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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Steigerung der Leuchtkraft einer LED


Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Hi,

mal eine blöde Frage zu LEDs. Ziel ist es eine weisse LED (z.B. diese
hier: http://shop.dotlight.de/datasheets/LLW520120.pdf) so hell wie
möglich leuchten zu lassen. Ich habe sogar die Möglichkeit die LED zu
"kühlen" da sie in den Rumpf eines Modell-UBoots eingebaut werden
soll.

Frage: Wird die Leuchtkraft der LED höher, wenn ich sie (wie im
Datenblatt angegeben) mit hohen Strömen "pulse" ?

"Peak Forward Current 100mA bei (1/10 Duty Cycle, 0.1ms Pulse
Width)"

Gruß

UBoot-Stocki

Autor: Benedikt (Gast)
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Die mittlere Lichtmenge bleibt gleich, aber fürs Auge erscheint sie
heller wenn man sie pulsed. Du kannst auch etwas weiter gehen, aber
dann sinkt die Lebensdauer. Kühlen bringt nicht viel, da das LED
Gehäuse zu gut isoliert.

Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Hi,

"Die mittlere Lichtmenge bleibt gleich"

Das ist genau der Punkt. Da bin ich nicht sicher. Ich schiebe ja durch
den höheren Strom auch mehr Leistung in die LED.

Durch die nichtlineare Kennlinie kann die Gesamtleistung über die Zeit
ja höher sein ?! Lt. "Forward Current vs. Forward Voltage" im
Datenblatt nimmt die LED bei 20mA und 3,5Volt nach P=UxI 70mW Leistung
auf. Bei 4V werden es (geschätzt) 50mA sein. Das wären dann 200mW. Ich
muss also die 50mA nur ca. 35% der Zeit anlegen um dieselbe
Leistungsaufnahme zu haben wie im "100%-Fall" Wenn ich die 50mA jetzt
aber 50% der Zeit anlege, so hätte ich eine höhere Leistungsaufnahme und
wahrscheinlich auch eine höhere mittlere Lichtmenge ?!

Gruß

UBoot-Stocki

Autor: Thomas O. (Gast)
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Hallo,

also laut Datenblatt zieht sie bei 3,6Volt ca 20mA und gepulst darfst
du sie mit 100mA betreiben, leider ist das ja nicht linear schätze mal
das sie so bei 5-6Volt 100mA schluckt. Also mit 6 Volt betrieben max.
Impulslänge 0,1mSek dann aber 0,9mSek Pause.

Wenns richtig auffallen soll betreibe ich die Leds auch so z.b. bei
einer Alarm Led im Auto. Kannst ja den Impuls noch kürzer machen und
mit der Spannung noch weiter rauf gehen, LEDs kosten inzwischen fast
nichts mehr selbst die ganz hellen bekommt man inzw. bei eBay im
Hunderterpack für einen einstelligen € Betrag. Also taste dich ruhig an
die Grenze der Led ran und wenn sie hinüber ist gehste halt 20% zurück.

Autor: Stefan Kleinwort (Gast)
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Hier mal eine Linksammlung zum Thema LEDs:

http://www.misty.com/people/don/ledx.html

Hast Du schonmal was bei dotlight bestellt? Haben die irgendwelche
Mindestmengen oder sonstigen Konditionen?

Stefan

Autor: Martin Götzenberger (Gast)
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Hallo!
Wenn's wirklich hell sein soll:
Hast du dir mal die Lumileds von Luxeon angesehen? gibt's z.B. bei
Reichelt, Farnell... Bei denen sind halt schon mal 350mA Nennstrom. Die
Helligkeit kann man sich dann vorstellen.
Trotzdem wirst du tagsüber kaum was sehen. Ich hatte mal gelbe mit
5600mcd in 'nem Uboot verbaut, und nur in der Dämmerung einen
Lichtkegel gesehen.

