Insoladora con LED UV (I)

Voy a montarme una pequeña insoladora con Led UV, las de tubos son muy grandes y no voy a hacer placas tan grandes nunca, he pensado en montar un aparato que me permita llegar a placas de 140x140mm. Lo primero ha sido recopilar información sobre los montajes de otros, y al final he llegado a este sitio, en el que explica una buena forma de distribuir los Led, pero creo que se lía un poco con los triángulos, cuando usando trigonometría es mas sencillo.

Lo primero es calcular el área que nos iluminará un diodo Led, este ilumina realmente en línea recta, pero tiene en la punta una pequeña lente que difunde el haz luminoso, lo normal es que en los UV indiquen que el ángulo de dispersión sea de 25º, aunque realmente se suele considerar que dan 20º, por mediciones efectuadas.

 La fórmula que nos dará el diámetro del círculo que ilumina el Led será función de la distancia del led al objeto (h) y del ángulo de apertura del led (a), por trigonometría básica la tangente de un ángulo de un triángulo rectángulo es el cateto opuesto dividido por el contiguo, por lo que será la fórmula:

(1) d = 2 ( h . tan(a/2) )

Una vez tenemos el diámetro, la primera idea es ubicar los led de forma que estén uno a continuación del otro, pero eso produce un área sin cubrir en el centro de cada cuatro Led, según lo que vemos en esta figura:

 

La solución que he visto se usa habitualmente es solapar completamente dos led, de esta forma no hay ninguna zona sin cubrir, pero en este caso tenemos 4 zonas de iluminación diferentes, según le llegue la luz de uno, dos, tres o los cuatro Led a la vez.

La mejor solución es usar una figura que se solape menos que los círculos, y para ello la mejor es el hexágono, una figura de seis lados, que se puede introducir en un círculo, y cuya longitud del lado es el radio del círculo en que se inscribe.

Vemos que así el solapamiento de los Led es en una zona mucho mas pequeña, aprovechando mejor la iluminación de cada Led individua, y minimizando las zonas en que confluyen como mucho dos led. Para calcular donde ubicar los Led, tenemos diferentes valores para filas y columnas. Las filas son mas sencillas, si miramos la derecha de la imagen, vemos que la altura de un circulo es su diámetro D, y sabemos que el lado de un hexágono tiene de longitud d/2, la distancia entre dos filas es la mita de d y la mitad de d/2, por tanto:

(2) dist_filas = d/2 + d/4 = 3d/4

Ahora calcularemos la distancia entre dos led de la misma fila, si nos fijamos en la zona izquierda vemos que x es la distancia entre el centro del círculo y el lado del hexágono, por tanto la distancia entre dos led vemos en la zona superior que es dos veces ese valor. Para calcular ese valor sabemos que el ángulo que se forma uniendo el centro con los vértices del hexágono es dividir el círculo entre 6 partes, y para calcular x necesitamos :

x = d/2 . cos(30º)

(3) dist_leds = 2x = d . cos(30º)

  

Con estos datos, ya nos podemos plantear la superficie a cubrir, tendiendo en cuenta que al ubicar cada led de los bordes, estos iluminan bien la mitad de su diámetro, salvo justo en las cuatro esquinas a las que no les llega la iluminación, por tanto no podremos usar ese reborde, salvo que nuestros circuitos no tengan nada en los bordes. Por seguridad calcularé solo el área cubierta por los led, dejando un reborde en el que seguramente si se pueda usar, pero mejor no forzarlo.

Con estos datos, podemos montar una pequeña hoja de cálculo que nos de los valores necesarios, con muy pocas columnas:

	A	B	C	D
1	Grados luz led		Diámetro	"=TAN(RADIANES(B1/2))*B4*2"
2	Largo máximo		Distancia ente filas	"=3*D1/4"
3	Ancho máximo		Distancia entre leds	"=D1*COS(RADIANES(360/12))"
4	Altura		Nro filas	"=REDONDEAR.MAS(B2/D2;0)"
5			Led por fila	"=REDONDEAR.MAS(B3/D3;0)"
6			Led Totales	"=D4*D5"

En ella solo debemos indicaren B1 el ángulo de iluminación del LED (no os fieis de lo que indican en las características y medirlo en los vuestros), en B2 y B3 el largo y ancho máximo de las placas que deseais montar (sin considerar la zona de seguridad), y en B4 la distancia entre los LED y la placa a insolar (sin contar el grosor del cristal).

A todo esto, la altura depende de la luminosidad de los Led que compremos, eso es la medida en mcd, antes de comprar los Led mirad sobre todo esa medida, no compreis de 400 mcd que se eternizarán las exposiciones, lo ideal son los de 14.000 mcd, pero son mucho mas caros, unos 2.000 mcd y unos 5 centímetros de distancia con el cristal no son malas medidas, pero ya os lo confirmo cuando lo monte.