LED Lichtverlust berechnung Rundstab

    Hallo,
    ich bin ganz neu in diesem forum und jetzt schon sehr gespannt auf eure antworten!
    da ich immer mehr mit licht arbeite freue ich mich besonders mich jetzt hier angemeldet zu haben ;)
    ich bin selbstständiger holzhandwerker mit vielen unterschiedlichen handwerklichen interessen und habe nebenbei mit dem bau von lampen begonnen.
    dadurch habe ich natürlich auch angefangen mich mit leds auseinanderzusetzen...


    ich habe folgende, sicher nicht neue idee bzw. gedankenexperiment.


    ich möchte mit einer led durch einen gebogenen plexi-rundstab (sagen wir idealerweise zwischen 8 und 12mm dicke, ca. 60cm lang ) licht durchschicken, so dass dieses am ende wieder austritt und in einen reflektor strahlt.
    den aufbau stelle ich mir als fast ahnungsloser lichtlaie in etwa so vor . die led leuchtet in eine linse, diese bündelt das licht so gut es geht in einen paralellen strahl, dieser geht an einem ende in den plexistab und tritt am anderen wieder aus, wo er von einer weiteren linse wieder gestreut wird.


    meine fragen sind jetzt:
    funktioniert das vom prinzip her?
    geht durch das plexi arg viel licht verloren?
    wird das licht in der farbe verfälscht?
    gibt es andere transparente alternativen zum plexi?
    welche art led würdet ihr empfehlen?
    ich freue mich über antworten und wenn jemand was mit holz wissen will, immer fragen ;)

    Willkommen :)
    Nur um deiner Begeisterung direkt einen möglichen Dämpfer zu verpassen: Hast du dich auch mit der WEEE-Richtlinie auseinander gesetzt? Gerade wenn du Unikate oder (wegen des Holzes) schwere Leuchten bauen willst, wird das richtig teuer.


    Zitat von hmpf

    funktioniert das vom prinzip her?

    Im Prinzip ja. Durch die unterschiedlichen Brechungszahlen von Plexiglas und Luft kannst du dir sogar die Linse sparen, wenn du mit der LED nah genug an den Strab dran gehst. Ich Im Prinzip bastelst du dir einen schlechten Lichtleiter, wie er auch zur Übertragung von Signalen bei Glasfaser etc. verwendet wird. Für deine reine Beleuchtung müsste das aber ausreichen.

    Zitat von hmpf

    geht durch das plexi arg viel licht verloren?

    Arg viel ist sehr relativ. Genaue Zahlen hängen unter anderem von der Länge und der Art des Plexiglases ab (da gibt es mehrere übliche). Bei kurzen Stücken müssten Ein- und Austrittsverluste der größte Faktor sein, ich würde mal aus dem Bauch heraus auf 10-20% tippen.

    Zitat von hmpf

    wird das licht in der farbe verfälscht?

    Nicht sichtbar. Die Lichtqualität (Stichwort CRI) wird leiden, aber eine andere Farbe wirst du mit dem Auge nicht sehen.

    Zitat von hmpf

    gibt es andere transparente alternativen zum plexi?

    Das kommt drauf an wie du es definierst :) Plexiglas ist eigentlich die Markenbeschreibung eines einzigen Herstellers (Evonik) - wird aber im Sprachgebraucht für allerlei "Acrylglas"-Arten genutzt.

    Zitat von hmpf

    welche art led würdet ihr empfehlen?

    Du hast uns noch nichtmal gesagt wieviel Licht da überhaupt raus kommen soll :) Woher sollen wir da eine LED empfehlen?

    hallo fakrae, wow, besten dank für die schnell fundierte antwort!


    die weee richtlinie war mir tatsächlich neu, aber im grunde kann ich das nur begrüßen (auch wenn ich mir gerade nur den wiki artikel durchgelesen hab.)
    der umgang mit rohstoffen, gerade mit den endlichen ist, nun ja, im gesamten gesehen einfach nur dumm! ich finde das am ende der laufbahn eines produktes nicht dessen ende stehen darf, sondern das das produkt so gebaut sein muss, das es zumindest wiederverwertet werden kann. bis auf den trafo und das led wäre das ja auch der fall.
    schließlich baue ich die lampen weitestgehend aus schon recycleten teilen. so wie vieles andere auch.
    die meißten meiner arbeiten in dieser hinsicht sind bis jetzt unikate im eigenen privatgebrauch. aber so nach und nach kommen immer mehr ansehnliche stücke dabei heraus ;)
    wenn es tatsächlich einmal in richtung vermarktung gehen sollte, kommen neben dem weee ja auch noch tüv, ce, gs usw. dazu. dann bin ich warscheinlich ersteinmal 10000€ los, nur um das produkt marktfähig zu haben. solange das aber nicht ist, bastel ich weiter an meinen prototypen ;)