OT
11.9 in muc?

servus,
Martin

Autor: Winfried (Gast)
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Ich nehme an, dass die mittlere Leistung an der LED ein Maximum nicht
überschreiten darf, wobei es egal ist, ob man das gepulst oder mit
Gleichstrom macht. Pulsung wird also keine Vorteile bringen. Kühlung
könnte was bringen. Bei normalen 5mm LED werden wohl 60mA noch ganz gut
möglich sein. Dann natürlich lange nicht die Lebensdauer. Viel höher
würde ich aber mit dem Strom nicht gehen.

Es könnte sogar sein, dass Pulsung Nachteile in Sachen Helligkeit hat,
weil der Wirkungsgrad bei hohen Strömen wohl geringer ist.

Winfried

Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Moin,

"Hast du dir mal die Lumileds von Luxeon angesehen?"

Ja, Ich brauche aber aus "Scale"-Gründen eine "normale" 5mm LED.
Ich habe gestern gesehn, dass  es inzwischen LEDs mit 800.000 mcd gibt.
Die brauchen dann 1000mA Strom und intensive Kühlung. Die sind aber
einfach von der Baugrösse her absolut ungeeignet.

"Es könnte sogar sein, dass Pulsung Nachteile in Sachen Helligkeit
hat,
weil der Wirkungsgrad bei hohen Strömen wohl geringer ist."

Hmmm ... Hat da jemand Erfahrungen ? Hat sowas schon mal jemand gemacht
?

Gruß

UBoot-Stocki

Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Hi,

hier noch das Datenblatt zur Info ...

http://shop.dotlight.de/datasheets/ds46.pdf

Gruß

UBoot-Stocki

Autor: Sven Müller (Gast)
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Das ist ein Thema über das sich dei gelehrten Streiten.
Luxeon sagt: Pulsen. Das bringt eine höhere Lichtausbeute, da die LEDs
zeit zum abkühlen hat.
Wir haben hier Messungen gemacht wo wir LEDs (Lumileds) gepulst und mit
konstantstrom betrieben haben. Den gepulsten LEDs wurde im mittel die
gleiche Leistung zugeführt wie denen mit Konstantstrom. Hier war der
ausgesandte Lichtstrom bei den gepulsten geringer.
Achte lieber darauf das du eine gute LED nimmst, diese gut kühl hälst.
Mal am Rande. Der Wirkungsgrad einer LED vergrößert sich wenn du sie
nicht mit Maximalstrom betreibst, also etwas überdimensionierst.

Autor: Eumel (Gast)
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Hallo,

Osram hat auch 1W LEDs. Diese "Dragon"-Bauform ist erheblich
handlicher als die der Luxeons

Autor: Axel (Gast)
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willst Du das Licht sehen oder zum Messen benutzen?
Hier spielt doch die Trägheit des Auges eine Rolle, oder?
War 'ne blöde frage...
Man soll das Uboot betsimmt unter Wasser von oben sehen, oder?
Vielleicht kann man die LED anstatt sie augenscheinlich dauerleuchten
zu lassen kurz blitzen lassen? Bein nicht abschneiden, wegens Kühlung.
Axel

Autor: Winfried (Gast)
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Ich würde auch die Osram Dragon empfehlen, ist ca 5.5x6.5 und flach wie
die Top-Leds. Siehe http://www.realstyles.de. Allerdings sollte man die
noch bündeln, weil breiter Abstrahlwinkel.

Übrigens, schaut nicht nur auf die mcd Angaben. Abstrahlwinkel ist
genauso wichtig. Eine LED mit 30Grad und 5000mcd bringt genau den
gleichen Lichtstrom, wie eine mit 15Grad und 10000mcd. Nur das bei
letzterer eben der Lichtstrom auf eine kleinere Fläche gebündelt ist.

Kühlung durch Pulspausen? Das ist glaube ich ein Denkfehler, insofern
die Pulsung schnell genug ist (z.B. 100Hz). Dann spielt nur noch die
mittlere Leistung eine Rolle. Mein Bügeleisen wird auch nicht kühler,
wenn ich es mit Pulsstrom betreibe, insofern die mittlere Leistung
identisch ist.

