Собирающая линза своими руками. Линзы для мощных светодиодов Как сделать линзу из пластика

Линза - нужный инструмент в быту. Наверно самый незаменимый оптический прибор. На линзах работают телескопы, микроскопы, фотоаппараты, лупы и тому подобное. Некоторые люди без них даже не могут нормально видеть, поэтому носят очки, которые состоят тоже из линз. Вот каково значение линз в нашей жизни. При этом линзы разделяются ещё на два вида: рассеивающие линзы, и собирающие линзы. Например рассеивающие линзы носят люди с близорукостью, а собирающие линзы носят люди с дальнозоркостью. А эти два типа разделяются еще на несколько видов. Но не будем о теории, перейдем к практике. В этой статье я вам покажу и расскажу, как сделать самостоятельно при домашних условиях собирающую линзу из самых подручных материалов, которые точно есть у каждого дома. И так, чтобы изготовить самодельную собирающую линзу нам понадобятся:

Инструменты:
1) Острый канцелярский нож,
2) Острая иголка,
3) Ножницы,
4) Клеевой пистолет и горячий клей,
5) Медицинский шприц.

Материалы:
1) Прозрачная пластиковая бутылка от какого нибудь лимонада или другого напитка,
2) Вода.

Процесс изготовления собирающей линзы своими руками .

Берем любую пластиковую бутылку, самое главное, бутылка должна быть прозрачной.

Теперь нам будет нужен предмет круглой формы, в моем случае это крышка от самой пластиковой бутылки. Она хороша тем, что она большая. У других бутылок крышки маленькие, поэтому они не подойдут, иначе собирающая линза будет очень маленькой.Вставляем крышку на бутылку и острой иголкой обводим её, важно, чтобы на бутылке остался нацарапанный иголкой круг. Впрочем это действие можно выполнить и фломастером, и маркером. Но только надо поаккуратней, чтобы краской фломастера или маркера не размазать будущую линзу. А круг потом должен быть выпуклой формы, иначе у вас линзу просто не удастся изготовить.

Получится вот такой вот круг.

Ножницами или канцелярским ножом по контуру вырезаем этот круг.

Точно такими же действиями изготавливаем еще один точно такой же круг.

Теперь приклеиваем их друг к другу с помощью горячего клея. Но при этом надо оставить небольшое отверстие, чтобы в получившуюся линзу налить воды.

С помощью шприца наполняем линзу водой. Для того, чтобы внутри линзы не появилась жизнь, надо её скипятить и засолить. Впрочем это делать необязательно. После того как заполнили линзу водой, закрываем оставленное отверстие горячим клеем.

Вот на что способна моя получившаяся линза. Увеличивает в полне прилично, но видно расплывчато.

Простейший электронный цифровой микроскоп можно сделать своими руками используя старый телефон с камерой, хотя все же лучше использовать смартофон (в нашем случае iphone) и экран больше и камера лучше.

Общая увеличительная способность микроскопа может составлять до 375 раз в зависимости от количества и класса используемых линз.
Кстати, сами линзы при изготовлении микроскопы мы взяли из старенькой лазерной указки, но если у вас таковой не имеется, то их можно купить по дешевке в любом китайском интернет магазине.

Себестоимость самодельного микроскопа не превышает 300 рублей, если брать в расчет стоимость материалов:

Материалы для изготовления

Полный список необходимых материалов для проекта:

Изготовление

1) Разборка лазерной указки и извлечение линзы.

Для этого используем самую дешевую указку, поэтому не покупайте для этого дорогие модели. В общей сложности понадобится 2 линзы. (Этот шаг можно пропустить, если вы купите в магазине саму линзу).

Для разборки указки откручиваем заднюю крышку и вынимаем батарейки. Все внутренности извлекаем с помощью простого карандаша с ластиком. Линза находиться в объективе, и чтобы достать ее необходимо открутить кусок маленького черного пластика.

