Sekundaarioptiikan mekaanisten ja optisten mittojen korrelaatio

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia ledeissä käytettävien sekundaarioptiikoiden mekaanisten ja optisten mittojen korrelaatiota. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, minkälaisia mittavaihteluita pystytään sallimaan eri mitoille. Työn toimeksiantaja oli Ledil Oy, ja tutkimus toteutettiin vuoden 2012 syksyn ja kevään 2013 välisenä aikana. Tuloksista pyrittiin saamaan mahdollisimman kattavia toimeksiantajan tuotteisiin.

Opinnäytetyön alussa perehdytään toimeksiantajaan, ledioptiikoihin ja ledeihin, sekä selvitetään mekaanisten muutosten vaikutuksia optiikan optiseen suorituskykyyn valosimulaatio- ja 3D-mallinnusohjelmien avulla. Simulaatioissa käytetään avuksi optiikoiden 3D-malleja ja ledien sädetiedostoja. Simulaatiotulosten perusteella löydettiin optiikan mekaaniset mitat, jotka vaikuttivat eniten sen optiseen toimintaan. Tämän jälkeen optiikoita mitattiin mekaanisilla mittauslaitteilla, integroivalla pallolla ja goniofotometrillä. Mitatut tuotteet valittiin simulointien perusteella. Työssä käsiteltiin mittauslaitteiden toimintaperiaatteet, valintakriteerit ja tarkkuudet. Simuloiduista ja mitatuista tuloksista tehtiin taulukoita, joiden perusteella arvioitiin mekaanisten mittojen vaikutusta optisiin mittoihin. Mittaustuloksia ja simulaatiotuloksia verrattiin toisiinsa ja tutkittiin, vastaavatko ne toisiaan.

Työn tuloksena saatiin taulukoita, joista pystytään arvioimaan optiikan optisen suorituskyvyn muutosta, kun sen mekaaniset mitat muuttuvat. Taulukon avulla tuotannosta saaduilla mekaanisilla mittaustuloksilla voidaan arvioida tuotteen optisen suorituskyvyn muutosta ilman, että tehtaalta tarvitsee lähettää erikseen tuotteita valolaboratorioon mitattavaksi. Tulokset auttavat myös arvioimaan, mistä mekaanisesta mitasta voi johtua tietyn optisen suureen muutos.

The purpose of this thesis was study the correlation for mechanical and optical measures on secondary optics. The main goal was find out how much of measure variation can be allowed for different dimensions. The commissioner was Ledil Oy, and the project was implemented during 2012 autumn and 2013 spring. The research aimed at finding results for Ledil Oy products as widely as possible.

The beginning focuses on the client, led optics and leds. The theory explains mechanical changes’ effects to the optical performance with optical simulation and 3D-modelling software. Optical simulations were assisted by optic 3D-models and led RAY-files. The most effective mechanical dimensions were found out with optical simulations. After that, optics was measured by mechanical measuring devices, integrating sphere and goniofotometer. The measured products were chosen on the basis of the simulated results. This work also includes a look over measurement devices principles, selection criterion and accuracy. Simulated and measured results were added to Excel spreadsheet which can assess mechanical dimensions’ effects to the optical performance. Measured and simulated results were compared and researched how results correspond to each other.

Results give tables which indicate how much optical performance change when mechanical dimension changes. Results tables can help in evaluating optical performance change with mechanical measurement results without separate optical measurements in light laboratory.