Pulsung macht dann Sinn, wenn man kurze Lichtblitze abschicken will,
die sehr hell sein sollen. Dann stimmt das mit der Kühlung auch.

Autor: anfänger (Gast)
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hallo leute!

hab da mal eben ne kleine frage am rande.

ich will die infrarot-led sfh484-2
http://www.alldatasheet.co.kr/datasheet-pdf/pdf_ko...
mit einem 50% dutycicle bei 56kHz pulsen (ist 50% für infrarot
datenübertragung überhaupt sinnvoll, oder sollte man das anders
einstellen? empfänger: tsop1756). ich will die led mit dem
maximal-möglichen strom pulsen. allerdings werde ich aus den
datenblatt-grafiken nicht ganz schlau. wie hoch darf der strom sein,
bei 56kHz (pulsdauer bei 50% 18µs)?

würd mich über eure hilfe sehr freuen!

mfg, anfänger.

Autor: anfänger (Gast)
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sorry, ich glaub der link ist mist. hier der funzt:

http://www.farnell.com/datasheets/3916.pdf

Autor: Axel (Gast)
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Auf Seite5:
Frequenz=56Khz tastverhältnis 1 zu 1 (50%)
T=17,8us tp=8,92us
200mA kann ich ablesen. Strom maximal 1,78 hoch-5 Sekunden ist im
Diagramm OHR00886 gerade so zu erahnen.
Hat aber nischt mitm Uboot zu tun ;->
Axel

Autor: anfänger (Gast)
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also da muss aber definitiv mehr als 200mA gehen. bei 100µs kann man ja
schon mit 1A pulsen (steht in der tabelle) und bei 10µs mit 2,5A. Ich
brauch also irgendwas passendes dazwischen :-)

oder verwechsel ich das ganze mit einem einzelnen puls?

Autor: MartinK (Gast)
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An Winfried
Eine 30 Grad LED mit 5000 MCD hat einen höheren Lichtstrom
als eine 15 Grad LED mit 10000 MCD. (Quadratische Gleichung)
Wie willst du das Licht einer Osram Dragon bündeln?
Ich glaube, bezüglich Lichtausbeute ist eine Luxeon mit Optik
die beste Wahl. Ich habe bei 20 mA eine 12000 MCD 5 mm LED mit
einer Luxeon + 10 Grad Optik verglichen. Die 5 mm LED sieht
richtig erbärmlich aus, obwohl die Leistung gleich ist.
Den Kunststoffreflektor einer Luxeon kann man an den Rändern
ruhig abschleifen. Bis 15 mm Durchmesser leidet die Helligkeit
kaum.

Autor: Winfried (Gast)
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@MartinK: Quadratische Gleichung dürfte es nicht sein, weil der
Lichtstrom zu einem Raumwinkel in Beziehung steht, nicht zur
ausgeleuchteten Fläche, wie Lux, das ist also schon in der Einheit mit
drin.  Damit dürfte es stimmen, was ich sagte.

Wenn du in Datenblätter schaust, bestätigt sich das auch, z.B. bei der
Agilent HLMP-CWxxx:

15 Grad: 5500mcd
30 Grad: 2500-3000mcd

Bündelung Osram: Entweder Parabolspiegel oder Linse oder beides.

Dein Vergleich Luxeon/LED ist interessant, ich werde da jetzt auch mal
Versuche mit machen. Hab mir ein Lux-Meter gekauft.

Winfried

Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Hi,

"Man soll das Uboot betsimmt unter Wasser von oben sehen, oder?"

Ja, es ist ein Forschungs-UBoot mit 10 Lampen. Die möchte ich auch
evtl. nutzen um die Umgebung des Bootes zu beleuchten zwecks Kamera
:-)

"Achte lieber darauf das du eine gute LED nimmst"

Woran erkenne ich eine gute LED ? Am Preis ?

"Übrigens, schaut nicht nur auf die mcd Angaben. Abstrahlwinkel ist
genauso wichtig. Eine LED mit 30Grad und 5000mcd bringt genau den
gleichen Lichtstrom, wie eine mit 15Grad und 10000mcd."

