LED Licht bündeln.

    An Alle die gern mit LED's rumexperimentieren.

    Wer eventuell Taschenlampen bauen möchte, LED's mit effizienter Optik in Scanner einbauen, Spiegelkugelanstrahler oder sonstiges zaubern möche, dem könnte dieser Tipp ganz hilfreich sein.

    Ich habe mal eine Linse zum testen bei Ebay gekauft und muss sagen ich bin sehr überrascht das es so gut funktioniert.
    Die Linse die ich verwendet habe findet man bei Ebay unter der Bezeichnung "BI-KONVEXE-LINSE_D =_45_MM_f =31_MM_32 DIOPTRIEN"

    Ich habe einfach eine High Power LED gekauft für 4€ (3W) und die oben genannte Linse im Abstand von etwa 3-4 cm davor gebaut.


    folgendes kam dabei heraus:

    Denn Abstrahlwinkel kann man mit dem Abstand der Linse sehr gut regeln. Wahlweise kann man auch noch einen etwas kleineren Spot erzeugen wie auf den Bildern.


    Preislich gesehen ist das ganze auch relativ günstig im Eigenbau.

    -Man verwendet ein altes Eisenrohr sägt den richtigen Abstand ab.
    -Verwendet eine High Power LED z.B die "Nichia NS6W183T weiß, 294lm" für 3,90€
    -Dann benötigt man ein Schaltnetzteil sobald die LED an der Steckdose verwendet werden soll, dieses erhält man ab ca. 3€ mit 5V und 1A.
    -Einen passenden belastbaren Widerstand ca. 50 cent
    -einen isolierten Kühler ca. 2€
    -Und die Linse für ca. 8€

    Preislich gesehen ist man da mit 17,40€ günstig dabei (Versandkosten sind nicht mit einberechnet, lohnt sich nur bei größerer Bestellung)

    Die Leistung ist vergleichbar mit dem ADJ Pinspot jedoch ist man eben im Eigenbau mit 17,40€ wesentlich günstiger dabei.

    In 10ner Packs gibts die Linsen auch in manchen Shops für wesentlich weniger Geld


    Ich werde das ganze demnächst an einem 40W High Power LED Array ausprobieren.

    Wenn die Bündelung bei diesem High Power LED Array gut klappt werde ich die Led inkl. der Linse mal in einen 250W Halogen Scanner einbauen, mal schauen ob der Lichtoutput höher ist als wie mit der 250W Halogenlampe.

    Wie kann ich denn am geschicktesten Berechnen, was für eine Linse ich für mein Vorhaben brauche?
    Ich hab die LED nun in einem Gehäuse mit Reflektor. Von daher sind einige Werte schon mal vorgegeben bei mir.

    Mindestabstand zwischen Linse und LED: etwa 10mm (könnte notfalls vergrößert werden, jedoch nicht verkleinert)
    Durchmesser Reflektor: etwa 10mm (optimaler Durchmesser für die Linse, könnte notfalls ebenfalls vergrößert werden)
    Durchmesser Gehäsue: etwa 30mm (größer sollte die Linse daher nicht sein, sieht kacke aus ;) )
    Jetztiger Abstrahlwinkel etwa 90°, in der Mitte mehr gebündelt.

    Das sind alles Schätzwerte, würde das nochmal nachmessen. Allerdings bräuchte ich eine Berechnungsgrundlage, wie ich die Linse aussuchen kann.

    Bild zur Veranschaulichung bei directupload:

    Ohne jetzt die Optik-Formelsammlung rauskramen zu wollen, würde ich mal auf "Kollimator"-Linsen zielen, die gibt es für verschiedenste LED-Module, oder für LASER in den von Dir gewünschten Abstrahlwinkeln.

    Bei einer Brennweite von (Dein Wunsch) 10 mm brauchst eine 100 Dioptrien-Linse für ein paralleles Lichtbündel = dickes Ding!

    Ich bin mir auch nicht sicher, ob ein Reflektor der Funktion nicht eher hinderlich ist, befürchte er macht den Strahl nach der Linse durch seinen quasi parallelen Strahlengang eher diffus...Die besten Abbildungseigenschaften hat eine "punktförmige" Lichtquelle

    Anhand des Abstrahlwinkels der LED kannst auf den "Fleck" schließen, der auf die Linse trifft, das ist einfache Mathematik, je größer der Linsendurchmesser, desto weiter weg der Brennpunkt bei gleicher Brechkraft (dort muss die LED hin, bzw. etwas davon entfernt, damit der Strahl etwas aufgeweitet wird)

    Gruß, Jürgen :wink:

    Lieber mit Röhre geampt, als in Selbige geschaut!

    Also das mit der 40W Lichtquelle bündeln klappt nicht so gut.

    Das Problem an der Sache ist, je größer die Lichtaustrittsfläche der LED, desto größer ist im Endeffekt der Spot an der Wand. Somit kann man LED Arrays für solche Zwecke leider nicht so gut verwenden.

