[bikersoy]

Cuando usamos led estos tienen un angulo de apertura de unos 120 a 140º y aunque es mucho menor que si usamos por ejemplo Tubos T5 que emiten 360º, si colocamos lentes podremos aprovechar mucho mas la luz que emiten nuestros led.
Y como elegir la lente??
Pues es algo de matemáticas un poco de trigonometria que todos ya hemos olvidado de la escuela.
Para ello os lo mostrare en dos ejemplos:

Tenemos una urna y una fuente de luz


La luz la emitira en un angulo que desconocemos



Pero si sabemos la altura de tu acuario y el ancho del mismo
$0 cm de altura y 30 cm de ancho

Asi que si conocemos dos lados "catetos" de un triangulo podemos por el teorema de pitagoras saber la hipotenusa.
Usamos esta calculadora online que nos facilita las cosas.
http://www.calculadoraconversor.com/calc...pitagoras/

y este es el resultado


lo traspasamos a nuestro acuario y tenemos esto



Pero me diras que seguimos sin saber los ángulos y es cierto.
Pero gracias al teorema del coseno podemos sacra nuestros angulos.
De nuevo usamos una calculadora online que nos ayuda con las formulas ahora mas complicadas
http://www.jorge-fernandez.es/proyectos/...index.html

Introducimos los datos y este es el resultado



Lo pasamos a nuestro acuario




Ya tenemos la mitad del angulo de nuestra lente con lo que multiplicamos por dos y....


Nos da el angulo de la lente para que la luz de nuestra pantalla se concentre en la superficie del fondo de nuestro acuario

Cual es el problema??
Que el fondo estara muy bien iluminado pero dejaremos una parte del acuario a oscuras



Y en nuestro acuario se apreciaran los focos como si de una pista de circo se tratase.

Asi que o usamos unas lentes con angulo mas abierto para que la luz se distribuya mejor o ponemos unos led con lentes para que la luz llegue mas al fondo y otros sin ellas para evitar esas zonas sin luz.

Tambien es importante saber si se prefiere una luz mas profunda o a media altura segun las plantas que vayas a poner.







Segundo ejemplo

Este acuario tiene 60cm de altura de columna de agua a los que hay que sumarle por lo menos 10 cm de altura de la pantalla al acuario.
Debido a esto y que la altura no sera regulable como otras de mis pantallas toca elegir con inteligencia el grado de las lentes.

Sabemos la altura del acuario y de la pantalla ye le ancho del fondo del acuario.


Con esto tenemos el angulo que formaría la luz para que quedase dentro de ese ancho aprovechándolo al máximo.



Pero solo sabemos dos lados del triangulo la base que es la mitad del ancho del acuario y la altura que es a suma de la altura del acuario mas la de la pantalla.

Así que con estos datos por el teorema de pitagoras podemos conocer la hipotenusa sabiendo dos catetos
Usamos una calculadora online para tener el valor que buscamos
http://www.calculadoraconversor.com/calc...pitagoras/



Ahora ya sabemos el valor de los tres lados nos falta conocer el valor del angulo
Usaremos ahora el teorema del coseno para conocer el angulo
Otra vez nos aprovecharemos de una calculador online para hacerlo
http://www.jorge-fernandez.es/proyectos/...index.html


Pasamos los datos a nuestro dibujo



Nos da un angulo de 19.654º y como sabemos que es solo la mitad lo multiplicamos por dos y tenemos aproximadamente un angulo de 40º

Así que hago un dibujo a escala para que se vena mejor los distintos haces.



En el podemos observar con claridad que si bien la luz sera muy bien aprovechada en el fondo del acuario tendremos grandes zonas oscuras donde no tendremos luz y si tenemos plantas de tallo saldrán muy rápido a esa zona.

Así que lo que voy a usar es una combinación de lentes que den luz a las diferentes alturas para que todas las plantas los puedan aprovechar.

Como lentes comerciales podemos encontrar facilmente lentes de 60º 45º y 30º que son los que he elegido.

Con las 20 lentes de 60º tendremos una base del cono de la luz a 70 cm de unos 80.83 cm
Con las 20 lentes de 30º tendremos una base del cono de la luz a 70 cm de unos 37.512 cm
Y con el resto de lentes a 45º tendremos una base del cono de la luz a 70 cm de unos 57.99 cm



Se puede hilar mas fino aun si tenemos en cuenta la refraccion y reflexion de la luz
http://es.wikipedia.org/wiki/Refracci%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/Reflexi%C3%...%ADsica%29

espero os ayude un poco en vuestros bricos.