Hmmm ... Stimmt das ? Wenn die 10000mcd auf 15 Grad "gebündelt" sind
ist das doch heller wie wenn es 30 Grad sind ?!

Gruß

UBoot-Stocki

Autor: MartinK (Gast)
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An Winfried:
Ich glaube, meine Rechnung stimmt.

Lichtstärke (Candela) = Lichtstrom pro Raumwinkel

Wenn eine 15 Grad LED 10000 mcd hat, so kann ich daraus
den Radius des Lichtkegels in 1 m Entfernung ermitteln:
tan 7,5 = 0,13
Bei 30 Grad sind dies: tan 15 = 0,267, also ungefähr das
doppelte.
Die Fläche des Lichtkegels beträgt: r*r*pi
Wenn ich also den Radius verdopple, so vervierfacht sich
die Fläche. Aus 10000 mcd werden 2500 mcd.
In der Elektor 10/2003 stand ein interessanter Artikel
über LEDs und deren Leuchtstärke. Sie haben eine 20 und eine
50 Grad Nichia LED verglichen.
20 Grad: 6400 mcd Ausbeute 7,64 Lumen/Watt
50 Grad: 1800 mcd Ausbeute 13,25 Lumen/Watt
Daraus ergibt sich: (tan25/tan10)^2*1800 = 12588 mcd
6400 mcd ist also die Hälfte, weil der Wirkungsgrad mit
7,64 Lumen /Watt sehr niedrig ist.

Ich habe mal die Lichtstärke einer 5 mm LED und einer Luxeon
mit einer monokristallinen Solarzelle gemessen:
Stromstärke 24 mA
5 mm LED: 2,05 mA Solarstrom
Luxeon (batwing): 3,90 mA
Luxeon mit 10 Grad Optik: 2,86 mA
Die Lichtstärken sind also gar nicht mal so unterschiedlich.
Das Licht wird bei der Luxeon durch den 10 Grad Reflektor aber
sehr gut gebündelt. Rein subjektiv gesehen kommt mir daher die
5 mm LED absolut minderwertig vor.

Autor: Winfried (Gast)
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@MartinK: Du hast recht, ich hab jetzt nochmal nachgelesen und ein wenig
gerechnet. Bei doppelten Abstrahlwinkel der LED vervierfacht sich der
Raumwinkel Omega und damit ist es ein Viertel der Lichtstärke.

Man kann also sagen, dass 10000mcd immer eine bestimmte Helligkeit
darstellen, unabhängig vom abgestrahlten Winkel. Man kann jedoch z.B.
aus einer Osram-Dragon, die 10000mcd bei 120 Grad abstrahlt etwa die
25fache Lichtstärke rausholen, wenn man auf 20 Grad bündelt.

Lichtstärke (cd) ist auch umrechenbar in Beleuchtungsstärke (Lux), wenn
man die Entfernung zur beleuchteten Fläche kennt. So bringt eine
10000mcd LED es bei 1m auf 10 Lux. Bei 2m natürlich nur noch 1/4.

Interessant finde ich an deinen Aussagen, dass die stark gebündelten
LED's wesentlich geringere Lichtausbeuten haben. Will man hohe
Lichtausbeuten, ist es wohl besser, LED's mit großem Winkel zu nehmen
und dann mit hochwertigen Reflektoren zu bündeln. Deshalb werden wohl
die Lumileds und auch die Golden-Dragon mit großem Winkel hergestellt.

Golden-Dragon ist übrigens im Moment mit typisch 21Lumen/Watt besser
als die 1Watt Luxeon, die es nur auf 11-20 bringen. 5mm LEDs mit 8-10
Lumen/Watt bei 20 Grad sind da verhältnismäßig schlecht.

Ich dachte bisher immer, LED's wären effektiver als Glühlampen. Mit
20Lumen/Watt sind Halogen aber zumindest gleichwertig, wie die besten
LED's am Markt.

