Moin, nachdem ich hier jetzt jeden Beitrag in dem es um LED's geht gelesen habe, stellte sich mir dann eine wichtige Frage. Dazu muss ich aber erst etwas ausholen. Wenn man LED's bei den üblichen Internetbezugsquellen anfordert, findet man auf den Seiten immer die üblichen Angaben wie Lichtstärke in (Milli-)Candelar, Wellenlänge in Kelvin (Farbtemperatur), Abstrahlwinkel in °, den Betriebsspannungsbereich in Volt und den Gruppenstrom in (Milli-)Ampere. Für ein Beleuchtungsprojekt bei dem eine Acrylglasscheibe möglichst homogen und mit einer genau eingestellten Lichtstärkewert beleuchtet werden soll, ist es interessant aus Betriebsspannung, Vorwiederstand/Poti und Stromstärke bei gegebener Wellenlänge die tatsächliche Lichtstärke auszurechnen. Somit habe ich nun die Frage, ob es eine Formel dafür gibt, wie diese dann lautet und ob ihr Links zu diesem Thema habt? Ich habe bisher nur die Formeln für den Lichtstrom Phi = (Lichtstärke Il) / (Raumwindkel Omega) und für die Leuchtdichte L = (Lichtstärke Il) / (Fläche A) gefunden, wobei der Raumwinkel Omega = A/L² ist, gefunden. Diese Formel beinhalten aber keinen Bezug zu den elektrischen Größen. Wie man den Vorwiderstand berechnet ist mir klar. Darauf will ich nicht hinaus. Ich möchte gern bei einer gegebenen max-Lichtstärke von 25000 mcd bestimmen können wie groß die Lichtstärke bei z.B. einer Stromstärke von 12mA und z.B. einem übers Poti eingestellten Widerstand von 680 Ohm sowie einem Spannungsabfall von 12 - 3,8 = 8,2 Volt ist. Dann könnte ich mir ein kleines Tool schreiben, dass mir Soll-Werte berechnet, die ich dann experimentell bestätigen könnte. Beim Dimmen mit PWM sieht das ja ganz anders aus, aber da ich dabei einen fraktioniereten Strom von Photonen erhalte kann ich das für meine Anwendung nicht verwenden. Ich benötige einen kontinuierlichen Strom von Photonen, da die Aufgabe es vorsieht über -log(PhotonCount) = mag eine Helligkeit pro Wellenlänge einzustellen. Ein callibriertes Lichtmessgerät (science grade) erhalte ich in der nächsten Woche. Für die Versuchsanordnung ist vorgesehen, den Sensor so zu plazieren, dass die LED mit einem Abstrahlwinkel von 15° exakt die Sensorränder berührtund somit der Lichtkegel den Sensor vollständig abdeckt. Die Entfernung dazwischen wir über einen Laserentfernungsmesser bestimmt. Darüber ist sind dann Lichtstrom und Leuchtdichte ermittelbar um ggf Messreihen aufzustellen und die Beziehung zu den elektrischen Größen selber bestimmen zu können. Wenn ich aber den Zusammenhang als Literatur bekommen könnte, könnte ich mir diesen Aufwand ersparen. Danke schon mal im Voraus, Grüße, Christian
Christian Ambros schrieb: > Ich möchte gern bei einer gegebenen max-Lichtstärke von 25000 mcd > bestimmen können wie groß die Lichtstärke bei z.B. einer Stromstärke von > 12mA und z.B. einem übers Poti eingestellten Widerstand von 680 Ohm > sowie einem Spannungsabfall von 12 - 3,8 = 8,2 Volt ist. > Dann könnte ich mir ein kleines Tool schreiben, dass mir Soll-Werte > berechnet, die ich dann experimentell bestätigen könnte. Nun, wenn die LED bei 20 mA 25000mcd liefert, liefert sie bei 12mA 15000mcd. Allerdings nur näherungsweise. Je nach LED können es auch 12330 oder 16120 sein. Das findet sich in einem Diagramm im Datenblatt, auch nur näherungsweise. Will man es exakt wissen, kommt man um ausmessen dieses Einzelexemplars nicht drumrum. > Beim Dimmen mit PWM sieht das ja ganz anders aus, aber da ich dabei > einen fraktioniereten Strom von Photonen erhalte kann ich das für meine > Anwendung nicht verwenden. Ich benötige einen kontinuierlichen Strom von > Photonen, da die Aufgabe es vorsieht über -log(PhotonCount) = mag eine > Helligkeit pro Wellenlänge einzustellen. Tja, aber PWM ist die bessere Möglichkeit, halb oder viertel oder zehntel so hell zu sein. Zwar ist auch der Zusammengang nicht EXAKT linear wegen unterschuedlicher Erwärmung des Chips, durch den sich netterweise auch noch die Wellenlänge leicht ändert, aber weit linearer als der Weg über geringeren Strom. http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8
Helligkeit ist von Temperatur und Strom abhängig, aber weder bei allen LED gleich noch irgendwie linear. Daher gibts da keine einfache Formel.