    Die Dioptrinzahl der Linse sagt quasi aus wie weit die Linse von der LED entfernt sein muss, damit man das Licht optimal gebündelt wird.

    Je mehr Dioptrin der Linse, desto besser ist das ganze im Prinzip, weil die Linse dann näher an der LED platziert werden kann, somit strahlt kein bzw. weniger Licht an der Linse vorbei.


    Leider gibt es aber solch extrem hohe Dioptrin zahlen nicht, da die Linse dann extrem stark (dick) sein müsste.

    Ich sagmal so über 30 Dioptrin und mehr als 3cm Durchmesser bei den Linsen ist durchaus schon geeignet.
    Je besser die Linse ist(Dioptrinwert, Durchmesser), desto höher ist der Lichtoutput natürlich, da mehr Licht durch die Linse gelangt.

    Die Linse die ich im 1. Beitrag erwähnt habe ist schon relativ gut von den Werten her.


    Reflektoren sind nicht geeignet, weil durch die Linse die Lichtquelle an der Wand wieder scharf reproduziert wird und man die Reflektorstellen an der Wand sehen kann, was den Lichtspot an der Wand deutlich vergrößert. Der Spot ist größer an der Wand weil die Austrittsfläche des Lichtes sich durch den Reflektor vergrößert.


    Was auch ganz gut klappt, wenn man 2 Linsen verwendet, eine baut man im Abstand von ca. 1 cm davor, damit das Licht schon ein wenig gebündelt wird und dann setzt man noch eine zweite Linse davor um das Licht dann entgültig zu bündeln.

    Dadurch tritt so gut wie kein Licht an den Linsen vorbei... Allerdings erscheint dadurch auch der Spot an der Wand etwas größer. Jedoch ist er bei 1 Chip LED's immernoch extrem klein.. (Ich glaub bei den ADJ-Pinspots arbeiten die ebenfalls auch mit 2 Linsen)

    Zitat von "MartinFricke"

    Dadurch tritt so gut wie kein Licht an den Linsen vorbei... Allerdings erscheint dadurch auch der Spot an der Wand etwas größer. Jedoch ist er bei 1 Chip LED's immer noch extrem klein.. (Ich glaub bei den ADJ-Pinspots arbeiten die ebenfalls auch mit 2 Linsen)

    Nope! Da liegen nur zwei Linsen für unterschiedliche Abstrahlwinkel bei.

    Was mit den zwei Linsen und dem ADJ-Spot aber funktioniert: Dias an die Wand projezieren! Das ist zwar nicht sonderlich hell, aber mit der ersten Linse macht man sich einen Beam, der durchs Dia tritt und mit der zweiten Linse in einigem Abstand zum Dia wird an der Wand scharf abgebildet :grin:

    Richtig erkannt hast Du, sehr dicke Linsen mit sehr viel Dioptrien sind schwer zu kriegen/unwirtschaftlich...
    Formelmäßig sieht das so aus: 1 / Dioptrie = Brennweite in Meter

    Bei Deiner 32 Dioptrie-Linse heißt das: 1 / 32 = 0,031m = 31 mm dorthin muss die LED für ein paralleles Strahlenbündel. Eigentlich dürfte diese Linse ein guter Kompromiss aus Durchmesser, Dicke und passender Brennweite sein.
    Probieren kannst du noch die fertigen Vorsatzlinsen für LED-Module.

    Gruß, Jürgen :wink:

    Lieber mit Röhre geampt, als in Selbige geschaut!

    Den Streueffekt der wieder auftritt, sobald man vor einen Reflektor wieder eine Linse baut, war mir nicht so ganz bewusst. Klingt aber logisch.
    Im Netz gibt es auch super kleine Aufstecklinsen extra für diese LEDs (wohl gedacht für Taschenlampen und Fahrradlampen). Die werde ich wohl mal probieren. Mit 5 Euro sind die dann auch wirklich bezahlbar. Oder gibts da auch Nachteile, die ich nicht bedacht hab?

    Hallo,

    Diese Aufstecklinsen kenne ich selber.

    Vorteile:

    - Effizienz relativ gut

    - Preis mit 1-2€ für die Standardaufstecklinsen recht günstig

    - Das ganze bleibt Kompakt da die Aufstecklinsen direkt auf der LED aufgesetzt werden können.


    Nachteile:

    - Eine sehr starke Bündeling ist nicht möglich maximal bis 8° . (Daher für Spiegelkugeln nur bedingt geeignet bzw. aus naher bis mittlerer Entfernung)

    - Zudem ist der für mich größte Nachteil, dass das gebündelte Licht bei diesen Aufstecklinsen keinen scharfen Spot an der Wand ergibt, sondern einen weichen Spot der rundum sehr stark verschwommen ist.