Saludos

[Gwendal]

Empiezo a leer el post y veo bikersoy y digo... Karlos por aquí!?¿ Luego he visto tu post de presentación.
Gracias por compartir la info con nosotros.








1 saludo

[macoy]

Buen artículo, creo que se merece la primera chincheta, en mi humilde opinión esto interesa a todos los que bricoleen con led.
Saludos

[PECES TROPICALES]

Buen post

[Don Carlos]

Gracias Bikersoy, una explicación muy didáctica y útil!

[bikersoy]

Cuando tenga mas tiempo hare algun aporte mas.
Siempre que pueda me paso pero si no darme un toke por mensaje y acudo a la ayuda.


Saludos

[Agamenon]

Tienes que tener en cuenta la refracción al entrar al agua, normalmente se abre el cono de luz. Yo uso lentes de 60º para los blancos que está la pantalla llena, y de 90º para los rojos y azules que hay menos y necesitan que la luz se reparta por todo el acuario.

[Dudo]

La luz al cambiar de medio del aire al agua se cierra, según la Ley de la Refracción el indice de refracción de la luz en el aire por el seno del angulo de entrada es igual al indice de refracción de la luz en en agua por el seno del angulo de salida.

Llevado a la práctica y midiendo ángulo desde la vertical tenemos:

ángulo de entrada angulo de salida
0º (vertical) 0º
15º 11º
30º (lente de 60º) 22º
45º (lente de 90º) 32º
60º (emisor de 120º) 40º
75º 46º
90º (emisor de 180º) 48º

Debido a que el ángulo se cierra mucho es mejor hacer los cálculos con lentes que incidan sobre el 100% de la superficie del acuario y luego redondear a la baja para que caigan ligeramente por abajo, es la mejor forma de iluminar todo el acuario. Pongo un ejemplo del cálculo:



Para conocer el ángulo (alfa) sólo tienes que dividir y por x y al resultado aplicarle el arco tangente (en la calculadora de windows pones ver/científica, tiene que estar seleccionado el botón "Sexags.", divides y por x y luego pulsas las teclas "Inv" y "tan-1". Al resultado lo multiplicamos por 2 para obtener el valor de la lente.

Otro dibujo, un ejemplo de lo que le pasa la luz al llegar al agua, para lentes de 60º y 90º:



Fuentes: http://es.wikipedia.org/wiki/Refracci%C3%B3n y http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dndice...cci%C3%B3n

[Agamenon]

Buen apunte entonces Dudo, yo creía que se abrían

[bikersoy]

La verdad es que le refracción complica la cosa aun mas y sobre todo por que cuando hablamos de luz hablamos del espectro visible y cada longitud de onda se comporta de manera diferente.
Por eso es dificil calcular y es mas fácil dar un marguen de error.

Muchas gracias Dudo por el aporte ha sido muy aclaratorio y complemente al informacion.

[Oscarium]

Bueno post Karlos, hacia tiempo que no te leía, un placer tenerte por aquí

Y muy buen apunto Dudo

Saludos!!!

[Dudo]

La verdad es que este tema es bastante más complejo de lo que le hemos pintado, vamos a ver si aclaramos totalmente cómo elegir la lente para nuestra pantalla.

Definiciones

Por no explicar muchas veces lo mismo vamos a definir:

ángulo de incidencia de la luz: es el ángulo que se forma entre la perpendicular de la superficie sobre la que incide la luz y la dirección de la luz (en el dibujo es alfa)
indice de refracción (n): es la propiedad característica del medio. En nuestro sistema tenemos tres medios:
- aire: n_ai = 1,0002926
- agua: n_ag = 1,333
- vidrio: n_v = 1,52
refracción: fenómeno por el cual un haz de luz cambia su dirección al cambiar de medio. Se calcula como:

indice de refracción medio 1 * seno(ángulo de incidencia) = indice de refracción medio 2 * seno(ángulo de reflexión)