Da scheinen die Begrifflichkeiten noch etwas diffus. Christian Ambros schrieb: > Angaben wie Lichtstärke in (Milli-)Candelar, Das Ding heißt Candela http://de.wikipedia.org/wiki/Candela > Wellenlänge in Kelvin (Farbtemperatur), Die Farbtemperatur hat mit Wellenlänge nichts zu tun. Eine Wellenlänge würde in Nanometer angegeben werden und das ist nur bei spektral reinen Lichtquellen, also z.B. einem Laser möglich. Bei LEDs, die nur in einem schmalen Wellenlängenbereich transmittieren, läßt sich die Wellenlänge des spektralen Strahlungsmaximums angeben. Die Angabe einer Farbtemperatur wird für Weißlichtquellen verwendet. Sie besagt, welche Temperatur ein Schwarzer Strahler hätte, der den gleichen Farbeindruck erzeugt. Ganz grob ist sie ein Maß für das Verhältnis von blauem zu rotem Lichtanteil. http://de.wikipedia.org/wiki/Farbtemperatur > Abstrahlwinkel in ° Das heißt nicht, dass außerhalb des angegebenen Winkels kein Licht abgestrahlt wird, sondern üblicherweise ist das der Winkel, bei dem die Intensität im Richtungsdiagramm auf 50% abgefallen ist (FWHM). > den Betriebsspannungsbereich in Volt Nein, welche Spannung über der LED liegt (V_f) beschließt die LED ganz alleine auf Grund des eingespeisten Stromes und der Temperatur. > und den Gruppenstrom in (Milli-)Ampere. Das ist die Größe mit der die Helligkeit einer LED gesteuert wird.
Hi, wenn der Aufbau nicht im Dunkeln ist, hast du ja auch noch Tageslicht. Unterschätzen das nicht, Tageslicht ist sauhell! Daher mein Rat: Bau einen Regler. Ein ldr für ein par cent reicht hier wahrscheinlich schon. Dann einmal mit nem geliehenen Messgerät (evtl. mal bei nem Photographen fragen) eine Eichkurve aufnehmen und im uC hinterlegen. Ist wenig Rechenaufwand für den uC und das Ergebnis wird deutlich stabiler werden.