Was nochmal interessant wäre zu wissen, wie viel Verluste man durch die
Reflektoren/Linsen hat. Wenn man also eine Golden-Dragon auf 10 Grad
bringt, ob man dann vielleicht auch nur noch 10Lumen/Watt hat.

Winfried

Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Moin,

kann das mal bitte jemand konkretisieren? ICh brauche eine "Golden
Dragon" LED - OK... Welchen Reflektor brauche ich denn dann? und wie
groß ist der ?

Gruß

UBoot-Stocki

Autor: Sven Müller (Gast)
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Interessante Diskussion..
Verrate mir doch mal einer wo es Linsen für die Golden Dragon gibt. Bei
Osram sind sie zwar seid gut nem Jahr angekündigt, aber bis jetzt noch
nix erhältlich. Leider.
Ich kenne beide sehr gut, sowohl Luxeon als auch Golden Dragon. Kühlt
die Golden Dragon gut, sie hat nicht den Komfort wie eine Luxeon Star
und bringt einen kleinen primärkühlkörper mit. Außerdem ist die
Kühlfläche mit der Kathode glaube ich verbunden..
Zu den Wirkungsgraden: in dem Luxeon Product Guide der hier gerade
herumliegt steht das die LXHL-MWEC (1W weiß star)25 lumen typisch
bringgt. Wo hast du 11-20 her?

Autor: Axel (Gast)
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<Zitat>
Ja, es ist ein Forschungs-UBoot mit 10 Lampen. Die möchte ich auch
evtl. nutzen um die Umgebung des Bootes zu beleuchten zwecks Kamera
:-)
</Zitat>

Hier habe ich schon einmal was interessantes probiert:
es ging darum, eine Videokamera mit IR-Licht auszuleuchten, mit einem
LM8118( hieß der so?) und zwei 555'er habe ich das FBAS-Signal
ausgekoppelt und nur a.)jede zweite Zeile ausgeleuchtet und b.) nicht
die komplette Zeile.
war ein riesiger Unterschied in der Helligkeit, ist aber eben auch
schon eine Weile her, damals war an die LED's, wie es sie heute gibt,
nicht zu denken. Ein (F)BAS-Signal wirst Du auch nicht zur Verfügung
haben, naja ist nur eine Idee, die ich wieder aufgreifen möchte.
Fazit:

Synchronisier die Led mit dem Videosignal der Kamera und taste sie bei
Nichtgebrauch(Bildaustastlücke) dunkel (ich habe es bei jeder zweiten
Zeile gemacht)

Viele Grüße an die Gemeinde
AxelR.

Autor: Winfried (Gast)
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> Zu den Wirkungsgraden: in dem Luxeon Product Guide der hier gerade
> herumliegt steht das die LXHL-MWEC (1W weiß star)25 lumen typisch
> bringgt. Wo hast du 11-20 her?

Vorsicht Marketing! 1W ist nämlich nicht 1W. Bei 350mA und 3.42V
Spannung haben wir schon 1.2W. Und im ungünstigsten Fall sind es sogar
350mA*3.99V und damit 1.4W. Dann sind die 25 Lumen bei dieser Leistung
auch nur ein typischer Wert, minimal ist 18.1 spezifiziert. Die LXHL
ist sogar nur mit minimal 13.9 Lumen spezifiziert.

Also folgt:
13.9/1.4 = 9.9 Lumen/Watt
13.9/1.2 = 11.6 Lumen/Watt
25/1.2   = 20.8 Lumen/Watt
25/1.4   = 17.9 Lumen/Watt

Autor: Winfried (Gast)
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Linse für Golden-Dragon: Auch wenn es noch keine originalen Linsen zu
geben scheint, man kann ja auch selber was basteln. Z.B. eine kleine
einer 5mm Metallfassung mit Linse, wie es sie bei Conrad gibt. Oder
aber mit den Linsen von Luxeon. Auch gibt es spezielle Firmen, die
Linsen herstellen. Und auch Uhrmacherlupen oder starke Brillengläser
tun es natürlich.

