Hallo,
ich will eine LED an eine Multimode Glasfaser koppeln. Die Faustregel
dabei ist ja, das nichts effektiver ist, als die Faser direkt an den Die
der LED zu koppeln. Dumm nur, dass ich damit maximal auf 3 mW in eine
200 um Faser komme. Ich brauche mindestens 10 mW. Dickere Faser geht
leider nicht. Hellere LEDs bei 470 nm als Osram Diamond Dragon scheint
es bezogen auf die Chipfläche ebenfalls nicht zu geben. Daher dachte ich
an eine optische Lösung: die LED wird in eine dickere Faser gekoppelt,
die dann auf 200 um getapert wird, also erhitzt, lang gezogen und
geschnitten. Meine Idee war, so die Leistung auf eine kleineren
Querschnitt zu bringen. Dummerweise tut es nicht. Die Leistung an Ende
ist sogar noch geringer.
Funktioniert das Prinzip nicht oder ist nur der Taper zu schlecht?
Kennt jemand ne Alternative?
Bin zwar kein Spezialist für LWL, aber ich würde die abgegebene Leistung
der LED erstmal mit einer guten Optik weiter bündeln und dann in diesem
Brennpunkt einkoppeln...?!
Stefan M. schrieb:> Bin zwar kein Spezialist für LWL, aber ich würde die abgegebene Leistung> der LED erstmal mit einer guten Optik weiter bündeln und dann in diesem> Brennpunkt einkoppeln...?!
Jeden Grundlagenbuch über Optik kann man entnehmen, wie der Strahlengang
beim Verkleinern eines Gegenstandes aussieht. Wenn man z.B. eine "große"
LED mit einer Optik verkleinert, damit sie in den LWL paßt, wird
automatisch der Winkel größer. Der Akzeptanzwinkel des LWL begrenzt das
Unterfangen aber ganz schnell.
Stefan M. schrieb:> Bin zwar kein Spezialist für LWL, aber ich würde die abgegebene Leistung> der LED erstmal mit einer guten Optik weiter bündeln und dann in diesem> Brennpunkt einkoppeln...?!
Das geht so IMHO nicht.
Vergroessertes Beispiel:
Die LED ist eine Leuchtstofflampe (nur quadratisch), die Faser ein
Kugelschreiber. Du mochtest jetzt mehr energie axial in den
Kugelschreiber bekommen als wenn du ihn direkt auf die Roehre aufsetzt.
Das ist optisch nicht Trivial.
AFAIK werden da oft Laserdioden eingesetzt.
bye uwe
Thomas schrieb:> Hallo,>> ich will eine LED an eine Multimode Glasfaser koppeln. Die Faustregel> dabei ist ja, das nichts effektiver ist, als die Faser direkt an den Die> der LED zu koppeln. Dumm nur, dass ich damit maximal auf 3 mW in eine> 200 um Faser komme. Ich brauche mindestens 10 mW. Dickere Faser geht> leider nicht. Hellere LEDs bei 470 nm als Osram Diamond Dragon scheint> es bezogen auf die Chipfläche ebenfalls nicht zu geben. Daher dachte ich
Hmm, die Diamond Dragon ist abgekuendigt.
Die hat ausserdem einen Silikonverguss. ich nehme an das du diesen
anbohrst?
Und sagmal, wenn du doch einfach eine Laserdiode nimmst, z.b. mit
80mW@450nm im TO38 gehaeuse? Koennte mir gut vorstellen da die Faser bis
zum Emissionspunkt zu schieben.
bye uwe
Ja, das Prinzip des “optischen Trichters “ funktioniert nicht.
Ich habe die besten Erfahrungen gemacht, indem ich mit der Faser extrem
dicht an den Die gegangen bin. Entweder indem ich eine SMD LED ohne
Optik genommen habe und die Faser direkt drauf gedrückt habe oder indem
ich eine 3mm LED bis kurz vor den Die angebohrt habe. Bist du sichert
das der Die einer golden Dragon nicht schon viel größer als deine Faser
ist (1x1mm?)
@ Thomas (Gast)
> Die Faustregel>dabei ist ja, das nichts effektiver ist, als die Faser direkt an den Die>der LED zu koppeln.
Naja . . .
> Dumm nur, dass ich damit maximal auf 3 mW in eine>200 um Faser komme. Ich brauche mindestens 10 mW. Dickere Faser geht>leider nicht. Hellere LEDs bei 470 nm als Osram Diamond Dragon scheint
Wie bereits mehrfach vermerkt, nimmt man für sowas einen Laser, der hat
von Haus aus die passende Strahlgeometrie und Leuchtdichte. Gibt es
fertig in diversen Standardgehäusen mit ST, SC etc. Anschluss.
Otto meier schrieb:> Ja, das Prinzip des “optischen Trichters “ funktioniert nicht.
Es gibt eine Lösung dazu, die aber mit 2-3 Linsen arbeitet. Man verliert
aber durch die Linsen einiges. Es geht natürlich, den Strahlengang der
LED auf ein sehr dünnes Parallel-Strahlenbündel abzubilden. Von
anforderungen an nötige Präzision muss ich hier ja nicht reden...
Einfacher ist hingegen wirklich die Idee mit der Laserdiode.
mfg mf
Hallo,
es ist die Frage, was der Thomas damit eigentlich machen möchte. Sind
die 10mW optische Leistung als Summenwert wichtig, oder kommt es eher
auf eine Leistungsdichte (pro Fläche an)? Soll damit beleuchtet werden
oder durch Modulation Daten übertragen werden (letzteres kann man mit
Power-LEDs nahezu vergessen)?