Сама линза состоит из тонкого полупрозрачного стекла, толщиной около 1 мм, можете приложить ее к камере телефона чтобы поэкспериментировать с увеличенной фотографией, сделать качественный фотоснимок очень тяжело, поэтому решил изготовить для микроскопа стойку фиксатор.

2) Изготовление основания корпуса.
Вход пошел кусок фанеры размерами 7 х 7 см, в котором сверлим 3 отверстия для стоек (болтов) Места сверлению отверстий показаны на фотографии метками.

3) Подготовка оргстекла и линз.
Вырезаем из оргстекла 2 куска размерами: 7 х 7 см и 3 х 7 см. На первом куске оргстекла сверлим 3 дырки по шаблону фанеры, это будет верхняя часть корпуса. На 2 куске сверлим 2 дырки по шаблону фанеры, это будет промежуточная полка микроскопа.
При сверлении оргстекла не давите сильно.

Теперь потребуется просверлить отверстия в оргстекле для линзы и объектива, для этого потребуется сверло D = D объектива или немного меньше. Финишную подгонку отверстия делаем с помощью круглых напильников или рашпилей.
Линзы необходимо встроить в просверленное отверстие в оба стекла.

4) Сборка корпуса.
Когда все детали микроскопа готовы, можно приступить и к самой сборке, но до этого остался еще 1 момент:
- необходимо снизу подать источник света, для этого в нижней части корпуса я просверлил отверстие для монтажа небольшого диодного светильника.

Приступаем к окончательной сборке. Закручиваем болты плотно к основанию.
Промежуточная стойка микроскопа с о 2 линзой должна помещаться вверх и вниз, чтобы можно было регулировать размер увеличения оптикой.

Для этого на 2 болта закручиваем гайки барашки, 2 шайбы и монтируем стекло с уже вклеенной линзой размером 3*7 см.

Затем устанавливаем верхнюю крышку, здесь уже используем обычные гайки, но ставим их и сверху и снизу.

Поздравляю, Вас вы только что сделали дешевый цифровой микроскоп, вот несколько фотоснимков сделанных с помощью него.

Видео инструкция по изготовлению и демонстрация работы

(на английском языке)

Что делать, если проект требует небольшую линзу, а подходящего размера в закромах отсутствуют? Откладывать проект и бродить по барахолкам, в надежде отыскать подходящего донора? Не обязательно. Токарный станок позволяет и эту задачу решить:

Беру кусочек правильного листового оргстекла подходящей толщины (в данном случае, 6 мм). На передней части кулачков патрона у меня проточена специальная ступенька, позволяющая зажимать не цилиндрические, а листовые заготовки. Удобно точить тела типа шайб и т.п., хотя конечно надо учитывать, что надежность фиксации детали не очень. Но для обработки оргстекла больших усилий и не требуется, и зажимать заготовку по-любому надо нежно.
Вобщем, 6-мм заготовка, зажатая в этих уступчиках, протачивается как раз до половины толщины. А потом переворачивается, и протачивается еще раз. Получаем «шайбу», плоский цилиндр требуемого диаметра.
Резцом, оперируя двумя подачами сразу, придаю выпуклую форму грубо:


А теперь беру трехгранный шабер, сделанный из надфиля, и вывожу форму, удаляя риски от резца:


Такой способ обработки позволяет буквально «брить» оргстекло, снимая тонкую-тонкую стружку плоским слоем. При любом другом способе остаются кольцевые риски.
Правда, пальцы в непосредственной близости от вращающихся кулачков, на большом станке я бы не рискнул так делать (обороты 800-1000).
Теперь каплю машинного масла на кусочек «нулевки», и финишная обработка:


Если линза требуется двояковыпуклая, то переворачиваю заготовку и обрабатываю вторую сторону.
Снимаю со станка, и окончательно полирую ниточным диском с пастой ГОИ. Техника полировки оргстекла отличается от металла. Пасты на диск наношу больше, а давление - намного меньше. Легкие и гратковременные касания, равномерно перемещая зону трения по всей поверхности линзы. Иначе - «пережог», и неисправимый брак.
Готовая линза:




А это «объектив», то есть крепление для этой линзы:


Фиксация линзы как в настоящих оптических системах, тонким резьбовым кольцом. Хотя конечно, можно и упругим разжимным колечком-пружинкой, а если совсем по-простому, то на клей посадить:-) Но токарный станок и тут позволяет все сделать «по-взрослому», на мелкошаговой резьбе (в данном случае, подбором шестерен гитары выбран шаг 0,7 мм). Объектив в сборе:


Чтобы не слишком быстро зацарапалась линза, внешний край тубуса полезно сделать неск. выше, чем самая выпуклая точка линзы, это очевидно.
А вот механизм от мелких женских часиков, для которого эта линза и делалась:




Как видите, оптические качества линзы вполне удовлетворительны, несмотря на то, что геометрия выводилась почти что «от балды». То есть, для телескопа такая линза конечно не пойдет, а для флешки - очень даже годится:-)
Спасибо за внимание.

Одним из неоспоримых преимуществ светодиодов перед традиционными источниками света является возможность формирования практически любого распределения светового потока для максимально эффективного использования энергии. Осуществляется это формирование с помощью вторичной оптики - отражателя (рефлектора) или линзы.

Для обозначения формы распределения света в светотехнике используется термин «кривая силы света» или сокращенно КСС. Светодиоды в большинстве случаев имеют первичную линзу (из прозрачного силикона, или стеклянную), которая формирует КСС, показанную на рисунке ниже.

Как видно по графику – интенсивность света плавно уменьшается с увеличением угла отклонения от центральной оси. Для получения распределения другого вида на светодиод накладывается линза или рефлектор соответствующего типа. Отсюда и название – вторичная оптика. Рефлекторы имеют достаточно ограниченную область применения – они позволяют работать только на концентрацию светового потока, т.е. уменьшение угла излучения. Линзы же дают более широкий диапазон возможностей, поэтому на их рассмотрении стоит остановиться поподробнее.

Наиболее распространенные материалы для изготовления линз – полиметилметакрилат (в простонародье – оргстекло) и поликарбонат. Изготавливаются они методом литья под давлением, при строгом соблюдении технологических норм. Так что об изготовлении линзы своими руками не может быть и речи. При попытке механической обработки этих материалов, всё чего вы сможете достигнуть – это мутный исцарапанный кусочек оргстекла.

Способы сопряжения со светодиодом

Существуют несколько способов крепления линз. Самый простой – приклейка. Линзы, маленького размера могут приклеиваться непосредственно на плату со светодиодом. Более габаритные и массивные требуют держателя. Держатель имеет клейкое основание с защитной пленкой (по сути – двухсторонний скотч), а линза в него просто защелкивается. Идеальный вариант для изделий, изготавливаемых своими руками в домашних условиях, но недостаточно надежный для жестких условий эксплуатации (перепады температур, механическая тряска и вибрация). Второй способ – крепление с помощью винтов – более надежный, но требует наличия соответствующих конструктивных элементов у линзы. И, наконец, можно закрепить вторичную оптику, используя корпусные элементы изделия (светильника, фонаря и пр.). Например, придавить защитным стеклом. В любом случае большое значение имеет точная центровка линз относительно светодиодов, для этого в некоторых линзах и держателях предусмотрены специальные стоечки (штырьки). Естественно при этом на плате должны быть предусмотрены соответствующие отверстия. При установке, нельзя касаться рабочих поверхностей линзы руками.

Виды линз

Обычно классификация линз у производителя идет по двум основным признакам – по типу светодиодов и по типу светораспределения. Также оптика бывает одиночная и групповая, когда на несколько светодиодов надевается единый линзовый модуль, прозрачная и матовая, симметричная и ассиметричная и т.д.

В настоящее время производители вторичной оптики «идут в ногу» с производителями светоизлучающих диодов и после появления нового типа или семейства светодиодов, практически через пару месяцев мы уже можем приобрести для него соответствующие новые линзы.

