Optik für auf LED umgebauten Beamer

[Benjamin K. (bentschie)]

Hallo,

ich habe einen alten DLP-Beamer, bei dem sowohl die Lampe als auch das 
Farbrad defekt sind. Da inzwischen recht leistungsstarke LEDs verfügbar 
sind will ich den auf LED umbauen.
Dazu habe ich folgende LED
http://www.ledengin.com/files/products/LZC/LZC-00MC00.pdf
gekauft und mit einem MSP430 verheiratet um die Farbsegmente zu 
ersetzen.
Das funktioniert auch soweit, allerdings ist das Bild, nun ja, arg 
finster.

Das Problem ist nun, das ich mit dem Licht der LED (120° FWHM) irgendwie 
in das Loch vom Lichtschacht (6mm x 4mm) muss.
Ich habe einen passenden Reflektor mit 12° FWHM und vorn 30mm 
Durchmesser.
Mit welcher Optik kann ich das machen?
Reicht da eine Lupe oder ist das deutlich komplizierter?
Ich habe zwischen Lichtschacht und Reflektor auch nur begrenzt (60mm) 
Platz.

----
Benjamin

[Sid V. (sidvic)]

Hallo Benjamin, schönes Projekt!

Ein Kondensor wird für sowas benutzt. Gibts zum Beispiel in alten 
Diaprojektoren. Was für eine Optik war denn vor der alten Lampe?

Wie hast du eigentlich die Ansteuerung der LED hinbekommen? 
(Synchronität zum Farbrad)

[Benjamin K. (bentschie)]

So, jetzt bin ich wieder zu Hause und kann endlich antworten.

Ich denke, dass ich keinen eigentlichen Kondensor benötige.
Ich habe mal ein Foto vom Strahlengang angehängt.

Der Strahlengang kommt von (A) durch den Lichtschacht nach (B) hier ist 
auch noch eine Linse. Von dort über den Spiegel (C) auf den gekrümmten 
Spiegel (D). An (E) ist der DLP-Chip (ca 15x20mm) von dort nach (F) raus 
auf die Leinwand.

Die originale Lampe ist oben rechts. Die hat einen parabolischen 
Reflektor und sonst nichts.
Ich vermute, das der Kondensor in dem gekrümten Spiegel verborgen (D) 
ist.

Mein Problem ist, das ich das Licht nicht stark genug fokussiert bekomme 
und mir nicht sicher bin ob das überhaupt geht.

Die synchronität war einfach. Das Farbrad hat einen Reflexkoppler und 
eine Drehzahl von 50Hz. Der Beamer synchronisiert sich auf das Farbrad 
und den Takt gebe ich einfach mit dem µC vor.

----
Benni

[Uhu U. (uhu)]

Benjamin K. schrieb:
> Ich denke, dass ich keinen eigentlichen Kondensor benötige.

Vermutlich aber einen Kollimator, der die Abstrahlcharakteristik der LED 
kompensiert und für gleichmäßige Ausleuchtung und hohe Lichtausbeute 
sorgt.

[Timm T. (Gast)]

Kannste knicken, das Zauberwort heisst Leuchtdichte. Und die ist bei der 
LED einfach zu gering. Das heisst, die leuchtende Fläche der LED ist 
deutlich größer als die Glühwendel der Lampe. Nun könntest Du die LED 
fokussieren, das geht aber nur unter Zunahme des Aperturwinkels, der 
aber schon bei 120° liegt, da ist also nix mehr zu holen.

Du musst den Lichtschacht komplett entfernen und mit der LED über eine 
Kollimatorlinse gleichmäßig das DLP direkt ausleuchten (unter 
Einbeziehung des Strahlteilers natürlich).

Das Problem wird die gleichmäßige Ausleuchtung sein, üblicherweise wird 
da mit Mikrolinsen-Arrays gearbeitet, die sind aber für Dich weder 
beschaffbar noch bezahlbar, da sie genau auf Deine Anwendung berechnet 
werden müssen.

Du kannst also nur mit paar - idealerweise asphärischen - Linsen aus 
alten Fotoobjektiven experimentieren, ob Du da eine brauchbare 
Ausleuchtung erreichst und mit der Vignettierung am Rand musst Du leben.

[Sid V. (sidvic)]

Kann man testweise ein andres Leuchtmittel im Spiegel anbringen? Dann 
könnte man damit mal schauen wo sich ein Brennpunkt ergibt.
Der Brennpunkt müsste bedingt durch den schmalen Lichteinlass irgendwo 
bei A sein. Imho ist dann Linse B für die Strahlaufweitung da.

Du hast im Prinzip 2 Optionen:

1. Timm Thalers Variante:
entferne den Lichtschacht A und Linse B und positioniere deine LED so, 
dass sich eine komplette Ausleuchtung deines DLP ergibt.

Vignettierung kann man durch eine geeignete Streuscheibe teilweise 
eliminieren. Das schluckt allerdings wieder jede Menge Licht.
Evt. gibts dafür auch ne Softwarelösung.

2. Wenn die Brennweite des Spiegels bekannt ist, kann man evt. eine 
Sammeloptik entwickeln, ein Problem wird dann allerdings wie Timm Thaler 
schon sagt
die relativ große Fläche der LED.
Wenn ich Zeit habe kann ich das evt. mal durch den Simulator jagen.

[Benjamin K. (bentschie)]

Mein Ansatz ist ja auch SIDs Variante. Die originale Lampe hat ihren 
Brennpunkt ziemlich genau bei A. Wahrscheinlich habe ich nur die 
falschen Linsen, mit zu großer Brennweite.

Ich hatte auch schon überlegt den originalen Reflektor abzuflexen und 
die LED in den Brennpunkt zu setzen. ich befürchte aber, das mir durch 
die 120° FWHM zu viel Licht verloren geht.
Die originale Lampe hat ja direkt auf der optischen Achse nahezu keine 
Lichtwirkung sondern nur seitlich (im Bild nach oben und unten) über den 
Reflektor.

Wenn ich das angehänge Bild richtig deute, hat die originale Lampe einen 
Brennpunkt 26mm vor dem Reflektor. Das würde auch mit der originalen 
Montageposition passen

[j. c. (jesuschristus)]

Kannste knicken. Aus mehreren Gründen:
1. Die Lampe emittiert im Leuchtpunkt alle drei Farben an der selben 
Stelle. LEDs nicht. Daher müssen die durch dichroische Spiegel 
kombiniert werden. Sonst gibt es Farbränder
2. LED ist zu dunkel.

Die einzige Methode LEDs halbwegs sinnvoll zu kollimieren, ist mit einem 
Parabol-Spiegel. Der Preis dafür ist ein relativ breiter Strahl. Du 
könntest also versuchen so einen Reflektor für ddie high Power Leds, die 
es überall gibt, zwechzuentfremden:
http://www.dotlight.de/products/de/LED-Zubehoer/Fuer-HighPower-LEDs/LED-Optiken/Ledil-Optiken/Reflektor-18-fuer-Seoul-P7-und-Acriche.html

Vielleicht finden sich sogar welche für RGB, die die Verschiebung 
kompensieren können.
Der originale Reflektor geht nicht, weil Du mit der LED zuviel Fläche 
abdecken musst.