Wenn eine (homogene) Beleuchtung erwünscht ist, sollte man bei
Laserdioden aufpassen, weil sie ein hässliches Speckle-Muster erzeugen,
das man mit einer einfachen Faser auch nicht wegbekommt (die beleuchtete
Fläche ist "fleckig").
Für Datenübertragungen mittels LEDs und Fasern gibt es in der einfachen
Variante LEDs im Spezialgehäuse, in das man eine Faser bis fast zum Die
führen und "einclipsen" kann. So etwas hatte ich mal in meinem
KOSMOS-Experimentierbaukasten ("Hightech"). So etwas wie das hier:
http://www.avagotech.com/pages/en/fiber_optics/general_purpose_industrial_control_data_link_650nm/sfh757/
Diese LED geht ab etwa 1µm Kerndurchmesser der Faser, d.h. es gibt
durchaus Multimodefasern, die man da einstecken könnte.
Laser scheitert leider an Preis, Rauschen und Verfügbarkeit.
Die Anwendung ist Faserspektroskopie. Ich bräuchte mindestens 10 mW aus
maximal 200 um dicker Faser.
Wenn jemand eine Lösung mit Linsen hat, immer her damit, aber ich bin
der Meinung das es nicht geht.
Weiß jemand was die hellsten LEDs in blau sind, bezogen auf die
Die-Fläche?
Die ganzen Hochleistungs-LEDs bringen die Helligkeit ja immer nur durch
die massiv große Die-Fläche.
@ Thomas (Gast)
>Laser scheitert leider an Preis, Rauschen und Verfügbarkeit.
Zahlen?
>Weiß jemand was die hellsten LEDs in blau sind, bezogen auf die>Die-Fläche?
AHHHHH, BLAU soll es sein! Nimm doch deinen Blue Ray Player auseinander
;-)
Und dass Laser mehr rauschen als LEDs würde ich so ohne weiteres nicht
glauben wollen.
@ Kai Klaas (klaas)
>http://www.avagotech.com/docs/AV02-2597EN
Das Ding ist für POF mit 1mm Kerndurchmesser, nicht Glasfaser mit 200µm
Kerndurchmesser. 10mW sind utopisch, nichtmal gepulst schafft man das.
Und BLAU schon gar nicht.
>Diese LED geht ab etwa 1µm Kerndurchmesser der Faser, d.h. es gibt>durchaus Multimodefasern, die man da einstecken könnte.
Sorry, meinte ab etwa 1mm... kommt ja aber nicht in Frage... ;-)
> Die Anwendung ist Faserspektroskopie
Öhm dir ist aber schon bewußt, daß Laser sehr schmalbandig (Wellenlänge
so 1-2nm) sind und LEDs ganz schön breit (50-100nm). Hast du dir schon
mal Spektrum von der LED angeguckt (sollte im Datenblatt stehen).
Also normale LEDs sind glaube ich ungeeignet für Spektroskopie.
Die Optische Leistung wird auf diese breite verteilt.
@ Kai Klaas (klaas)
>>10mW sind utopisch, nichtmal gepulst schafft man das.>In IR geht das. Avago hat 5mm-Leds, die 30...40mW optische Leistung bei>100mADC bringen.
Was tut das zur Sache? Er will 10mW in eine 200µm Faser einkoppeln,
einfach davorhalten reicht bei weitem nicht.
Naja, so utopisch sind 10 mW nicht. 3 schaffe ich ja schon, nur ist die
Frage, ob noch ein Bisschen mehr geht... Bandbreite ist nicht so
wichtig, dass Licht regt nur den zu untersuchenden Stoff zur Fluoreszenz
an. Wenn also jemand eine LED mit extrem hellem Die kennt, wäre das
evtl. genug.
Thomas schrieb:> Naja, so utopisch sind 10 mW nicht. 3 schaffe ich ja schon, nur ist die> Frage, ob noch ein Bisschen mehr geht... Bandbreite ist nicht so> wichtig, dass Licht regt nur den zu untersuchenden Stoff zur Fluoreszenz> an. Wenn also jemand eine LED mit extrem hellem Die kennt, wäre das> evtl. genug.
Rein Theoretisch muesstest du doch eine weisse LED nehmen koennen und da
einfach den Leuchtstoff 'abpopeln'.
Ich meine, die Weissen setzen idR blaue LEDs zur Primaerlichterzeugung
ein, vielleicht sind die Dies klein genug?
nur so als Idee,
bye uwe
Also ich hab grade mal geguckt was ich auf arbeit so an LED-Baendern
vermessen habe und vergleiche das mal.
Also, wir sprechen von LEDs unbekannten Fabrikats, Leistungsklasse 75mW.
Das LED-Band ist von Barthelme.
Die Weissen mit 6300K haben einen Lichtstrom von rund 6 Lumen und eine
Gesamtleistung von 20.5mW, wovon 6.7mW im Bereich von 440-490nm
ausgespuckt werden.
Die Blauen des gleichen Modul-Fabrikats mit den gleichen elektrischen
Eigenschaften haben einen Lichtstrom von 0.83 Lumen, und eine
Gesamtleistung von 12,5mW wovon 12mW im Bereich zwischen 440 und 490nm
liegen.
Das heisst aus der Weissen kommt fast die doppelte Leistung raus, trotz
der Umwandlungsverluste im Leuchtstoff.
