High power LEDs als Punktlichtquellen einzeln ansteuern

    High power LEDs als Punktlichtquellen einzeln ansteuern

    Hallo zusammen,

    ich möchte gerne mehrere Aufnahmen (per Digitalkamera) von ein und derselben (statischen) Szene machen. Zwischen den einzelnen Bildern soll sich nur die Position der Lichtquelle ändern. Zudem wäre es wünschenswert zu erreichen, dass sich die Lichtquelle möglichst wie eine ideale Punktlichtquelle verhält. Falls sich nun jemand fragt, wozu man so etwas gebrauchen kann, einfach mal nach photometric stereo suchen.

    Einen Prototypen habe ich mir mit 'superhellen LEDs' von Pollin (keine High Power, also ca 20 mA) schon gebastelt. An 5V angeschlossen werden 8 Stück davon, jeweils mit Vorwiderstand, von einem ULN2803A getrieben. Um eine möglichst gleichförmige Beleuchtung zu erhalten habe ich die Köpfe der LEDs abgeschliffen. Für jede Aufnahme wird natürlich immer nur eine LED aktiviert.
    Ein kleines Problem ist die erreichte (bzw. nicht erreichte) Helligkeit. Um vernünftige Bilder zu erhalten muss schon eine relativ lange Belichtungszeit gewählt werden. Aus diesem Grund überlege ich den Aufbau mit High Power LEDs zu perfektionieren. Sicher können die Experten hier mit einigen Tipps helfen unnötige Fehler zu vermeiden.

    Zum einen wäre zwar etwas mehr Helligkeit schön, allerdings benötige ich nicht gleich einen Stadionscheinwerfen (Abstand von der Lichtquelle zum Objekt sind nur ca 10-20cm). Zum anderen möchte ich ja möglichst ideale Punktlichtquellen haben. Vielleicht gibt es ja schon fertige LEDs für diesen Zweck, da ich doch ein wenig Hemmung habe die teuren High Power LEDs abzuschleifen.
    Über Empfehlungen zu spezifischen LEDs würde ich mich sehr freuen.

    Ein anderer Aspekt ist natürlich die Stromversorgung. Für die High Power LEDs werden ja in der Regel Konstantstromquellen eingesetzt. Interessant wäre es für mich zu wissen ob ich für jede LED eine separate KSQ benötige? Da ja sowieso immer nur eine Lichtquelle aktiv ist, wäre es evtl möglich mit einer gemeinsamen KSQ für alle LEDs auszukommen.
    Tatsächlich habe ich auch überlegt der Einfachheit halber ganz normale Vorwiderstände zu verwenden. Hat das irgendwelche weiteren Nachteile als einfach nur sehr ineffizient zu sein und die ganze Leistung (Vref - VLed) * ILed am Widerstand zu verbraten? Für mich wäre das nicht so wahnsinnig wichtig, da die LED ja nur kurz für die Aufnahme an sein wird.

    Vielen Dank fürs Lesen, ich würde mich über Antworten sehr freuen!
    Ja HP LEDs solltest du besser nicht "abschleifen" weil die nicht eingegossen sind und du quasi sofort den Bonddraht beschädigen würdest.

    Es gibt aber auch Mid-Power LEDs. Die liegen zwischen HP und den typischen 20mA LEDs. Teste da doch mal.

    led-tech.de/de/Leuchtdioden/0.…wer-LED-LT-1026_1_86.html

    oder 10mm 5 Chip LEDs aus china/ebay.

    oder 1 Watt LEDs (NoName weißes Gehäuse gibts bei ebay) einfach nicht voll bestromen.

    Für deine Zwecke sollte das ausreichen und nicht zu teuer.

    HP LEDs strahlen ca 120° ab, wenn du einen engeren Winkel willst kannst du mit Linsen oder Reflektoren arbeiten und da einen draufstecken. Gibt alle möglichen Winkel.

    Da es bei dir ja eh kein langfristiger Einsatz ist und alles mobil würde ich einfach entweder AA Batterien ( da gibts entsprechende GEhäuse z.B beim Conrad) und kleinen Vorwiderstand pro LED nehmen. Oder noch einfacher 9V Block und auch Widerstand davor.