    danke für die bestätigung, das es im prinzip funtionieren müsste.
    die verluste die du geschätzt hast ensprechen ungefähr dem was ich mir auch dachte. soweit für mich voll ok.
    die lichtfarbe werde ich wohl einfach testen müssen, evtl. kann ich im bedarfsfall mit dem reflekror am ende noch wetwas herausholen.
    alternativen zu plexi: gut, das war nicht präzise genug ausgedrückt, ich lerne ;)
    gibt es alternatives rundstabmaterial, welches von der seite ebenso transparent wie acrylglas ist (transparenz ist aber kein muss) und auch licht gut leitet.
    es geht im grunde darum das leuchtmittel im sockel z.b. einer nachttischlampe unterzubringen, dann kommen die ca. 60 cm plexistab und oben dann das licht heraus...
    der gedanke kam auf, weil mich die kabel immer nerven ;)
    so würde es oben leuchten, ohne das ein kabel hinführt.. war das verständlich??
    nun, zur lichtkraft. wenigstens als leseleuchte oder schreibtischleuchte sollte es ausreichend licht bringen.
    da der sockel schwer werden soll, wegen kippsicherheit usw. würde ich mir an der drehbank einen kühlkörper aus alu oder stahl drehen und auch ein starkes (heißes) led verwenden können.
    die standart leds mit fassung usw. (von ebay usw.) waren mir immer zu klobig, bzw. zu schwach. deshalb dachte ich an eine eigene lösung, mit eben dem kühlkörper unten mit led darin.
    damit das plexi nicht schmilzt oder zu heiß wird dachte ich an die linse und einen abstand zwischen led und plexi. oder gibt es leds die das licht direkt quasi paralell abstrahlen und in den stab schicken können. leider habe ich noch gar keine erfahrung mit eigenbau led lösungen, da ich bis jetzt alles mit den fertigen systemen realisieren konnte.


    die hauptfrage nun, welche leds könnten zum einsatz kommen?


    so, das war viel text und wieder viele fragen. wenn ich mich kürzer fassen soll, bitte gerne bescheid sagen!
    vielen dank ersteinmal

    Tüv, gs, ce, usw. - das ist eigentlich entweder unnötig/freiwillig (TÜV glaube ich) oder muss nicht geprüft werden (CE bspw) - und daher kein großer Kostenfaktor. WEEE aber dann doch schon (als ich mich vor 2 Jahren mal damit beschäftigt habe, waren da Zahlen von mehreren Hundert Euro pro angemeldeter Bauart fällig und mehrere hundert Euro als Mindestbeitrag für die Entsorgung -.-")


    Was meinst du mit Lichtfarbe und Reflektor? Die haben nichts miteinander zu tun :D


    Wenn das Ziel ist, Licht zu leiten (und nicht zu verteilen) kenne ich nur Acrylglas und normales Glas. Zum Verteilen gäbe es "Endlighten", als Idee für spätere Laserschwert-Leuchten :D
    Transparent ist übrigens tatsächlich eher ein Muss. Je weniger Transparenz, desto inhomogener die Oberfläche - und je inhomogener die Oberfläche, desto mehr Licht "verlierst" du auf dem Weg (verlieren ist das falsche Wort - es wird nicht vernichtet sondern eben seitlich ausgestrahlt/gestreut)


    Als LED in der Richtung würde ich mir mal die Cree XM-L2 anschauen, oder auch die MK-R oder die XP-G2. Wenn du mehr Licht brauchst vielleicht einen COB? Wobei ich die selbst nicht im Überblick habe.
    Wenn du keinen Reflow-Ofen hast, dann wäre eine LED auf Sternplatine das komfortabelste - ansonsten müsste man etwas mehr Aufwand mit alten Ofenplatten oder ähnlichem treiben (wobei mir da das Lehrgeld für die LEDs zu teuer wäre)


    Wenn sich LED und Plexi nicht berühren, dann schmilzt da (bei deinen Leistungen) auch nichts. Ein Millimeter reicht hier aus (LEDs haben kaum nennenswerte Wärmestrahlung, deswegen reicht vermutlich sogar 0,1mm - das ist nur zu schwer zu verarbeiten :D ).
    Parallele Abstrahlung haben LEDs nicht. Hierzu bräuchtest du einen Laser - und das bringt dann andere Probleme mit sich. Der Plexi-Stab selbst dient aber schon etwas als Bündelung. Wenn du dazu mehr wissen willst, schau dir an wie Glasfaser funktioniert - das Prinzip ist gleich, nur nicht so stark optimiert (die Optimierung bei Glasfaser hat nicht das Ziel Verluste zu vermeiden sondern Laufwege/Laufzeiten auszugleichen, das ist bei dir aber egal)

    super, danke für deine antworten!


    ich glaube die cree xm-l2 würde reichen. der hohe abstrahlwinkel wäre ja nicht schlimm, wenn ich mit dem acrylglas dicht an die led kann.
    da es mit einem acrylglasstab funtionieren würde, werde ich wohl auch dabei bleiben, zumal er sich super biegen lässt.
    vielen dank für die schnellen antworten! ich meld mich wenn ich weiß wie man so eine led verbaut ;)
    du hast mir super geholfen!!