Reflektoren gibt es ebenfalls ziemlich kleine für 5mm LED's. Oder aus
Taschenlampen. Oder Reflektorlampen.

Autor: Sven Müller (Gast)
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..was basteln..genau das sagte auch der kurzangebundene Herr am Osram
Stand auf der Light+Building. Sorry, aber für nen Hobbybastler
vielleicht ganz ok, aber für den professionellen Einsatz unbrauchbar..

Deine Wirkungsgrad Argumentation ist meiner Meinung nach recht schwach,
auch ich weiß das LEDs schonmal mehr Leistung haben. Dazu ist zu
bemerken das die Golden Dragon keine 1W LED ist sondern um die 2W hat.
(Datenblatt zur LW W5SG: Durchlassstrom: 500mA Spannung 3,1V..4,1V typ.
3,8V, aus typ. folgt 1,9W)
Und Luxeon und Osram werden gleich lügen...:-)
Nein, ich habe schon beide durchgemessen im Goniometer und beide haben
einen etwa identischen Wirkungsgrad von 21..25lm/W. Hier entscheidet
immer die Sortierung.

Autor: Toto (Gast)
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Hi

Hier noch mal eine ganz andere Idee. Vielleicht kannst du ja irgendwo
im
U-Boot eine zentrale starke Lichtquelle installieren und dann per LWL
(Lichtwellenleiter Glasfaser) das Licht zu den einzelnen Punkten
leiten.
Wie man das konkret machen muss weiß ich auch nicht, soll nur eine
Anregung sein.
Reichelt hat einiges an LWL im Programm

Autor: Winfried (Gast)
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@Sven: Danke für die Praxis-Erfahrungen. Da scheint sich ja Osram und
Luxeon nichts zu nehmen.

Genaugenommen wird Osram auch mit 350mA angegeben und hat dann
mindestens 21 Lumen. Dabei können dann aber auch Spannungen bis 4.1
Volt anliegen und das sind dann 1.4Watt. 25 Lumen/1.4Watt macht dann
17,9 Lumen/Watt Minimum. Das entspricht dann auch nach Datenblatt etwa
den Lumileds.

Hab da nicht ganz drauf geachtet. Danke für den Hinweis.

Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Hi,

@Toto: Das habe ich mal versucht - viel zuwenig Lichtleisung ...

Gruß

UBoot-Stocki

Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Hi,

ich habe heute mal verschiedene WEB-Seiten gescannt. Überall sind
Meinungen drauf. "Bei bestimmten LEDS könnte das gehen.."

Wer hat jetzt wirklich Erfahrungen  ?

Mein Problem: 3mm - 5mm LEDs (weil nichts andes möglich wg.
"Scale"-Modellbau)so hell wie irgend möglich. Wenn es die 800.000 mcd
sein müssen - OK. Nur wie bekomme ich die in einen 3mm oder 5mm
Einbauslot einer LED ?

Gruß

UBoot-Stocki

Autor: MartinK (Gast)
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800000 mcd bei 5 mm sind zur Zeit mit LEDs nicht
realisierbar. 20000 mcd sind machbar, wenn du die
Stromstärke der LED auf 30-50 mA erhöhst (auf Kosten
der Lebensdauer).

Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Hi,

was sit damit? Taugt die was?

http://shop.dotlight.de/shop/product_info.php/prod...

Gruß

UBoot-Stocki

Autor: UBoot-Stocki (Gast)
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Noch was interessantes:

http://www.supertex.com/pdf/datasheets/CL1Datasheet.pdf

Kennt jemand dieses Bauteil ?

Erfahrungen ?

Gruß

UBoot-Stocki

Autor: Winfried (Gast)
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Ist halt ne normale Luxeon/Lumiled. Weit verbreitet und eine der
stärksten LEDs. Musst halt schauen, ob du die eingebaut bekommst.
Helligkeit kannst du immer in etwa mit Halogen vergleichen, also das,
was auch eine 3 W Halogenlampe bringt.

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