Minimalist schrieb: > Unterschätzen das nicht, Tageslicht ist sauhell! So hell nun auch wieder nicht. Die Tage an denen 1000W/m² überschritten werden, sind leicht gezählt ;-)
MaWin schrieb: > > Nun, wenn die LED bei 20 mA 25000mcd liefert, liefert sie bei 12mA > 15000mcd. Allerdings nur näherungsweise. Je nach LED können es auch > 12330 oder 16120 sein. Das findet sich in einem Diagramm im Datenblatt, > auch nur näherungsweise. Will man es exakt wissen, kommt man um > ausmessen dieses Einzelexemplars nicht drumrum. > Ich glaube die Frage hätte ich spezifischer stellen müssen, wahrscheinlich in der Form, ob der Helligkeitsverlauf pro LED, mit Ausnahme von Anfang und Ende linear ist. Dann würde sich die Mathematik sehr vereinfachen. Das Datenblatt zu den vorliegenden LED's gibt darüber eigentlich keine Auskunft, da dieser Zusammenhand nicht dargestellt ist. https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A500/LL-504WC2E-W2-3TS.pdf > Tja, aber PWM ist die bessere Möglichkeit, halb oder viertel oder > zehntel so hell zu sein. Zwar ist auch der Zusammengang nicht EXAKT > linear wegen unterschuedlicher Erwärmung des Chips, durch den sich > netterweise auch noch die Wellenlänge leicht ändert, aber weit linearer > als der Weg über geringeren Strom. > > > http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.8 Das ist mir schon klar, dass die PWM mir das sicherlich besser einstellt. Für den Fall das es nur darum geht eine hübsche, augenfreundliche Beleuchtung herzustellen ist das ja auch der Weg, den man nehmen sollte, da es keine Rolle spielt ob ich einen kontinuierlichen Strom von Photonen habe. Bei meiner Anwendung aber, bei der es im wesentlichen auf die Regulierung des kontinuierlichen Photonenstroms pro Zeitinterwall ankommt, da Pixel mit einer bestimmten Anzahl von Counts gefüllt werden sollen und das reproduzierbar, ist es weniger wichtig genau die Hälfte oder ein Zehntel zu treffen. Ich will mir, wenn ich einen µC einsetze dann ja eigentlich nur Ansehen welche Einstellungen ich mache, um diese als Sekundärinformationen zur Hand zu haben, wenn ich eine Optimierungs- oder Erklärungsmöglichkeit brauche. Wenn ich darüber hinaus dann also auch noch zeigen kann, dass auf Grund einer gegebenen Nichtlinearität es erforderlich ist eine andere Technik zu suchen, dann erleichtert dies die dann zu führenden Verhandlungen. Grüße, Christian
Christian Ambros schrieb: > dass > auf Grund einer gegebenen Nichtlinearität es erforderlich ist eine > andere Technik zu suchen, dann erleichtert dies die dann zu führenden > Verhandlungen. Wenn auf der anderen Seite des Verhandlungstisches aber Fachleute sitzen, wirst du dich jämmerlich blamieren.
Wolfgang schrieb: > Da scheinen die Begrifflichkeiten noch etwas diffus. Ja, da hast Du recht. Das liegt an meiner mangelhaften Recherche bzgl Wortdefinitionen, da ich angenommen habe, dass in Astronomie/Physik und Beleuchtungsindustrie dieselben gelten. Also mein Fehler, bitte dies zu entschuldigen. > > Das Ding heißt Candela > http://de.wikipedia.org/wiki/Candela Synapsenschnapper! Immer wenn das Wort auftaucht assoziiere ich es mit dem antiken Leuchtmittelträger. > >> Wellenlänge in Kelvin (Farbtemperatur), > Die Farbtemperatur hat mit Wellenlänge nichts zu tun. Siehe Oben. Die Farbtemepratur hat schon und