    Hallo,
    ich habe ein paar Hinweise und Bedenken.
    Das Einkopplen von Licht in einen Akrylstab ist an sich nicht schwierig. Man muß nur die LED dicht an die polierte Grenzfläche (Stirnfläche) heran bringen.


    Allerdings ist der Abstrahlwinkel der LED schon ein Problem. Die Lichtleistung in dem Stab kann so wie du dir das vorstellst, nur durch Totalreflektion erfolgen.
    Dazu darf der Eintrittswinkel aber nicht zu steil sein, sonst tritt das Licht auch gleich wieder seitlich aus dem Stab aus.
    Auch jeder Kratzer sowie auch Verschmutzungen auf der Oberfläche werden dazu führen, das an dieser Stelle Licht austritt.
    Für eine Lampe, an die man normal nicht ran kommt (Decke) wäre das unkritisch, aber bei einer Tischlampe ....?
    Dazu kommt, dass du ja den Acrylstab biegen willst. Auch im Bereich der Biegung kann es zu Lichtaustritt kommen, weil der Winkel für die Totalrefl. zu steil wird.


    Ich rechne deshalb schon mit etwas höherer Verlusten. Wenn du ca. 50% am anderen Ende wieder raus bekommst, dann wäre das schon gut.


    Aber LED lassen auch andere Konzepte zu. Natürlich müssen HP-LED gut gekühlt werden, aber da gibt es auch verschiedene Möglichkeiten.
    Deshalb kann man auch darüber nachdenken, die LED dahin zu setzen, wo man das Licht haben will.
    Die Kühlung kännte z.B. auch mit einer Heatpipe erfolgen, die man auch in einem Edelstahlröhrchen führt.
    Gruß Helles Licht

    Ich frage mich gerade, warum überhaupt mit einem LWL gearbeitet werden soll? Aus optischen bzw. Designgründen?
    Ansonsten wäre auch eine LED mit entsprechender Linse denkbar, welche dann direkt zum Reflektor strahlt. Auch denkbar und mit mehr gestalterischen Möglichkeiten: Die LED strahlt erstmal in einen Parabolspiegel und von dort zum Reflektor.

    hallo, vielen dank für eure antworten!


    jetzt schreib ich das hier zum dritten mal, nur weil mein touchpad nicht ausgeschaltet war und diese mistkiste hier beim buchstaben löschen eine seite zurückgegangen ist
    aaaaaaaaaaaaaaaaaarghhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhhnhmpf


    na ja, jetzt wirds kürzer weil sauer ;)


    @Banalensplit
    der lwl ist hauptsächlich aus designgründen, konkret geht es sogar um die lampe in meinem profilbild. der glasschirm ist aus einer alten stalllampe, dadurch kam ich darauf das es schön wäre, wenn der stiel auch aus transparentem material wäre... außerdem wäre das mit dem kabel verklemmen oben nicht so knapp und ich könnte eine bessere led verwenden und hätte platz für den kühlkörper.
    die idee mit linse und spiegel finde ich aber für andere projekte sehr inspirierend!


    @HellesLicht
    um das austretende licht zu minimieren, dachte ich an eine linse die das licht "parallel(er)" bündelt und dann erst in den stab schickt. vielleicht wäre ein "faserigeres" material aber besser um in den kurven nicht so viel licht zu verlieren. gibt es so etwas auch in transparent?
    eine andere, vielleicht auch total blöde idee kam mir gerade in den sinn. wenn ich das plexi auf der drehbank verdrille, also in sich verdrehe, dann außen wieder schleife und poliere und erst dann biege, leitet es dann besser und gerichteter? licht leitet doch auch besser durch wasser, wenn es in bewegung(wellenform) ist. im verdrillten stab würde ja eine art langezogene spiralenstruktur entstehen.. oder ist das grober unfug? ;)
    das mit den kratzern an der oberfläche ist natürlich doof, da hast du ganz recht.
    was würde denn passieren, wenn ich den sauberen, polierten stab lackiere?? ignoriert das licht die materialien und beleuchtet auch die kratzer im lack, oder erkennt es die oberfläche des plexis als barriere an? eine andere möglichkeit wäre vllt noch den stab erst zu mattieren und dann mit klarlack zu lackieren, so das das licht sich schon an der mattierten fläche bricht und kratzer im lack nichts mehr machen. ?????
    das mit den heatpipes finde ich auch sehr interessant, da man nicht so einen fetten kühlkörper braucht...


