Zwei LED-Module: Gleichmässige Ausleuchtung (Formel?)

[Norbert M. (Gast)]

Morgen,

folgender Sachverhalt: eine rechteckige Fläche soll mittels zweier 
runder LeD-Module ausgeleuchtet werden. Die Zielsetzung dabei ist, daß 
die Zielfläche möglichst homogen ausgeleuchtet werden soll.

Mein erster Ansatz war der, ein einzelnes LeD-Modul zu nehmen und den 
Abstand zur Zielfläche einfach "groß" zu machen. Hat mit einem 
ausgeborgten LeD-Modul und "exmpirischer Herumprobiererei" allerdings 
nicht recht gut geklappt - erwartungsgemäss ist die Intensität der 
Ausleuchtung zum Rand der Fläche hin abhnehmend.

Mein neuer Ansatz ist nun Folgender: Zwei baugleiche LeD-Module werden 
um einen Winkel verstezt zusammengebaut, um die Fläche auszuleuchten.

Ich denke zwar prinzipiell, daß dieses Vorhaben so funktionieren sollte, 
allerdings scheitere ich an diesem Problem mit der - bei mir leider 
nicht vorhandenen Kenntnis der höheren - Mathematik: 
Pflichtschulmathematik (Kenntnisse der Winkelfunktionen, Geometrie, 
Trigonometrie, lineare Gleichungsysteme lösen etc.) ist vorhanden, 
allerdings sieht mir dieses "Spacial Radial Pattern" (siehe angehängtes 
Bild) eher wie eine Wahrscheinlichkeits-Dichtefunktion aus. Leider 
besitze ich jedoch keine Kenntnisse der Differenzial- oder 
Integralrechnung (abgesehen von selbst angeeigneten Trivialitäten wie 
"das Differential der e-Funktion ist wieder die e-Funktion" oder "das 
Integral des Sinus' ist der Minus-Kosinus).
Und ehrlich gesagt habe ich auch weder Zeit noch Lust noch gar Geld, mir 
die dazu notwendigen Mathekenntnisse beibringen zu lassen, wenn ich 
ehrlich bin.

Ich hoffe, daß ich mein Problem mit dem angehängten Bild und dem 
Begleittext verdeutlichen konnte. Ich habe zwei rund strahlende 
LED-Module und möchte damit eine Fläche möglichst homogen ausleuchten. 
Falls dazu drei Module notwendig sein sollten (ich weiss es ja nicht, ob 
zwei genügen, denke aber schon), dann muss ich mir eben drei statt zwei 
besorgen, bringt mich auch nicht wirklich um. Ich habe nur leider keine 
Ahnung, in welchem Winkel ich die Module zueinander positionieren muß 
(Winkel Alpha ist gesucht).

Ausprobieren geht leider nicht, weil mir dazu auch wieder die 
Messtechnik fehlen würde (kann ich mir nicht leisten).

Nehme jede Hilfe gerne an,
Dankeund LG, N0R

[Helge A. (besupreme)]

Genau für solche Anwendungsfälle werden lambertian lenses hergestellt 
bzw. LED nit einer solchen Linse. Das Hauptanwendungsgebiet ist dabei 
Straßenbeleuchtung. Die werden in der Regel so optimiert, daß anstatt 
der Lambert'schen Lichtverteilung ein Rechteck homogen ausgeleuchtet 
wird.

Ich vermute, daß die Lichtquellen zum Objekt recht wenig Abstand haben. 
Damit ergibt sich eine andere Ausleuchtung, als die Graphik für 1m 
Abstand glauben machen will. Das macht eine treffende Berechnung 
schwierig. Professionelle Berechnungsprogramme könnten das ganze wohl 
lösen, aber dafür blättert man schnell ein paar tausend Euro auf den 
Tisch.

Ich habe allerdings den Verdacht, daß das auch gar nicht notwendig ist: 
Beide LED direkt nebeneinander auf einem Kühlkörper befestigen. Die 
Mittelpunkte beider Lichtquellen sind dann nur jeweils ca. 6mm vom Rand 
des beleuchteten Objekts entfernt, und durch die recht großen 
Lichtaustritte entsteht über die Länge schon automatisch eine halbwegs 
homogene Ausleuchtung.