deutlich etwas mit der Wellenlänge zu tun, in physikalisch/astronomischer Hinsicht, aber eben nicht direkt in leuchtmittelindustrieller oder Ingenieurssicht. Habe mich daher schnell mit den hier üblichen Sichtweisen vertraut gemacht. Tatsächlich ist es aber so, dass eine Temperatur kein Maß für Wärme sondern ein Maß für Bewegung ist. Ein Stern mit einer Temperatur von 35000K beinhaltet ein ziemlich dichtes Plasma mit sich sehr schnell bewegenden Teilchen, vorwiegend Protonen. Da die Anregunszustände der Teilchen-Teilchenstöße und der damit abgestrahlen Energie somit Farb-Temperatur korreliert sind, je mehr bewegungsinduzierte, heftigere Teilchenstöße um so blauer wird eine Quelle, hatte ich angenommen, dass dieses Konzept auch hier zu Grund gelegt würde. Da es sich aber hier deutlich um ein Mathematisch-axiomatisches Konstrukt handelt, was ich mangels nötiger Recherche außer Acht gelassen habe, muss ich diesen Teil überdenken. Danke für diesen guten Hinweis. Das macht die Sache runder! > Eine Wellenlänge würde in Nanometer angegeben werden und das ist nur bei > spektral reinen Lichtquellen, also z.B. einem Laser möglich. Bei LEDs, > die nur in einem schmalen Wellenlängenbereich transmittieren, läßt sich > die Wellenlänge des spektralen Strahlungsmaximums angeben. > Die Angabe einer Farbtemperatur wird für Weißlichtquellen verwendet. Sie > besagt, welche Temperatur ein Schwarzer Strahler hätte, der den gleichen > Farbeindruck erzeugt. Ganz grob ist sie ein Maß für das Verhältnis von > blauem zu rotem Lichtanteil. > http://de.wikipedia.org/wiki/Farbtemperatur > >> Abstrahlwinkel in ° > Das heißt nicht, dass außerhalb des angegebenen Winkels kein Licht > abgestrahlt wird, sondern üblicherweise ist das der Winkel, bei dem die > Intensität im Richtungsdiagramm auf 50% abgefallen ist (FWHM). Das wiederum ist klar. Es geht mir auch eigetnlich nur um den mit Maximaler Helligkeit ausleuchtbaren Bereich, der experimentell zu ermitteln ist. Im Großen und Ganzen hatte ich auch nur versucht, alle zur verfügungstehenden, benutzbaren Größen aufgezählt. > >> den Betriebsspannungsbereich in Volt > Nein, welche Spannung über der LED liegt (V_f) beschließt die LED ganz > alleine auf Grund des eingespeisten Stromes und der Temperatur. Natürlich ist dies auch eine individuelle Größe weshalb auch hier ein Bereich und nicht eine genaue Zahl angegeben wird. Hatte hier vorausgesetzt, dass dies allgemeingültig klar ist. >> und den Gruppenstrom in (Milli-)Ampere. > Das ist die Größe mit der die Helligkeit einer LED gesteuert wird. Auch dies ist klar, ich hatte wie gesagt nur die zur verfügung stehenden Größen aufgestellt. Allerdings wirkt sich die Veränderung von Widerstand und Spannung auf die Stromstärke aus gemäß R=U/I. Verändere ich bei gleichbleibendem Widerstand die Spannung erhalte ich eine andere Stromstärke womit sich die Helligkeit ändert.
Christian Ambros schrieb: > Das Datenblatt zu den vorliegenden LED's gibt darüber eigentlich keine > Auskunft, da dieser Zusammenhand nicht dargestellt ist. > https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/A500/LL-504WC2E-W2-3TS.pdf Was meinst du, sagt das Diagramm Luminous Intensity & Forward Current nicht aus ? Es ist zwar, wie gesagt, nur ein Pi-Mal-Daumen Diagramm, beschreibt aber genau den Zusammenhang.