Von daher denke ich, aus den weissen LEDs kommt erstmal wesentlich mehr
blau raus. Der Blauanteil den Weissen LED scheint auch nicht wirklich
breitbandiger als bei der rein Blauen zu sein.
Probier das mal aus.
bye Uwe
Uwe R. schrieb:> Das heisst aus der Weissen kommt fast die doppelte Leistung raus, trotz> der Umwandlungsverluste im Leuchtstoff.
Für die mW kannst du dir nix kaufen. Für den Helligkeitseindruck ist der
in Lumen gemessene Lichtstrom entscheidend. Da die Empfindlichkeit des
Auges bei 450nm nur etwas fünf Prozent der maximalen spektralen
Empfindlichkeit beträgt, ist es kein Wunder, dass man mit einem halbwegs
brauchbaren Phosphor den Lichtstrom erhöht.
Werner schrieb:> Uwe R. schrieb:>> Das heisst aus der Weissen kommt fast die doppelte Leistung raus, trotz>> der Umwandlungsverluste im Leuchtstoff.>> Für die mW kannst du dir nix kaufen. Für den Helligkeitseindruck ist der> in Lumen gemessene Lichtstrom entscheidend. Da die Empfindlichkeit des> Auges bei 450nm nur etwas fünf Prozent der maximalen spektralen> Empfindlichkeit beträgt, ist es kein Wunder, dass man mit einem halbwegs> brauchbaren Phosphor den Lichtstrom erhöht.
Prinzipiell Richtig.
Ich bezog mich beim Vergleich auf die Strahlungsleistung ( fast
verdopplung, 12,5 - 20,5 mW). Bei Lichtstrombetrachtung waere es eine
Verzehnfachung gewesen, der steht aber nur informatorisch, zur besseren
Vorstellung der Groessenordnung, da.
Der TO spricht von radiometrischer Strahlungsleistung, also Milliwatt.
Der kann sich davon offensichtlich was kaufen ;o))
bye uwe
Ich würde nach der LED einen Kondensor aufstellen und mit einem
richtigen Mikroobjektiv einkoppeln. Wenn der kollimierte Strahl zu breit
ist, also durch die vordere Blende des Objektivs abgeschnitten wird,
musst du aus zwei Sammellinsen ein Teleskop davorsetzen. Der Preis wird
sich aber für dich wiederum nicht rentieren, da du ja dann doch wieder
eine Laserdiode kaufen könntest.
Alternativ könnten auch drei Linsen (Kondensor + Teleskop) ausreichen.
Deine Faser ist ja relativ groß.
Viel Erfolg!
Leute, sowas geht alles nicht! Das kann im besten Fall soviel in die
Faser einkoppeln wie die LED selbst: sagt er doch auch!
Grund: Eure Überlegungen beziehen sich alle auf Punktlichtquellen! Also
solche, wo der Lichtfleck kleiner ist als die Faser. Das ist bei der LED
aber nicht der Fall.
j. c. schrieb:> Leute, sowas geht alles nicht! Das kann im besten Fall soviel in die> Faser einkoppeln wie die LED selbst: sagt er doch auch!> Grund: Eure Überlegungen beziehen sich alle auf Punktlichtquellen! Also> solche, wo der Lichtfleck kleiner ist als die Faser. Das ist bei der LED> aber nicht der Fall.
Kann sein, dass ich es überlesen habe, aber momentan schreibt er
nirgendswo, dass seine LED 3mW hat. Das Datenblatt der LED habe ich noch
nicht gelesen. Die Leistung kann sicherlich noch erhöht werden, weil man
normalerweise nicht in eine Faser einkoppelt, indem man die Faser vor
die bloße Lichtquelle hält. ob er tatsächlich auf 10 mW kommt ist eine
andere Frage.
>Grund: Eure Überlegungen beziehen sich alle auf Punktlichtquellen! Also>solche, wo der Lichtfleck kleiner ist als die Faser. Das ist bei der LED>aber nicht der Fall.
Völlig richtig! Eine LED ist alles andere als eine Punktlichtquelle. Man
möge einfach mal mit einer LED auf einen Schirm zielen. Je nach Abstand
sieht man unterschiedliche Lichtfiguren.
Das liegt einmal an der endlichen Ausdehnung des Die. Dann hat der Die
eine endliche Dicke und schließlich wird das Licht an verschiedenen
Orten in der LED reflektiert und gebrochen. Und zu allerletzt muß das
Licht aus einem Kunststoffvergußkörper in den Luftraum übertreten, wo es
wieder teilreflektiert und gebrochen wird. Das Resultat ist ein völlig
irreguläres Lichtbild.
Die verschiedenen gängigen Methoden zum Einkoppeln in eine Lichtfaser
sind deshalb alles Provisorien, die mehr oder weniger gut funktionieren.
Man könnte noch Ballinsen probieren...
Kai Klaas schrieb:> Das liegt einmal an der endlichen Ausdehnung des Die. Dann hat der Die> eine endliche Dicke
Das trifft aber auch auf Laserdioden zu...
Mini Float schrieb:> Kai Klaas schrieb:>> Das liegt einmal an der endlichen Ausdehnung des Die. Dann hat der Die>> eine endliche Dicke>> Das trifft aber auch auf Laserdioden zu...
Das Problem ist halt, dass das Modenprofil einer Laserdiode zu einer
Faser einigermaßen passt. Wählt man noch die rightige NA des
Einkoppelobjektivs, so bekommt man sehr viel Licht in die Faser. Die LED
auf der anderen Seite emittiert nunmal keine Gaußstrahlen. Gerade aber
wegen dem schlechten Strahlprofil sollte man versuchen, einen Kondensor
zu verwenden, und dann das Strahlprofil der Faser anzupassen.