    so, jetzt mach ich was, was ich eigentlich auf keinen fall machen wollte und stell noch einen link zu der völlig unfertigen und fast leeren homepage von meiner freundin und mir rein.
    aber man kann die lampe sehen um die es mir gerade konkret geht. also nicht auf die homepage gucken sondern auf die lampe ;)


    http://maxluzi.de/glaslampe


    herzlichen dank euch allen schonmal
    gruß, max


    Hallo,
    du hast etwas naive Gedanken zum Thema Optik.
    Die beste Lichteinkopplung bekommt man, wenn man die Übergänge Festköper-Luft vermeidet, z.B. indem man die LED mit einem transparenten Kleber oder Gel direkt an das Acryl koppelt .


    Jeder Übergang hat an der Grenzfläche ca. 4...6 % Verluste, sofern man keine speziellen Oberflächen mit Entspiegelung nutzt. Mit zusätzlichen Linse hat man noch 2 weitere Übergänge. Ob das viel bringt?
    Das mit dem verdrillen und wieder schleifen des Acryl halte ich tatsächlich für Unsinn. Die Transparenz des Materials kann eigentlich nur schlechter werden.


    Oberflächenbeschichtungen können unterschiedliche Effekte haben.
    Sofern man annimmt, das der Brechungsindex der Beschichtung etwa gleich dem Acryl ist, wird man die Grenzfläche Festkörper-Luft nur weiter nach außen legen.
    Ein Klarlack wird auch kaum eine bessere Kratzfestigkeit haben, als das Acryl selbst.


    Nicht hochtransparente Lackierungen werden genau den gegenteiligen Effekt haben. Statt der Totalreflektion wird das Licht absorbiert.


    Statt dem massiven Arcyl könntest du Faserbündel aus flexiblen LWL (z.B. POF) nehmen. Aber auch da hat man Verluste, auch schon wegen dem Füllfaktor im Bündel.


    Hier noch paar Links auf meine Lampen:
    http://uwiatwerweisswas.schmus…/79_EdelstahL-Lampe_3.JPG
    http://uwiatwerweisswas.schmus…V2A-Schreibtischlampe.JPG
    http://uwiatwerweisswas.schmus…LAMPE/66_Lampe_An.JPG</a>
    http://uwiatwerweisswas.schmus…wi/ELEKTRONIK/LED_LAMPEN/
    Gruß Helles Licht

    ok, danke. ich hab tatsächlich etwas naive gedanken in dieser hinsicht, was wohl daran liegt das ich mich einfach noch kaum bis gar nicht damit auseinander gesetzt habe ;)
    na ja, was nicht ist das kann noch werden..


    ich werde mir jetzt einfach mal ein paar laufmeter acrylstab kaufen und das ganze ein wenig in der praxis testen.
    als led werde ich eine Cree XM-L2 verwenden, mal sehen ob ich einen für mich passenden flachen kühler finde.
    die led dann ohne linse möglichst nah am plexi montieren und dann einfach mal probieren.
    transparent wär natürlich toll, aber die kratzempfindlichkeit muss ich testen, vielleicht lassen sich die kratzer ja auch einfach wieder weg polieren.
    vielleicht bin ich ja auch mit der lichtausbeute eines mattierten stabes zufrieden, dann leuchtet der stiel halt mit. mal sehn
    das mit dem verdrillen ist warsch. wirklich käse... war auch nur ein spontaner gedanke.
    falls das mit dem mattieren zufriedenstellend ist, werd ich mal einen guten 2k lack drüber machen, das licht dürfte sich ja an der mattierten stelle brechen und somit würden leichte kratzer im lack verzeihlich sein.
    oha, schon nach 8 ;) ich muss jetzt mal dringend in die werkstatt...
    vielen dank euch und ich melde mich wenn ich die ersten (miss)erfolge zu verzeichnen habe
    top forum hier, bin jetzt schon süchtig
    #
    max

    Hallo,
    wenn du die Oberfläche mattierst, dann tritt natürlich Licht aus.
    Wenn du die mattierte Oberfläche lackierst, wird die Mattierung dadurch quasi wieder aufgehoben.
    Der Effekt ist ähnlich wie ein Fettfleck auf Papier. Durch die homogene Durchfettung wird das Papier transparent.


    Probier es am besten mal aus.
    Zur Einkopplung von Licht empfehle ich mal folgenden Versuch:
    Mache eine kleine Bohrung in der Größe der Linse und kopple die Linsenoberfläche
    direkt mit einem transparenten Gel oder Fett (z.B. Siliconfett) an das Acryl.
    Gruß Helles Licht