> Unterschätzen das nicht, Tageslicht ist sauhell! >>So hell nun auch wieder nicht. Die Tage an denen 1000W/m² überschritten >>werden, sind leicht gezählt ;-) Ich schätze mal, dass es kein "Schlechtwetterpanel" werden soll. Schön wär's wenn der Zusammenhang zwischen Strom mal Spannung zur Erleuchtung einfach zu berechnen wäre. Die Physik, Kollege Streuung und Fertigungstoleranz spielen ebenfalls nicht mit. Und dann wäre da noch die andere Charge, die anders verhält. Ich weiß noch nicht mal, ob bei bekannten Parametern ein linearer Zusammenhang gebastelt werden kann - irgendwie geht es ja um Dioden - mit ihren erfahrungsgemäß krummen Kennlinien
Minimalist schrieb: > Hi, > wenn der Aufbau nicht im Dunkeln ist, hast du ja auch noch Tageslicht. > Unterschätzen das nicht, Tageslicht ist sauhell! > Daher mein Rat: Bau einen Regler. Ein ldr für ein par cent reicht hier > wahrscheinlich schon. Dann einmal mit nem geliehenen Messgerät (evtl. > mal bei nem Photographen fragen) eine Eichkurve aufnehmen und im uC > hinterlegen. Ist wenig Rechenaufwand für den uC und das Ergebnis wird > deutlich stabiler werden. Ich kann dafür sorgen, dass der Aufbau "im Dunkel" ist... Vielleicht sollte ich mal kurz genau erklären worum es geht. Amateurteleskope liegen aus Kostengründen im Offnungsbereich bei bis zu 12-14" was etwas 30-35cm Durchmesser entspricht. Am verbreitetsten sind 8" Teleskope, weil sie das zusammen mit den 6" Newtonteleskopen (für Einsteiger) das beste Preisleistungsverhältnis haben. Pappt man, wenn man wissenschafltich auswertbare Bilder produzieren will, eine CCD Kamera dran, muss man diverse Typen von Aufnahmen machen, um z.B. das Eigenrauschen des Chips (BIAS), [Verschmutzungen der Optik, der Atmossphäre, Feuchtigkeit der Atmossphäre etc](nachfolgend Flats genannt) entfernen zu können aufnehmen. Da diese Kameras aus guten Grund vorwiegend S/W Chips haben, kommen neben RGB-Farbfiltern oft auch Schmalbandfilter, die nur ganz enge Wellenlängernfenster durch lassen zum einsatz die man dann nacher einfach, wenn man auch mal nen hübsches Bild zeigen muss, auf die RGB-Kanäle gemappt werden. Für jeden Filter ist es aber notwendig FlatField-Aufnahmen zu machen um die besagten Störungen zu entfernen. Dies tut man in der Regel durch Filteraufnahmen währen der Dämmerung vor und nach einer Beobachtungsnacht, wenn man Zeit hat... Das mit der Zeit ist aber ein Problem, denn die ganze astronomische Beobachtungssache ist extrem wetterabhängig. Hinzu kommt bei Hobbyastronomie, dass die Werktage wegen der Arbeit es fast immer nicht zu lassen, pünktlich zu Dämmerungsbeginn die Flats starten zu können, falls das Wetter es zulässt und man am nächsten Tag nicht früh raus muss. Wenn der Hobbyastronom, aber einfach mal die guten zwei Stunden zwischen zwei Wolkenbergen nutzen will, weil kaum ne andere Möglichkeit, dann fängt er teilweise mitten in der Nacht an, was dazu führt das keine Flats aufnehmbar sind und somit die Bilder nicht reduziertbar (das Fachwort fürs verarbeiten) sind. Eine Abhilfe schafft hier ein sogenannter Flat-Screen (Fachwort in der Berufsastronomie Dome-Screens für Dome-Flats. Mit ihm ist es möglich, immerhin unter ähnlichen Bedingungen die Verschmutzung der Optik aufzunehmen, nicht aber den Atmossphärenteil. Professionelle Dome-Screens sind Bereiche, teilweise oft "Leinwände" wie man sie von Filmvorführungen kennt, die im Dome, also der Kuppel aufgehängt und gleichmässig beleuchtet werden um Verschmutzungsaufnahmen machen zu können wenn nichts anderes möglich ist. Diese kosten bei kleineren Sternwarten gern mal soviel wie das Teleskop selbst. Für Hobbyastronomen, die ihr Teleksop auf nem Feldweg, nem Hügel, Berg oder Sonstigem aufstellen, also mobil sind gibts die Möglichkeit nicht. Auch eine Leinwand mitzuschlüren ist nicht