    I love Ostars and Samsung MID-Power LEDs

    Rechtliches zu LEDs im KFZ
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    Der LED-Dauertest
    Larkin hat schon viel wichtiges gesagt,
    ein paar Gedanken und Anmerkungen von mir dazu:

    - Linsen/Reflektoren sind kontraproduktiv zur punktuellen Idee, die Lichtquelle wird flächiger
    - HP-LEDs brauchen generell gute Kühlung, also Kühlkörper. ABER, wenn bei deiner Anwendung nur sehr kurz Strom fliesst, reichen imho Starplatinen aus, um die kurzzeitig anfallende Wärme abzuleiten. Bitte wirklich nur wenige Sekunden maximal, und dann abkühlen lassen - dann kannst du auch mal 700mA und mehr durch eine passende LED jagen.
    - auch ich würde in deinem Fall Vorwiderstände (1 pro LED) den KSQs vorziehen. Kosten & Nutzen ...
    - Eine sehr stabile Spannungsversorgung, ein Multimeter und elektr. Grundkenntnisse sind zu empfehlen - grade wenn du im Grenzbereich der LEDs arbeiten möchtest, was ich dir durchaus empfehle wegen der Lichtausbeute, ist ein minimal zu kleiner Vorwiderstand oder ein einmaliges "länger-als-paar-Sekunden-leuchtenlassen" oft der Tod der LED, oder zumindest deren schleichende Degeneration
    Wenn du punkförmiges Licht benötigst, würde ich COB's, das sind Multichip LEDs links liegen lassen. Die XP-G2 Serie halte ich dafür für besonders geeignet. Tu dir einen Gefallen und kaufe die LEDs gleich auf Platinen. Ohne Erfahrung möchtest du dieses "Vogelfutter" nicht löten :P
    Kleine Kühlkörper empfehle ich dringend auch beim Betrieb von nur ein paar Sekunden! Die Starplatinen reichen bei Maximalleistung bestenfalls für einen kurzen Blitz (der dann auch der Letzte sein könnte). Für ein paar Sekunden zum Testen der Ausleuchtung reichen kleine Chipsatzkühlkörper, wie man sie von alten Mainboards vom Chipsatz schlachten kann, vollkomen aus. Du kannst an einer Konstantstromquelle mehrere LEDs in Serie betreiben. Guck ins Datenblatt, wie viele LED Chips in einem Gehäuse sitzen. Bei der XP-G ist das Einer, was als Punktlichtquelle auch gewünscht ist. Damit hast du eine Flusspannung von ca. 3,5V. Bei einer KSQ ist im Datenbaltt die min. u. max. Anzahl der in Reihe zu schaltenden LEDs oft angegeben, bzw. die min und max. Spannung. Wenn da z.B. max. 39V angegebn sind, kannst du 10 weiße LEDs in Reihe daran betreiben. Bei KSQ's, die man selber mit einer Kleinspannung versorgen muß, kommt es darauf an, ob es reine Buck, also Abwärttstypen sind, oder kombinierte Buck/Boost Typen. Die gängigen Stepdown können benötigen ca. 3V mehr Betriebsspannung, als die Summe der Flusspannungen. z.B. bei 24V kannst du dann 6 LEDs in Reihe schalten. Eine möglichst hohe Betriebsspannung hilft also mit möglichst wenigen KSQs auszukommen. Dabei muß man aber auch die maximale Betriebsspannung der KSQs im Auge behalten. Oft sind das 40V. Bei der Verwendung als Fotoblitz solltest du auch die Farbtemperatur und den CRI im Auge behalten. Auch dort ist CREE der Vorzug zu geben, da die LEDs sehr fein selektiert werden und außerdem die Ermittlung dieser Parameter bei Betriebstemperatur erfolgt, was andere Anbieter meist bei 25°C tun ;)

    Gruß Gerald
    Für die Jüngeren: Led Zeppelin ist KEIN beleuchtetes Luftschiff! :D
    Vielen Dank für die schnellen Antworten, ihr habt mir schon sehr viel weiter geholfen. Insbesondere bin ich mir jetzt sicher, dass eine Lösung mit KSQ überdimensioniert wäre.

    Bezüglich der Linsen/Reflektoren sehe ich das wie Lichtgestalter, die sind wohl eher kontraproduktiv. Ich will schließlich einen breiten und möglichst gleichmäßigen Abstrahlwinkel. Alternativ überlege ich einfach eine Lochblende vor die LED zu platzieren, allerdings muss sie dann wirklich sehr hell sein, damit noch genug Licht durchkommt.

    Die Kühlung ist eventuell leicht zu lösen indem ich die LEDs auf Aluminium klebe, ähnlich zu diesem fdm-ware.de/Ringlicht/. Natürlich wären bei mir die LEDs nicht alle in Reihe geschalten sondern einzeln ansteuerbar.