Auf der anderen Seite, ist eine solche LED sicherlich nicht für
spektroskopische Anwendungen geeignet. Eine dafür vorgesehene
Laserquelle überliegt ihr in dieser Hinsicht einfach.
>Gerade aber wegen dem schlechten Strahlprofil sollte man versuchen,>einen Kondensor zu verwenden, und dann das Strahlprofil der Faser>anzupassen.
Aber du bekommst bei der LED keinen einzelnen Brennpunkt. Du kannst
durch Einstellen des Abstands auswählen, ob du mehr die zentralen
Strahlen oder mehr die Randstrahlen im Brennpunkt haben willst. Aber du
bekommst nicht alle Strahlen einer LED mit einer Standardanordnung aus
Sammel- und Streulinsen auf einen Brennpunkt fokusiert. Dazu bräuchtest
du eine Optik, die die Zentralstrahlen und Randstrahlen unterschiedlich
bricht, also den Strahlengang einer LED genau umkehrt.
No way, da kommt rechts raus, was links rein ging. Dann lieber direkt
koppeln. So wie ich es sehe ist die piggy-back-Methode mit direkter
Ankopplung wirklich das Beste.
Kai Klaas schrieb:>>Gerade aber wegen dem schlechten Strahlprofil sollte man versuchen,>>einen Kondensor zu verwenden, und dann das Strahlprofil der Faser>>anzupassen.>> Aber du bekommst bei der LED keinen einzelnen Brennpunkt. Du kannst> durch Einstellen des Abstands auswählen, ob du mehr die zentralen> Strahlen oder mehr die Randstrahlen im Brennpunkt haben willst. Aber du> bekommst nicht alle Strahlen einer LED mit einer Standardanordnung aus> Sammel- und Streulinsen auf einen Brennpunkt fokusiert. Dazu bräuchtest> du eine Optik, die die Zentralstrahlen und Randstrahlen unterschiedlich> bricht, also den Strahlengang einer LED genau umkehrt.
Der Sinn des Kondensors ist es ja auch nicht das divergente
Strahlenbündel zu fokusieren sondern zu kollimieren. Durch das
divergente Licht geht normalerweise viel Leistung verloren. Es gibt im
Übrigen auch Optik jenseits von Laser und LED bei denen herkömmliche
Lichtquellen sehr gut funktionieren. Aber ohne zusätzliche Hilfsmittel
wird es grundsätzlich schwierig.
Nebenbei habe ich nach dem Datenblatt der LED gesucht, aber bin leider
nicht fündig geworden. Welche Leistung hat denn nun die LED? Außerdem
wäre der Abstrahlwinkel der LED, sowie die NA der Faser interessant.
>Der Sinn des Kondensors ist es ja auch nicht das divergente>Strahlenbündel zu fokusieren sondern zu kollimieren.
Ich dachte, wir wollten das Licht in eine 200µm dicke Glasfaser
einkoppeln? Irgendwie habe ich nicht ganz verstanden, wozu du
kollimieren willst...
Kai Klaas schrieb:>>Der Sinn des Kondensors ist es ja auch nicht das divergente>>Strahlenbündel zu fokusieren sondern zu kollimieren.>> Ich dachte, wir wollten das Licht in eine 200µm dicke Glasfaser> einkoppeln? Irgendwie habe ich nicht ganz verstanden, wozu du> kollimieren willst...
In meinen Beitrag oben (nicht der letzte) habe ich bereits erwähnt, dass
kollimieren nur einer von mehreren Schritten ist, um in die Faser
einzukoppeln. Wenn du über ein Objektiv in die Faser einkoppeln
möchtest, macht es nunmal einen Unterschied, ob die Strahlen zuvor
kollimiert sind, oder divergent. Dafür benötigt man den Kondensor.
Dieser ersetzt aber kein Objektiv. Grundsätzlich wird die
Kopplungseffizienz zunehmen, wenn man den Strahl auf die Fasergeometrie
durch Objektive/Teleskope vorbereitet. Für diese wird ein paralleles
Strahlenbündel notwendig werden.
Ich weis leider dass es keine befriedigende Antwort für den TE sein
wird, da er wahrscheinlich auf eine einfache Lösung gehofft hat.
Vielleicht klappt es mit den Balllinsen, mit denen habe ich noch nie
gearbeitet. Wäre ja schön, wenn es eine einfache Lösung für sein Problem
gäbe.
Lieber Martin,
meines Erachtens nach irrst Du! Wikipedia schreibt zum Kondensor:
"so dass anstatt der Wendel deren vergrößertes Bild zur
Eintrittspupille des Objektivs wird und eine größere Bildhelligkeit
entsteht"
Man vergrößert also das Bild der Wendel und kann damit so tun, als hätte
man eine größere Wendel. Das bringt nur bei einer LED und 200 µm Faser
nichts, da die LED schon größer als die Eintrittspupille der Faser ist!
Bei sagen wir- einer 2 mm Faser - könnte es schon etwas bringen, aber
solange die Faser dünner ist als die LED groß, bringen Optiken nichts.