praktikabel, weil immer irgendwoher Streulicht kommen kann. Da die aller meisten Hobbyastronomen eher zur kaufenden als zur selber herstellenden Fraktion gehören, gibts auf dem Markt nichts was Abhilfe schafft. Meine Idee in diesem Fall ist, eine 30cm Acrylglasplatte zu nehmen und sie vom Rand her mit weißen LED's homogen zu beleuchten. Es muss noch getestet werden, ob Bohrungen vorzugnehmen bessere Ergebnisse liefert als die LED's einfach auf die Oberfläche (mit Fassungen) zu setzen. Genauso muss noch ausprobiert werden, ob eine LED selber reicht, wenn man die restlichen seiten verspiegelt, was teuer ist oder ob der Einsatz mehrer LED's zu Interferenz führt um somit gänzlich unbrauchbar ist. Eine weitere Möglichkeit ist es eine Bohrung für eine oder mehrere Ecken vorzugenehmen um den Abstrahlwinkel möglichst gut auszunutzen. Eine Seite, als Rückseite des Screens definiert wird zu erst mit einem Haftgrund besprüht um dann eine weiße Farbe mit höchstmöglicher Pigmentierung aufzutragen. Befestigt man diesen Screen dann nun direkt auf der Teleskopöffnung, so kann man den Screen Tages und Außenbeleuchtungs-unabhängig verwenden. Die Herstellungskosten belaufen sich somit auf 10,50€ für die Platte etwas 5€ fürs Elektronikmaterial und etwas 17€ für Haftgrund und Farbe, umgerechnet auf die Fläche der Acrylglasplatte. Zusammen also keine 30€, was verglichen mit dem Preis der kleinsten Domescreens von >3750€ in keinem Verhältnis steht. Ein weiterer Vorteil eines solchen Screens, der hinzu kommt, ist, dass ich z.B. die Belichtungszeit pro Filter konstant lassen kann also das Verhältnis von 25500 counts zu 0.1s Belichtungszeit pro Filter sich nicht ändert. Der Vorteil davon liegt dann darin, dass man die Anzahl der Grünen und Blauen Aufnahmen, die 4 bzw 16 mal so hoch wie die im Roten sind, auf ähnliche Werte reduziert werden können um die selbe Tiefe zu erreichen. Hieraus ergibt sich auch, dass ein fraktionierter Photonenstrahl keine Option ist, da ich sonst das Homogenitätskriterium aufrecht erhalten kann. Falls aber das ganze Experiment fehltschlägt, also keine brauchbaren Ergebnisse liefert gibts noch eine etwas kostenspieligere Möglichkeit durch den Einsatz einer DinA3 Leuchtfolie, die man anstelle der Beschichtung auf die Acrylglasplatte legen und anpressen kann. Die liegt ohne Steuergerät bei 94€, was aber auch noch vertretbar ist. Die Sache mit dem Helligkeitsmesser ist ja schon irgendwie eingeplant.
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Christian Ambros schrieb: > Auch eine Leinwand mitzuschlüren ist nicht praktikabel, weil immer > irgendwoher Streulicht kommen kann. Was spricht dagegen, in die Taukappe eine Plexiglasplatte passenden Durchmessers einzubauen, diese von hinten (d.h. der dem Teleskop entgegengesetzten Seite) diffus zu beleuchten und das ganze abzudecken? Dann gibts auch kein Streulicht, und der Aufbau wird sehr kompakt. Welche Homogenität der Ausleuchtung meinst Du denn zu benötigen? Die Konstruktion liegt sowieso komplett außerhalb irgendeiner focussierbaren Entfernung, so daß im Okular Deines Teleskops immer eine gleichmäßig ausgeleuchtete Fläche zu sehen sein sollte, selbst wenn Du nur eine Hälfte der Platte beleuchtest.
Christian Ambros schrieb: > Meine Idee in diesem Fall ist, eine 30cm Acrylglasplatte zu nehmen und > sie vom Rand her mit weißen LED's homogen zu beleuchten. Selbst gute Diffusoren (hinter TFT) haben Helligkeitsschwankungen von 1:2 > Hieraus ergibt sich auch, dass ein fraktionierter Photonenstrahl keine > Option ist, da ich sonst das Homogenitätskriterium aufrecht erhalten > kann. Unsinn, die Photodioden interessieren sich nicht dafür ob das Licht gleichmässig in den 0.1sec kommt oder 1us lang und es den Rest der Zeit dunkel ist.
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