ángulo de reflexión de la luz: es nuevo ángulo de la luz tras cambiar de medio (en el dibujo es beta)
reflexión: no toda la luz atraviesa la interfase, una parte se refleja, saliendo de la superficie con el mismo ángulo de incidencia de la luz, pero en negativo.
reflexión interna total: es cuando toda la luz se refleja y no pasa nada a través de la interfase. Para que suceda tienen que ocurrir dos cosas:
1 - Qué la luz pase de un medio con indice de refracción x a otro con indice de refracción menor que x.
2 - Qué el ángulo de incidencia supere un ángulo crítico.
Se calcula como: ang.crítico = arc.seno (indice de refracción medio 2 / indice de refracción medio 1)
ángulo crítico: aquel por encima del cual el 100% de la luz se refleja.
funciones trigonométricas: son seno, coseno y tangente, así como sus inversas, arc.seno, arc.coseno y arc.tangente. Para poder calcularlas usaremos la calculadora de windows, modo científico (ver/científica), con angulos sexagesimales (marcada la opción sexages. justo debajo de la pantalla y a la izquierda). Los botos a pulsar son:
- seno: sin
- coseno: cos
- tangente: tang
- arc.seno: Inv + sin-1
- arc.coseno: Inv + cos-1
- arc.tangente: Inv + tan-1

Cuando la luz pasa del agua al vidrio: reflexión

Cuando la luz que ya a penetrado en la columna de agua llega al vidrio pasamos de un medo con indice de refacción 1,33 a uno con indice de refracción 1,52; por lo que se producirá la refacción de ese haz de luz. Posteriormente ese haz de luz llegará al aire, con índice de refracción 1,0002926; al ser menor que 1,52 se puede producir la relexión interna, vamos a calcular que ángulo es necesario para eso:

angulo crítico = arc.seno (n_ai/n_v) = 41º

Luego todo haz de luz que cruce el vidrio con 41º o más se va a reflejar. Por otro lado para que en el vidrio la luz llegue con 41º la luz tiene que atravesar el agua con un angulo igual o superior a:

n_v * seno(41º) = n_ag * seno(angulo en el agua) ==> ángulo en el agua = 45º

Finalmente calculamos cual debe ser el ángulo en el aire hasta llegar a la superficie del agua, como el vidrio es vertical y la superficie del agua horizontal, tenemos que cambiar el eje frente al que medimos el ángulo, para calcular en nuevo ángulo respecto al eje vertical tenemos que calcular 90 - 45 = 45º. Y en este caso a menos ángulo aquí implica más angulo en la superficie del vidrio. Por lo que el ángulo crítico en el aire será:

n_ag * seno(45) = n_ar * sen(ángulo en el aire) ==> ángulo en el aire = 70º

Aunque esto es un poco lío la conclusión final es que todo haz de luz que entre al agua con 70º o menos, al llegar al vidrio del acuario se va a reflejar y vuelve a entrar en el agua, por lo tanto con focos de luz con 140º o menos, lo ideal para el máximo aprovechamiento de la luz es que incida sobre toda la superficie del agua, la luz al penetrar en el agua cerrará su ángulo, y una parte llegará al vidrio, pero se reflejará y volverá a entrar en la urna.

[Jascones]

Aparte de los índices de refracción, también tiene que influir la altura de la columna de agua, ¿no?

[Dudo]

Si, si, claro.

Todo esto es ideal, pero lo cierto es que el agua va absorbiendo parte de la radiación y otra parte se refleja en interferencias, corrientes, corrientes de agua, agua a distintas temperaturas, etc.. (por eso vemos el acuario a través del cristal, y vive Dios que un acuario ilumina una estancia), debido a esto a más altura menos luz llega al fondo, y cuanto menor es el ángulo de la luz más penetra, ya que si veis los números, a 0º, la luz no se desvía ni se refleja (salvo en un espejo), por lo que habría las menores pérdidas y lo que más llega al fondo.

[bikersoy]

Para que se vea mas claro hemos echo un video de la pantalla que estoy construyendo para un 450l
En el hemos dividido los led en una zona sin lentes y otra con lentes de 45º la zona central se ha tapado para que se diferencien con claridad las dos zonas.
Se puede apreciar claramente que la zona sin lentes la luz abarca una zona mas amplia pero la intensidad es menor.
En cambio con las lentes tenemos una zona mas pequeña pero con mucha mas luz.