Der Fehler der hier gemacht wird, ist, dass nur Strahlen betrachtet
werden, die von einem Punkt ausgehen. Denk Dir den Kondensor mal mit dem
Bild der Wendel statt nur einem "Lichtpunkt". Dann funktioniert das
nicht mehr.
j. c. schrieb:> Lieber Martin,>> meines Erachtens nach irrst Du! Wikipedia schreibt zum Kondensor:>> "so dass anstatt der Wendel deren vergrößertes Bild zur> Eintrittspupille des Objektivs wird und eine größere Bildhelligkeit> entsteht">> Man vergrößert also das Bild der Wendel und kann damit so tun, als hätte> man eine größere Wendel. Das bringt nur bei einer LED und 200 µm Faser> nichts, da die LED schon größer als die Eintrittspupille der Faser ist!> Bei sagen wir- einer 2 mm Faser - könnte es schon etwas bringen, aber> solange die Faser dünner ist als die LED groß, bringen Optiken nichts.> Der Fehler der hier gemacht wird, ist, dass nur Strahlen betrachtet> werden, die von einem Punkt ausgehen. Denk Dir den Kondensor mal mit dem> Bild der Wendel statt nur einem "Lichtpunkt". Dann funktioniert das> nicht mehr.
Dein Einwand ist berechtigt. Ich habe aber nie gesagt, dass eine Linse
reicht. Wie du ja richtig sagst, muss die ausgeleuchtete Fläche
verkleinert werden, damit sie möglichst mit dem Faserkern überlappt.
Diese Aufgabe kann und soll der Kondensor nicht erfüllen. Zum
Verkleinern habe ich ja schon mehrmals ein Teleskopaufbau und/oder ein
Mikro-Objektiv vorgeschlagen.
Um weiterhin die Effizienz zu steigern, müsste wahrscheinlich vor dem
Objektiv eine Linse(-system) gesetzt werden, die das eigentliche
divergente Licht der LED kollimiert. Ansonsten würden die Randstrahlen
beim Durchgang durchs Mikro-Objektiv an den Luken abgeschnitten bzw.
nicht in der Faser geführt. Dieses Linsensystem, dass zum kollimieren
der LED dient wird nach Schröder/Treiber Technische Optik Kapitel 6.2
Kondensorsystem genannt. In der klassischen Mikrosokpie dient es wie du
richtig zitiert hast dazu, um in der Objektebene den Informationsgehalt
der Ausleuchtung zu reduzieren.
Aber wie schon gesagt, ist dieses Methode sicherlich kostspielig, wenn
man keinen Zugang zu Linsen und Objektiven hat. Der TE will
meineserachtens eher eine Bastellösung auf die schnelle und da könnten
eure Vorschläge mit aufbohren etc. vielleicht hilfreicher sein. Ob er
überhaupt zu dem Ziel kommt kann ich nicht beurteilen, da ich noch
nichtmal herausfinden konnte, welche Leistung nun die LED überhaupt
emitiert.
Martin W. schrieb:> j. c. schrieb:>> Leute, sowas geht alles nicht! Das kann im besten Fall soviel in die>> Faser einkoppeln wie die LED selbst: sagt er doch auch!
Ja, sagt er, aber du uebersiehst das seine LED 3mW in die Faser
reinbekommt. Die LED selbst hat wesentlich mehr Leistung, das Die ist
aber 2x2mm oderso.
>> Grund: Eure Überlegungen beziehen sich alle auf Punktlichtquellen! Also>> solche, wo der Lichtfleck kleiner ist als die Faser. Das ist bei der LED>> aber nicht der Fall.
Sehe ich auch so. Die Leuchtflaeche eines Lambertstrahlers kann man
schlecht verkleinern, sonst koennte man auch mit Leuchtstoffroehren
Punktlichtquellen basteln.
> Kann sein, dass ich es überlesen habe, aber momentan schreibt er> nirgendswo, dass seine LED 3mW hat. Das Datenblatt der LED habe ich nochhttp://catalog.osram-os.com/catalogue/catalogue.do?act=showBookmark&favOid=000000010001feb602880023
Dert dann die Blaue raussuchen, da ist das Datenblatt. 1550mW typische
Abgabeleistung.
bye uwe
ich hatte mir dort schon verschiedene LEDs und deren Leistung, sofern in
Radiometrischen Einheiten angegeben, in ihrer ungefaehren
Strahlungsdichte verglichen. Das wird alles nicht mehr, ausser man
probiert es doch mal mit ner weissen.
bye uwe
Vielen Dank für das Datenblattt Uwe! Dann würde es ja reichen, gerade
mal 1% von der emittierten Leistung in die Faser einzukoppeln. Was in
meinen Augen realistisch erscheint.
Nur noch kurz zu den optischen Grundlagen: Wenn du mit dem bloßen Auge
in die Sonne schauts, wirst du erstmal sehr stark geblendet und deine
Lider werden sich schließen. Falls aber jemand mit einem Teleskop in die
Sonne schaut, dass dafür nicht ausgelegt ist, wird er in kürzester Zeit
erblinden. Anscheinend ist die Bestrahlungsstärke (Leistung/Fläche) nach
dem Teleskop deutlich höher, als zuvor. Wenn du ein Blatt Papier vor das
Okular hälst, wirst du eine verkleinerte Projektion der Sonne sehen.
Genau das ist eigentlich das einzige, was bei der Faser erzielt werden
sollte, dass am Schluss ein möglichst paralleles Strahlenbündel in die
Faser gelangt, dessen Ausmaße ungefähr 200µm betragen.
