Lo shaping della luce in sistemi di non-imaging ottico è un processo di fondamentale importanza per controllare la distribuzione spaziale della luce per rispondere a requisiti di omogeneità e uniformità in far-field. Questo approccio è essenziale in applicazioni come l’illuminazione a LED, la concentrazione della radiazione solare, i sistemi di proiezione e i display.
Tra i vantaggi dell’impiego di ottiche secondarie vi sono un maggiore controllo sul beam steering della luce e la possibilità di personalizzare la forma del fascio in funzione dell’applicazione, come nell’illuminazione architettonica o stradale. Un’alternativa valida per lo steering del fascio luminoso sono le lenti freeform che sono superfici ottiche non convenzionali, progettate su misura per ottenere una distribuzione luminosa specifica e precisa. Queste lenti consentono di controllare la direzione dei raggi di luce in modo rigoroso. Di seguito vengono presentati i vantaggi e le applicazioni delle ottiche freeform:
Un altro esempio di ottiche impiegate in ambito lighting sono le lightpipe. Di esse ci si serve per trasmettere la luce da una sorgente a una posizione desiderata mantenendo un'illuminazione uniforme lungo il percorso. Tra i diversi tipi di lightpipe vi sono:
1. Lightpipe prismatiche: la superficie interna è strutturata per riflettere e diffondere la luce in modo uniforme
2. Lightpipe con materiali traslucidi: usati per creare distribuzioni di luce diffuse e morbide, ideali per illuminare corridoi o aree interne di edifici
Infine citiamo le lenti di Fresnel che, leggere e sottili, sono progettate per ridurre la quantità di materiale necessario rispetto a una lente convenzionale, pur mantenendo il controllo sulla luce rifratta. Esse permettono di concentrare o diffondere la luce senza un volume elevato di materiale ottico.
Uno strumento molto efficace per dimensionare ottiche da applicare per l’interior e l’exterior lighting è la macro Optical Part Design (OPD) di Ansys Speos. Essa facilita la creazione e la modifica di componenti ottici, come lenti, specchi, prismi e altre ottiche all'interno di un ambiente CAD. Questa macro automatizza il processo di progettazione di ottiche tout court, accelerando il flusso di lavoro e riducendo gli errori manuali. Tra i diversi componenti ottici da progettare possiamo citare:
1. Lenti: sia lenti singole che sistemi di lenti multiple. Si possono scegliere tra diversi tipi di lenti (convessa, concava, piano-convessa, ecc.)
2. Specchi: superfici riflettenti con diverse curvature
3. Prismi: blocchi di materiale con superfici angolate per riflessione/rifrazione della luce
4. Freeform: ottiche non convenzionali per applicazioni industriali avanzate
Alcuni ambiti di applicazioni dell’OPD in ambito illuminotecnico sono:
1. Progettazione di lenti per fotocamere: utilizzando la macro, è possibile progettare un sistema di lenti complesso per ottimizzare la qualità dell'immagine.
2. Illuminazione automobilistica: creazione di riflettori e lenti per fari automobilistici che massimizzano l'efficienza luminosa e riducono l'abbagliamento.
3. Componenti di sensori ottici: progettazione di prismi o lenti per sistemi di rilevazione ottica ad alta precisione.
Controllare e ridistribuire la luce in sistemi di non-imaging ottico è fondamentale per garantire l’omogeneità e l’uniformità in dispositivi ottici quali i display luminosi. Un approccio empirico consiste nell'utilizzare materiali diffusivi che possano armonizzare la distribuzione della luce in far-field. D’altro canto, la macro Optical Part Design di Ansys Speos è un supporto valido per la progettazione di sistemi di illuminazione interna ed esterna perché consente di concepire e ottimizzare componenti ottici per l'illuminazione di alta qualità, con particolare attenzione all'efficienza luminosa e alla regolarità della distribuzione della luce.
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Lo shaping della luce in sistemi di non-imaging ottico è un processo di fondamentale importanza per controllare la distribuzione spaziale della luce per rispondere a requisiti di omogeneità e uniformità in far-field. Questo approccio è essenziale in applicazioni come l’illuminazione a LED, la concentrazione della radiazione solare, i sistemi di proiezione e i display.