Наиболее распространенной формой распределения света является круглосимметричное. Такие линзы дают круглое световое пятно. Угол светового пучка может быть совершенно разным: от 3˚ до 150˚. Концентрирующие линзы с углом менее 10˚ обычно называют «спотовыми» (от англ. Spot – пятно).

Существует оптика со специальным распределением света.

Ниже на рисунке представлена линза для уличного освещения и ее КСС.

Светотехнический шедевр своими руками

Многообразие линз для светодиодов и их широкая доступность дает возможность реализовывать достаточно сложные светотехнические решения своими руками. Линзованные светодиоды могут дать самые замысловатые формы КСС, некоторые из них представлены на рисунках ниже.

Комбинируя различные линзы в одном светильнике можно добиться светораспределения практически любой сложности.

Простые задачи с помощью вторичной оптики решаются также более эффективно. Так светодиодный фонарик, собранный своими руками на одноваттном светодиоде CREE, с одной узкоградусной линзой LEDIL будет «пробивать» темноту на несколько сотен метров, давая при этом четко очерченное световое пятно. В то время как его покупной собрат, родом из юго-восточной Азии, с кучкой мелких светодиодов и блестящим отражателем, едва ли «осилит» и половину этого расстояния.

Возможности вторичной оптики впечатляют!

Даже при бережном обращении с очками они могут поцарапаться. Повреждения могут быть едва заметными глазу, но значительно портить внешний вид аксессуара. При этом изображение искажается, а глазные мышцы находятся в постоянном напряжении, что не есть хорошо. Как и чем полировать очки — расскажем в этой статье.

В этой статье

Как определить характер дефекта?

Чтобы определить степень повреждения и характер его возникновения, внимательно осмотрите свои очки. Если на линзах есть потертости и мелкие царапины, их можно исправить самостоятельно с помощью средств, которые есть в каждом доме. Если же повреждения более серьезные, то для их устранения понадобится специальное оборудование — шлифовальная машина.

Однако стоит отметить, что ни одно подручное средство не может стопроцентно устранить дефекты. Если самостоятельно избавиться от них не удалось, лучше обратиться за помощью к профессионалам.

Чем отполировать линзы очков? Это зависит от материала их изготовления. Линзы очков изготавливаются из стекла или пластика, некоторые модели также снабжены поляризационным фильтром. Последние представляют собой сложные многослойные конструкции с защитой от ультрафиолетового излучения.

Состояние каждого типа линз исправляется своими способами. Например, с пластиковых очков убрать царапины гораздо проще, чем со стеклянных, а линзы с эффектом поляризации и вовсе самостоятельно «вылечить» не удастся.

Чем отполировать стекла очков с поляризацией?

Очки, защищающие глаза от яркого света, достаточно часто покрываются царапинами, которые ухудшают качество видимости. Если очки с поляризационным фильтром, от таких дефектов может пострадать и он, а это уже влечет за собой сложности в ориентации в пространстве для обладателя таких очков.

Устранить царапины можно посредством полировки и заполнения неровностей подручными средствами. Для этого можно использовать зубную пасту, пищевую соду или воск для полировки автомобиля или мебели.

Если вы собираетесь отполировать солнцезащитные очки с помощью зубной пасты, то необходимо выбрать самую обычную, без отбеливающих добавок и абразивных компонентов, которые могут еще сильнее поцарапать линзу.

Также для работы понадобятся мягкие салфетки, ватные диски или кусочек мягкой ткани.

Стоит отметить, что все эти способы могут помочь избавиться только от небольших дефектов. Если царапины крупные, линзу придется заменить или приобрести новые очки.

Как отполировать поврежденные стекла содой?