Wenn die LED ein paralleles Strahlenbündel emittieren würde (nur eine
Annahme), wäre es ja alles kein Problem. Wenn wir von einer 2mm großen
Fläche auf der LED ausgehen und 200 µm erzielen wollen, dann sollte eine
100mm und eine 10 mm Linse in Kombination (Abstand der Hauptebenen =
110mm) ausreichen um ein paralleles Strahlenbündel mit 200 µm zu
erzeugen, dass dann in die Faser gekoppelt wird.
Nun ist natürlich die LED eine ausgedehnte, nicht kollimierte
Lichtquelle. Dadurch werden wir immer Verluste haben und niemals die
volle Leistung in die Faser einkoppeln können.
Wenn man einfach nur das oben genannte Teleskop (100mm und 10mm)
zwischen Linse und Faser stellt, hat man weder ein paralleles
Strahlenbündel auf der einen, noch auf der anderen Seite. Im Grunde
manifestiert sich darin auch wieder das Gesetz der Konstanz der
Strahldichte. Auf der Bildseite, bei der Faser werden anschließend die
Strahlen stärker divergieren als zuvor, aber dafür ist die ausgestrahlte
Fläche kleiner.
Nun hilft dieser Ansatz alleine nicht weiter, weil die stark
divergierenden Strahlen auf der Bildseite nie in der Faser geführt
werden. Durch eine kurzbrennweitige Sammellinse vor dem Teleskop kann
jedenfalls die Divergenz der LED eingeschränkt werden und somit auf der
Bildseite des Teleskops die Strahlen ebenfalls "paralleler" verlaufen.
Wer mir das nicht glaubt, kann ja bei seinem Laserpointer oder bei
seiner LED mal die kleine Linse vorne abnehmen/abschleifen und schauen,
ob der Abstrahlwinkel kleiner oder größer wird. Bei einer alten
Stabtaschenlampe kann man ja noch den Fokus des Reflektors verstellen
und so die Größe und Helligkeit des Lichtkegels beeinflussen.
Ich kann gerne mal eine Skizze nachreichen, aber bis jetzt sehe ich
keine grundlegenden Fehler in meinem Vorgehen, wenn jemand einen findet,
würde es mich sehr interessieren!
Martin W. schrieb:> Vielen Dank für das Datenblattt Uwe! Dann würde es ja reichen, gerade> mal 1% von der emittierten Leistung in die Faser einzukoppeln. Was in> meinen Augen realistisch erscheint.
Das dachte sich der OP auch, und da haette ich auch zugestimmt. Das
Flaechenverhaeltniss von Die und Faser liegt ja auch etwa in dem
Bereich.
[...]
> Genau das ist eigentlich das einzige, was bei der Faser erzielt werden> sollte, dass am Schluss ein möglichst paralleles Strahlenbündel in die> Faser gelangt, dessen Ausmaße ungefähr 200µm betragen.> Wenn die LED ein paralleles Strahlenbündel emittieren würde (nur eine> Annahme), wäre es ja alles kein Problem. Wenn wir von einer 2mm großen
ACK
[...]
> divergierenden Strahlen auf der Bildseite nie in der Faser geführt> werden. Durch eine kurzbrennweitige Sammellinse vor dem Teleskop kann> jedenfalls die Divergenz der LED eingeschränkt werden und somit auf der> Bildseite des Teleskops die Strahlen ebenfalls "paralleler" verlaufen.> Wer mir das nicht glaubt, kann ja bei seinem Laserpointer oder bei> seiner LED mal die kleine Linse vorne abnehmen/abschleifen und schauen,> ob der Abstrahlwinkel kleiner oder größer wird. Bei einer alten> Stabtaschenlampe kann man ja noch den Fokus des Reflektors verstellen> und so die Größe und Helligkeit des Lichtkegels beeinflussen.
Im Prinzip kann man die Sache auch vergloessert ausprobieren, indem man
eine Flaechige Leuchte nimmt. z.B. einen Diffusor von 2cmx2cm vor die
LED und dann diesen Diffusor auf eine kleinere Flaeche fokussieren, OHNE
grossartig Leistung zu verlieren (Also die gleiche Strahldichte am Ende
haben wie Leuchtdichte am Diffusor). Der Diffusor hat noch den Vorteil
das es dabei nicht so blendet ;o))
> Ich kann gerne mal eine Skizze nachreichen, aber bis jetzt sehe ich> keine grundlegenden Fehler in meinem Vorgehen, wenn jemand einen findet,> würde es mich sehr interessieren!Skizze gewuenscht
Hmm, mein OpTaliX-LT ist schon aus der Probezeit raus. Damit muesste man
es mal nachstellen.
Ich denke das Problem liegt darin das du mit den Linsen einen gewissen
Abstand von der LED hast und auch brauchst. Wegen der Woelbung des
Glases kommst du mit kuerzester Brennweite nicht so ganz nahe an die LED
ran und stark divergierende Strahlen gehen halt an der Anordnung vorbei.
Ansich klingt dein Prinzip schluessig, das sollte man mal probieren und
ggf Optimieren um eine Aussage ueber die Effizienz zu machen. Denn bei
geringerer Effizienz Funktioniert deine Anordnung immer besser (Siehe
Fernrohr und Sonne), da divergierende Strahlen einfach ignoriert werden.
bye uwe
Hallo,
leider ist die Skizze nicht gerade schön geworden, aber die wichtigsten
Strahlengänge für eine ausgedehnte Lichtquelle kann man glaube ich ganz
gut sehen. Natürlich sind die Objekte und Brennweiten nicht
maßstabsgetreu, aber die Wirkung des Kollimators, kann man denke ich
doch ganz gut sehen.
Auf Wunsch kann ich gerne noch nachbessern.