[Norbert M. (Gast)]

Hallo Helge, erstmal vielen herzlichen Dank für Deine Tipps!

Helge A. schrieb:
> Genau für solche Anwendungsfälle werden lambertian lenses hergestellt
> bzw. L3D mit einer solchen Linse.

Ich hab' da jetzt mal ein bisschen danach gegoogelt. Richtig schlau bin 
ich dabei nicht geworden, aber für mich sieht das in ungefähr aus wie 
ein "verkehrt herum beleuchtetes" Spiegel-Teleobkeltiv. Bin ich da auf 
der richtigen Spur?

> Das Hauptanwendungsgebiet ist dabei Straßenbeleuchtung. Die werden in
> der Regel so optimiert, daß anstatt  der Lambert'schen Lichtverteilung
> ein Rechteck homogen ausgeleuchtet wird.

Das wäre dann schon so ziemlich das, was ich suche, oder?

> Ich vermute, daß die Lichtquellen zum Objekt recht wenig Abstand haben.

Den Abstand kann ich gewissen Bereichen eigentlich frei wählen, aber Du 
hast Recht, der angedachte Bereich zwischen Zielfläche soll eher klein 
sein, ungefähr 1-15 cm, denke ich.

> Damit ergibt sich eine andere Ausleuchtung, als die Graphik für 1m
> Abstand glauben machen will. Das macht eine treffende Berechnung
> schwierig. Professionelle Berechnungsprogramme könnten das ganze wohl
> lösen, aber dafür blättert man schnell ein paar tausend Euro auf den
> Tisch.

Daß es solche "Profi-Programme" gibt, dachte ich auch schon (bzw. wusste 
ich vom Hörensagen auch). Und Du hast komplett Recht: Kann ich mir nicht 
leisten. Es soll ja möglichst billig sein, wenn ich einen Goldesel 
hätte, dann würde ich mir für meinen Zweck ein kommerzielles, 
kalibriertes und geprüftes Gerät kaufen. Wäre wohl immer noch billiger 
als die universeller verwendbare Berechnungssoftware.

> Ich habe allerdings den Verdacht, daß das auch gar nicht notwendig ist:
> Beide L3D direkt nebeneinander auf einem Kühlkörper befestigen. Die
> Mittelpunkte beider Lichtquellen sind dann nur jeweils ca. 6mm vom Rand
> des beleuchteten Objekts entfernt, und durch die recht großen
> Lichtaustritte entsteht über die Länge schon automatisch eine halbwegs
> homogene Ausleuchtung.

Stimmt eigentlich auch wieder. Andererseits: Wenn ich nur ein LeD-Modul 
nehme und den Abstand weit genug vergrössere, dann hat fast das 
denselben Effekt. Oder bin ich da auf dem Holzweg?

Wie gesagt: Herzlichsten Dank für deine Ausführungen, das hilft mir 
alles schon mächtig weiter. Du scheinst ja ein Profi auf diesem Gebiet 
zu sein. Hast Du noch einen "Bastler-Praxis-Tipp" für mich, der nicht 
viel kostet?

LG und Danke, N0R

--
Grosses E in LeD durch "3" ersetzt, um Dodel-Verlinkung zu vermeiden.
Admin: Diese idiotischen Verlinkungen sollte man mal wegmachen, imo.

[Helge A. (besupreme)]

Noch ein Basteltip.. ja. Die Module innen in ein Stück eloxiertes 
U-Profil einbauen. Das ist ein schöner Blendschutz, und die eher diffuse 
Reflexion sorgt für eine geringfügig bessere Ausleuchtung.

--

Übrigens wird mein Herbst-Projekt wahrscheinlich ein Leuchtstreifen mit 
solchen Lambert-LEDs. Ein Schulungsraum nebenan mit altersschwachen, 
brummenden Leuchtstofflampen. Durch die geringe Raumhöhe soll's so flach 
wie möglich werden. Entweder wirds ein Feldtest für meinen Leuchtenspezi 
oder ein Eigenbau.