Сода — наиболее популярное средство, которое используется для полировки стекол очков. Она есть в любом доме, а потому — широко используется для решения различных бытовых задач.
Как использовать соду для полировки стекол очков? Порядок действий такой:

1. Приготовьте кашицу из соды и воды.
2. Возьмите небольшое количество пасты и нанесите ее на ватный диск или мягкую ткань.
3. Аккуратно нанесите кашицу на линзу, совершая круговые движения.
4. Промойте линзу водой.
5. При необходимости повторите процедуру еще раз, так как не всегда состав справляется с задачей сразу.

Полировка стекол зубной пастой

Вещества, входящие в состав пасты для чистки зубов, мягко отшлифовывают наружный слой линзы, избавляя ее от неровностей, царапин и других мелких дефектов.

Чтобы восстановить внешний вид очков, необходимо выполнить следующий алгоритм действий:

1. Нанесите на поверхность линзы небольшое количество зубной пасты.
2. Мягкой тканью или ватным диском разотрите пасту по всей поверхности линз. Важно делать это быстро, не допуская высыхания состава.
3. Оставьте зубную пасту на пару минут и устраните ее с поверхности стекла водой или средством для очищения стекол.
4. На завершающем этапе вытрите линзы насухо. Следов от пасты остаться не должно.

Полировка стекол очков пастой Гои

Избавиться от царапин на стеклянных линзах поможет паста Гои — состав технического характера, созданный для полировки оптических стекол. Именно поэтому ему не составит труда восстановить внешний вид и обычных очков.

• нанесите состав на войлочную ткань и положите линзу сверху;
• вращайте стекло очков по войлоку, втирая таким образом пасту и шлифуя линзу тканью;
• после проведения процедуры, уберите остатки смеси с линзы с помощью чистой ткани.

Если же вытащить из оправы линзу невозможно, то ее обработку можно провести таким же способом, как и шлифовку зубной пастой: наносите состав односторонними круговыми движениями, втирая его в линзу. Действуйте как можно аккуратнее: паста не должна попасть на оправу и другие элементы очков.

Данный способ занимает больше времени, чем предыдущие, однако и результат обычно превосходит все ожидания: очки после такой обработки принимают первозданный внешний вид.

Кроме того, паста Гои может использоваться для обработки линз не только ручным способом. Втирать состав можно с помощью шлифовальной машинки, но делать это следует на маленьких оборотах, чтобы не повредить стекло. Также для этих целей можно использовать машинку для бритья, заменив ножи на салфетку из микрофибры.

Как отполировать стекла очков с помощью уксуса или спирта?

Уксус, и спирт отлично справляются с поставленной задачей, если к ним добавить пищевую соду. Такая смесь способна восстановить состояние линз, избавив их от небольших повреждений. Остатки кашицы устраняют проточной водой.

Если повреждения совсем неглубокие, можно попробовать избавиться от них с помощью протирания стекол концентрированным медицинским спиртом.

Полировка стекол с шампунем или мылом

Шампунь, мыло, средство для мытья посуды и другое аналогичное средство бытовой химии могут использоваться для мягкой полировки линз. В каждом из них есть микрочастицы, которые шлифуют стекла.

Чтобы избавиться от дефектов, смажьте линзы одним из средств и устраните его остатки мягкой тканью. Промывать стекла очков под водой не нужно: прибегнуть к такому методу устранения остатков средств стоит только в случае, если иначе удалить его без разводов не удается.

Обработка стекол очков полировкой для серебра

Полироль для серебряных изделий также хорошо помогает при восстановлении стекол очков. Как отполировать линзы таким средством?

Для этого стекла очков сбрызгивают составом, который затем немного втирается. Остатки средства убираются мягкой тканью. При необходимости процедуру можно повторить несколько раз.

Также для этих целей можно использовать полироль для металла, мебели, автомобиля, составы для обработки ветровых стекол. Обработка стекол проводится способом, описанным выше.

В статье мы рассказали, как и чем можно отполировать стекла очков. Если ни один из обозначенных выше методов не дал желаемого результата, нужно оставить попытки самостоятельного восстановления стекол и обратиться к специалистам. Они отполируют линзы с помощью специального оборудования и гарантированно приведут очки в первозданный вид.