    Ich denke ich muss mich jetzt erst noch einmal ein wenig zu den verschiedenen erhältlichen LEDs schlau machen. Auf den ersten Blick gefällt mir die folgende ziemlich gut:
    conrad.de/ce/de/product/180869…detview1&rt=detview1&rb=1
    Ne, lass die Finger von diesen Avago LEDs.

    pro: halbwegs billig

    contra:
    - billig ;) , aber überteuert beim blauen C
    - viel zu grosse Leuchtfläche im Vergleich zu zB. Cree XP-G
    - nur 49lm laut Datenblatt
    - schwer auf Kühlplatine/-Körper zu befestigen im Vgl. zu Starplatinen
    - anspruchsvoll zu löten, die Plaste schmilzt ziemlich schnell weg
    - Farbtemperatur angegeben mit 4000K bis 10000K - ja was denn nu?
    Ha, da war schon jemand schneller! ;)
    Für Avago spricht, das es Markenware (ehemals HP) ist.
    Das blaue C ist quasi die Elkektronik-Apotheke und hat entsprechende Preise.
    Guck dir mal den Distributor TME an. Hauptsitz ist Polen, die haben aber auch ein Auslieferungslager in Deutschland. Dementsprechend moderat ist das Porto. Preise sind gut und das Angebot ist riesig. Ich habe dort schon mehrfach bestellt und durchweg gute Erfahrungen. Wenn es was Exotisches sein muß, dann lehnt sich ein Blick auf Digikey und Mouser. Da lohnt es sich, Artikel für 65, waren es Dollar oder Euro? (AGB lesen!) zu bestellen, da ansonsten über 20 Euro oder Dollar Porto anfallen! Dazu kommt dann noch die Mehrwertsteuer und ggf. Zoll. Das Zeug ist aber nach 2 Tagen per UPS aus Übersee da :thumbup:
    Wenn man bestimmte Binnings oder Farbtemperaturen will, ist das meist die einzigste Chance, als Privatmann da halbwegs günstig dranzukommen.
    Was sich noch recht gut verarbeiten läßt, sind Lamertian-Strahler. Allerdings ist diese Geäusebauform aus den Anfängen inzwischen fast ausgestorben, im Vergelich zu anderen Bauformen signifikant teurer, oder hauptsächlich bei irgendwelchen exotischen Fernost-Herstellern nur noch erhältlich. Diese Lamertian-Strahler habe ich nicht so ganz spezifikationskonform direkt mit Wärmeleitkleber auf Al-KK gepappt und die Anschlussbeine ca. 1mm hochgebogen, Kabel angelötet und Schrumpfschlach über die Lötstellen gezogen.

    Gruß Gerald
    Für die Jüngeren: Led Zeppelin ist KEIN beleuchtetes Luftschiff! :D
    Wow, vielen Dank für die rege Beteiligung!

    Tatsächlich brauche ich mehrere Punktlichtquellen (mindestens 8 Stück). Außerdem habe ich mich wohl mißverständlich ausgedrückt, mit Punktlichtquelle meine ich eine (unendlich kleine) Kugel welche in alle Richtungen gleichmäßig abstrahlt. In der Praxis reicht allerdings eine Halbkugel, da mir egal ist, wie die Lichtquelle nach hinten strahlt.

    Sind die Avago LEDs jetzt wirklich so schlecht oder kann man die zur Not nehmen? Mit den 49lm dürften sie sicher immer noch viel heller sein als die die ich momentan verwende. Für mich sehen die nicht so schwierig zu löten aus. Bezüglich der Größe der Leuchtfläche und Farbtemperatur hat Lichtgestalter natürlich Recht, aber irgendwo müssen die billigen LEDs natürlich Nachteile haben. Andere LEDs waren immer direkt viel teurer, und wenn die dann noch auf einer Star-Platine befestigt sind geht der Preis richtig hoch (Reflow löten wollte ich jetzt eigentlich vermeiden, habe ich noch nie gemacht). Ansonsten wären die folgenden vielleicht eine gute Alternative (ja schon wieder bei der Apotheke :rolleyes:) :
    conrad.de/ce/de/product/182785…T-A1-0000-000551?ref=list
    'N Abend...

    Superluminal schrieb:

    Kleine Kühlkörper empfehle ich dringend auch beim Betrieb von nur ein paar Sekunden! Die Starplatinen reichen bei Maximalleistung bestenfalls für einen kurzen Blitz (der dann auch der Letzte sein könnte).

    Nö, die reichen schon ein bißchen länger. Eine 20-mm-Alu-Starplatine mit 1,6 mm Dicke besteht aus 1,2 Gramm Alu. Aluminium besitzt eine Wärmekapazität von 896 J/kg/K. Also kann ich ganze 30 Sekunden lang eine LED mit 700 mA betreiben, bis sich die Platine von 20 auf 80 °C - was ich noch für zulässig halte - erwärmt hat.
    结局很近。