.

El único escape posible es utilizar un complicado sistema de lentes que doble la trayectoria de la luz. Sugeriría comenzar con un sistema simple: obtenga una lente de ~ 250 mm y colóquela a un poco más de 250 mm del LED. Si necesita más luz, use un LED más brillante.

¡Gracias! Eso tiene sentido ahora por qué es mucho más grande. Es posible que necesitemos "doblar el camino de la luz" como lo dice, lo que veo que puede ser difícil en una distancia corta
Otra opción son dos objetivos, uno con distancia focal corta y otro con distancia focal larga. ¡Un telescopio!
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