    Mit Glas Linsen schafft man das ganze auf ca. 2° zu bündeln wenn man eine entsprechende kleine Abstrahlfläche bei der LED hat und der Spot an der Wand erscheint sehr gleichmäßig... Leider ist eben der Nachteil das die Linse einen entsprechenden Abstand haben muss und so die Effizient nicht ganz so gut ist wie bei den Aufstecklinsen


    Hiereinmal eine Aufstecklinse mit etwa 12°


    Und hier die Glaslinse:

    Ich werde mal noch weitere Versuche mit Linsen machen, hab grade eine Bestellung und werde über das Ergebnis informieren ;)

    Jetzt steht das nächste Problem ins Haus: Stromversorgung mit Batteriebetrieb.

    1. Variante:
    3x 1,5 Batterie in Reihe, Widerstand dahinter.
    Batterie = 4,5V / 2500mAh
    Betriebsstrom = 500mA (geplant)
    Vorwärtsspannung = 3,7V
    Spannung Widerstand = 0,8V

    Widerstand = 0,8V/0,5A = 1,6 Ohm
    Leistung am Widerstand = 0,8V*0,5A = 0,4W
    theoretische Brenndauer: 2500mAh / 500mA = 5 Stunden

    Soweit alles realisierbar.
    Problem: Wie genau stellt sich der Strom ein? Was passiert bei geringer Spannung (Batterie fast leer...)

    2. Variante:
    4x 1,2 Akku in Reihe, Widerstand dahinter.
    Akku = 4,8V / 10.000mAh
    Betriebsstrom = 500mA (geplant)
    Vorwärtsspannung = 3,7V
    Spannung Widerstand = 1,1V

    Widerstand = 1,1V/0,5A = 2,2 Ohm
    Leistung am Widerstand = 1,1V*0,5A = 0,55W
    theoretische Brenndauer: 2.500mAh / 500mA = 5 Stunden

    Problem: Wie genau stellt sich der Strom ein? Was passiert bei geringer Spannung (Akku fast leer...)


    3.Variante: Konstantstromquelle mit Schaltregler
    Vorteile: durchgehend konstanter Strom (sagt ja schon der Name...)
    Nachteil: Keine Ahnung wie ich das baue oder direkt kaufen kann (bei verhältnismäßigem Preis)
    Edit: Doch noch was im Netz gefunden, sieht erstmal gut aus.
    PowerLine SLIM LED-Konstantstromquelle für EDISON (500mA, 30V)
    Ich darf hier leider keine Direktlinks setzten, daher gugl mal bemühen ;)
    Kostet 10,90 Euro.
    Drop-Spannung = 1V = mindestens 4,7V erforderlich (bei vollen Akkus 4,8 passt das, bei leeren wieder nicht.)
    Dann wären min. 5 erforderlich. Brenndauer bei 2.500mAh / 500mA = 5 Stunden

    Wie versprochen kommt noch ein Nachtrag zu dem Thema von mir.

    1.Versuch: Reflektor + Linse davor: Geht nicht. Streut in alle Richtungen, aber nicht da hin, wo man will ;)

    2.Versuch: Linse 10mm Durchmesser, 11mm Brennweite: Zu geringe Lichtausbeute, da in 11mm Abstand zu viel verschenkt wird im Vergleich zu 10mm Linsenfläche.

    3.Versuch: Linse Diaprojektor. Siehe Versuch 2 ;)

    4.Versuch: Doppellinsensystem mit insgesamt 8 verschiedenen Linsen. Keine Kombi passt wirklich gut.

    5.Versuch: Luxeon K2 mit Carclo Optik 8°: Annehmbar, wenig Lichtverlust (Linse sehr nah an LED), Kegel zu groß.

    6.Versuch: Luxeon K2 modifiziert. Man nehme mit einem Kattamesser vorsichtig die Optik (Kappe) der LED ab. Dort liegt dann die Phosphor-Schicht wie auch die winzigen zwei Leiter frei. Also piano. Wenns gut geht klebt man genau zentriert die Carclo-Optik auf. Ergebnis kann sich sehen lassen. Etwas Streulicht, da auch Carclo mit einer Linsen-Reflektor-Kombination arbeitet, aber richtig Licht ;)

    Abschließend hab ich mir eine umschaltbare Konstantstromquelle (300mA + 550mA) für einen Akku mit einem LM317 und zwei Widerständen gebaut. Somit bekommt die LED von Anfang bis Ende den gleichen Strom.

    Fazit: Sehr kleine Lichtquelle (2cm x 2cm), sehr kleines "Netzteil" (2cm x 1,5cm)
    Versorgung bietet ein 7,2V Modellbauakku mit 4200mAh für 15 Euro, rechnerisch bei mir 7,5 Stunden bei 550mA oder 14 Stunden bei 300mA

    Projektkosten:
    Luxeon K2 mit Star: 5,00 Euro
    Carclo-Optik: 2,00 Euro
    Kühlkörper: 2,00 Euro
    LM317: 1,00 Euro
    Widerstand: 1,00 Euro
    Akku: 15,00 Euro

    Also alles in allem 26 Euro für einen netzunabhängigen Mini-Spot der locker eine VA halten sollte. Einschalten, freuen ;)

    Hier noch ein paar Bilder dazu (Helligkeit ist immer relativ, da mit Handy gemacht und schlechte Belichtungszeit)