Martin W. schrieb:> Hallo,>> leider ist die Skizze nicht gerade schön geworden, aber die wichtigsten> Strahlengänge für eine ausgedehnte Lichtquelle kann man glaube ich ganz
Man kann sehen was du mochtest. Allerdings denke ich das die Probleme
die sich ergeben dann bei Masstabsgetreuer Zeichnung gut sichtbar
werden.
Das ist zuerst mal die Woelbung der Kolimatorlinse, kann man vielleicht
durch eine Plankonvexlinse bessern, jedoch ist die Frage bei derartigen
Extremen, ob da schon totalreflexion auftreten kann und wie stark.
Wieso kommen eigentlich die beiden aeusseren Strahlen wieder in die
Linsen rein?
Vieviel Licht geht schon an der Kolimatorlinse vorbei?
Mach es mal Massstaeblich, dann wird man sehen das man entweder ein
groesseres Bild hat, oder richtig viel Licht verliert.
bye Uwe
Uwe R. schrieb:> Martin W. schrieb:>> Hallo,>>>> leider ist die Skizze nicht gerade schön geworden, aber die wichtigsten>> Strahlengänge für eine ausgedehnte Lichtquelle kann man glaube ich ganz>> Man kann sehen was du mochtest. Allerdings denke ich das die Probleme> die sich ergeben dann bei Masstabsgetreuer Zeichnung gut sichtbar> werden.>
Die maßstabsgetreue Zeichnung ist im Anhang. Alle Längen durch 10
Teilen! Als leuchtende Fläche habe ich mal 5mm angenommen, da die LED
Abmessungen 7mm sind. Genaue Daten konnte ich nicht finden, nur dass der
Abstrahlwinkel ungefähr 140° bis 150° beträgt.
> Das ist zuerst mal die Woelbung der Kolimatorlinse, kann man vielleicht> durch eine Plankonvexlinse bessern, jedoch ist die Frage bei derartigen> Extremen, ob da schon totalreflexion auftreten kann und wie stark.
Die Baugröße ist tatsächlich das Problem. Ich habe standardmäige 1"
Linsen angenommen. Man sollte definitiv den Abstrahlwinkel mit einem
Reflektor veringern und dann erst kollimieren. Passende reflektoren habe
ich für diese LED noch nicht gefunden.
> Wieso kommen eigentlich die beiden aeusseren Strahlen wieder in die> Linsen rein?
Wenn die Linsengrößen unbekannt sind, ist es üblich, sie als unendlich
anzunehmen. Dann sind es wieder die korrekten Strahlengänge.
> Vieviel Licht geht schon an der Kolimatorlinse vorbei?
Bei einem Abstand von 3mm "würde" nichts vorbeigehen. In der Realität
ist es aber ganz anders -> Reflektor verwenden.
> Mach es mal Massstaeblich, dann wird man sehen das man entweder ein> groesseres Bild hat, oder richtig viel Licht verliert.
Was man vor allem sieht: Die direkte Einkopplung (violette Faser) ist
die schlechteste Methode überhaupt, da viel zu viel Licht vorbeigeht.
Die Kollimatorlinse macht tatsächlich Probleme, aber dafür gibt es ja
Reflektoren.
Vielleicht sollte man eine Cree XP und so einen Reflektor:
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Linsen-und-Optiken/Ledil-Reflektor-19mm-fuer-Cree-XP-E-XP-G-8.html
verwenden. Wenn man es schaffen würde, den Farbstoff abzutragen, könnte
die Intensität richtig groß werden. Ansonsten Muss man halt einen
Kantenfilter einsetzen.
Martin W. schrieb:> Uwe R. schrieb:>> Martin W. schrieb:>>> Hallo,>>>>>> leider ist die Skizze nicht gerade schön geworden, aber die wichtigsten>>> Strahlengänge für eine ausgedehnte Lichtquelle kann man glaube ich ganz>>>> Man kann sehen was du mochtest. Allerdings denke ich das die Probleme>> die sich ergeben dann bei Masstabsgetreuer Zeichnung gut sichtbar>> werden.>>> Die maßstabsgetreue Zeichnung ist im Anhang. Alle Längen durch 10> Teilen! Als leuchtende Fläche habe ich mal 5mm angenommen, da die LED> Abmessungen 7mm sind. Genaue Daten konnte ich nicht finden, nur dass der> Abstrahlwinkel ungefähr 140° bis 150° beträgt.
Das Die hat eine Flaeche von etwa 2x2mm.
Laut deiner Zeichnung gibt es im System einen Brennpunkt mit Ausdehnung
0. Warum Platziert man die Faser nicht einfach dort? Da ist der
Eintrittswinkel sehr klein und alles, auch das rote, in einem Punkt
vereint.
Oder anders gefragt, was passiert mit dem Licht das ausserhalb der
beiden Schnittpunkte des gruenen strahlenbuendels mit der LED
abgestrahlt wird?
Jeder Punkt auf der Flaeche emmitiert gleich viel Licht mit der gleichen
charakteristik, nur gibt es ausserhalb den Gruenen Bereichs viel mehr
Flaeche als Innerhalb und von dem Innerhalb nutzt du nur den Teil
innerhalb 34 Grad (etwa 0,35 sr).
Reflektor: der befindet sich ausserhalb des gruenen Bereichs und ist
dadurch nicht Wirksam.
> Was man vor allem sieht: Die direkte Einkopplung (violette Faser) ist> die schlechteste Methode überhaupt, da viel zu viel Licht vorbeigeht.
