Hallo Optik-Experten,
kann mir jemand einen Tip geben wie ich die Brennweite einer Linse berechne? Ich will für eine LED eine Linse entwerfen um einen möglichst große und gleichmäßig ausgeleuchtete Lichtfläche zu erzielen.
Gruß
Stefan
Hallo Stefan,
berechnen kann man vieles…
Wieviel Lichleistung muß denn auf der möglichst großen Fläche ankommen? Gibts nicht vielleicht LEDs die die Linsen schon integriert haben? Ist deine Aufgabe überhaupt mit LEDs zu bewerkstelligen?
gerhard
Hallo,
mit solchen Fragen beschäftige ich mich seit Jahren
und habe bis heute noch keine Lösung gefunden, die nicht
mit erheblichen Kompromissen einhergeht.
Deshalb stellt sich natürlich die Frage, was Du eigentlich
machen willst und welche Anforderungen Du stellst.
Welche Raumwinkel/Flächen?
Welche Homogenität?
Welche Beleuchtungsstärke? Welche Farben?
usw.
Gruß Uwi
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Hallo,
ALLE Led’s haben schon eine eingebaute Linse. Ergibt sich meist schon aus der Gehäuseform. Schau mal ins jeweilige Datenblatt, dann kennst Du den Abstrahlwinkel. Manchmal steht er sogar schon im Katalog des Lieferanten. Deshalb auch Augen auf bei den ‚superhellen‘ Led’s. Oft ist der Abstrahlwinkel stark eingeschränkt, dann ergibt sich eine größer LeuchtDICHTE, aber keine größere LichtLEISTUNG.
Um eine Fläche gleichmäßig auszuleuchten hilft aber keine Linse, da die Leuchtdichte der Led’s natürlich von der Abstrahlrichtung abhängen, also die Leuchtdichte Winkelabhängig ist. Und zwar sehr stark vom Typ der LED abhängig. Das mit einer Linse zu korrigieren, ist wohl was für SEHHHRRR Fortgeschrittene.oder für jemanden, der Vater und Mutter erschlagen hat. Hilft eigentlich nur probieren - korrigieren - probieren - …
Am einfachsten geht es deshalb mittels einer Streuscheibe und genügend Abstand. Wird zum Beispiel bei Hintergrundbeleuchtung für LCD-module so gemacht. Und wenn die Fläche größer wird, nimmt man eben viele kleine (SMD-) Led’s im Raster angeordnet. Oder ein bis zwei Glühbirnchen in einem Reflektor und auch wieder eine Mattscheibe davor. Dann braucht man aber mehr Abstand zur Leuchtfläche als bei mehreren Led’s.
Axel
bei den LED handelt es sich um SMD Bauteile, deswegen keine eingebaute Linse. Desweiteren sind die Bauteile fix. Mir geht es darum den hellen Punkt in der Mitte der LED zu einem Strich zu verziehen. Ich denke das geht wenn ich den Punkt im Brennpunkt einer Linse (als Balken ausgeführt da mehrere LED) anordne. (Einen transparenten Kunststoff mit Diffusor möchte ich auch nicht verwenden da dieser Licht schluckt.)
Gruß
Stefan
Hallo,
das ist zwar schon etwas mehr Erklärung, führt aber immer
noch nicht zum Ziel.
bei den LED handelt es sich um SMD Bauteile, deswegen keine
eingebaute Linse. Desweiteren sind die Bauteile fix. Mir geht
es darum den hellen Punkt in der Mitte der LED zu einem Strich
zu verziehen.
Ich denke das geht wenn ich den Punkt im
Brennpunkt einer Linse (als Balken ausgeführt da mehrere LED)
anordne.
Ich glaube, Du bist da im Irrtum. Brennpunkt heißt das, weil’s
eben ein Punkt ist und keine Linie. Natürlich kann man die LED
nebeneinander in Linie anordnen. Wenn die Linie in der Ebene
des Brennpunktes liegt, dann sieht man eben die Abbildungen
der Chips auch auf einer Linie und von innen nach außen auch
noch mit sich ändernder Schärfe.
Man kann natürlich auch eine unscharfe Abbildung machen, so daß
alles etwas verwischt wird. Bei einer einzigen Linse müßte
die aber ziehmlich groß sein. Diese Abbildngen bleiben aber
immer rel. inhomogen oder sie machen eine sehr große Divergenz.
Das ist Prinzipbedingt so, weil die
LED-Chips hinreichend klein sind (Punktstrahler) und die
LED-Strukturen (Chip als kantenstrahler, Reflektor und Bonddrähte) in sich selbst sehr inhomogen abstrahlen.
Sonderlösungen, die die Inhomogenität einigermaßen ausgleichen,
sind nur durch völlig irreguläre Optiken zu realisieren,
die dan genau auf die Abstrahlcharakteristik der LED angepasst
werden müßten (Spezialanfertiung).
(Einen transparenten Kunststoff mit Diffusor möchte
ich auch nicht verwenden da dieser Licht schluckt.)
Natürlich schluckt ein Diffusor etwas Licht. Da gib’s aber
Varianten, die eine Transmission von 80-90% haben, also nicht
merklich Licht „verschlucken“ (absorbieren).
Ich habe mal Muster von Holographischer Diffusorfolie
ausprobiert. Die macht keine merkliche Dämpfung und man kann
die Abstrahlwinkel der Folie zwischen weniger als 5° bis über 30°
frei wählen (Das Zeug ist aber nicht bilig, bei SMD-LED aber
sicher noch bezahlbar).
Aaaaabbbbbbeeeeeerrrrr, jeder Diffusor soll ja das Licht
eben diffus abstrahlen, also über einen größeren Raumwinkel
verteilen. Damit wird logischer Weise die Licht-Leistung
pro Flächeneinheit mit quadratischer Funktion kleiner.
Was das Breitziehen in eine Richtung betrifft, dafür sind
z.B. Zylinderlinsen geeignet. Solche Dinger werden z.B. benutzt
um die Strahdivergenz (ca. 1:5) von Laserdioden auszugleichen.
Gruß Uwi