Du nutzt zur Zeit einen etwa doppelt so grossen Bereich, ven dem aber
nur ein kleines Strahlenbuendel.
Ergaenze mal bitte noch 2x das gruene Buendel auf halbem Wege zum Rand
und ganz aussen. beide buendel werden die Faser nicht treffen.
fixaufarbeitrenn bye uwe
Hallo Uwe,
Uwe R. schrieb:> Martin W. schrieb:>> Uwe R. schrieb:>>> Martin W. schrieb:>>>> Hallo,>>>>>>>> leider ist die Skizze nicht gerade schön geworden, aber die wichtigsten>>>> Strahlengänge für eine ausgedehnte Lichtquelle kann man glaube ich ganz>>>>>> Man kann sehen was du mochtest. Allerdings denke ich das die Probleme>>> die sich ergeben dann bei Masstabsgetreuer Zeichnung gut sichtbar>>> werden.>>>>> Die maßstabsgetreue Zeichnung ist im Anhang. Alle Längen durch 10>> Teilen! Als leuchtende Fläche habe ich mal 5mm angenommen, da die LED>> Abmessungen 7mm sind. Genaue Daten konnte ich nicht finden, nur dass der>> Abstrahlwinkel ungefähr 140° bis 150° beträgt.>> Das Die hat eine Flaeche von etwa 2x2mm.
Ok.
> Laut deiner Zeichnung gibt es im System einen Brennpunkt mit Ausdehnung> 0. Warum Platziert man die Faser nicht einfach dort? Da ist der> Eintrittswinkel sehr klein und alles, auch das rote, in einem Punkt> vereint.
Könnte Funktionieren. Grundsätzlich könnte man das Verhhältnis des
Teleskops noch größer machen, bis selbst die roten Strahlen so stark
verkleinert werden, sie wie die grünen die Faser erreichen. Nur wird es
von den Brennweiten irgendwann unhantlich
> Oder anders gefragt, was passiert mit dem Licht das ausserhalb der> beiden Schnittpunkte des gruenen strahlenbuendels mit der LED> abgestrahlt wird?
Meinst du vertikal auf der LED versetzt, oder außerhalb des Kegels?
> Jeder Punkt auf der Flaeche emmitiert gleich viel Licht mit der gleichen> charakteristik, nur gibt es ausserhalb den Gruenen Bereichs viel mehr> Flaeche als Innerhalb und von dem Innerhalb nutzt du nur den Teil> innerhalb 34 Grad (etwa 0,35 sr).
Ja, wobei die NA der Faser fehlt und ich mir nicht sicher bin, ob die
Winkel von 17° akzeptiert hätte.
> Reflektor: der befindet sich ausserhalb des gruenen Bereichs und ist> dadurch nicht Wirksam.
Wenn man das Teleskop vergrößert würde er was bringen.
>> Was man vor allem sieht: Die direkte Einkopplung (violette Faser) ist>> die schlechteste Methode überhaupt, da viel zu viel Licht vorbeigeht.>> Du nutzt zur Zeit einen etwa doppelt so grossen Bereich, ven dem aber> nur ein kleines Strahlenbuendel.> Ergaenze mal bitte noch 2x das gruene Buendel auf halbem Wege zum Rand> und ganz aussen. beide buendel werden die Faser nicht treffen.
Klar ganz außen wird es nichts. Wenn wir eine hohe Effizienz wollen,
müssen wir schon nen Laser verwenden. Ist halt jetzt nur die Frage, ob
es mit einem Aufbau schlechter oder besser wurde. Meiner Meinung nach
wurde es besser, da eine größere Fläche und ein größerer Winkelbereich
genutzt wird. Ob es tatsächlich ausreicht, um die Leistung von 3 mW auf
10mW zu erhöhen ist dennoch fraglich. Andere Brennweiten und ein
Reflektor wären sicherlich noch eine Steigerung.
> fixaufarbeitrenn bye uwe
Hallo,
auf Basis einer Laserbestrahlten hochbelastbaren Leuchtstoffschicht und
Einkopplung deren Licht in dünne Fasern bekommen wir derzeit ca. 300 lm
oder 0,8 W in eine 0,5 mm Faser eingekoppelt. Bei der angefragten 0,2 mm
Faser wären das ca. 0,2 W. Das Gerät wird nur für industrielle Anwendung
verfügbar sein.
Itrgendwie ist noch nicht ganz klar was die 10mW sollen. Sofern man
keine nichtlinearen Effekte anschauen will, ist die Leistung ja egal.
Man kann auch mit 1mW daselbe messen.
Thomas schrieb:> eine optische Lösung: die LED wird in eine dickere Faser gekoppelt,> die dann auf 200 um getapert wird, also erhitzt, lang gezogen und> geschnitten.
Gibt es da nicht auch fertige "Fiber Pigtail"-Kabel die sich auf 200µm
verjüngen?
Ich glaube es gab da einen 10W Dioden-Laser der seine Leistung dort in
solch ein dünnes Kabel geschickt hat über so eine PigTail-Kupplung.
@ Mike J. (linuxmint_user)
>Ich glaube es gab da einen 10W Dioden-Laser der seine Leistung dort in>solch ein dünnes Kabel geschickt hat über so eine PigTail-Kupplung.
Ja, zur optischen Energieübertragung! (Scheibar haben die mal wieder
ihren namen gewechselt)
https://www.lumentum.com/en/3d-sensing-and-industrial-diode-lasers/products/power-over-fiber
Bis zu 0,5w über 500m LWL. not bad!
