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Forum: Offtopic LED + Kollimatorlinse = dünner Strahl?


Autor: Paul H. (powl)
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Hi..

Bei Reichelt gibt es für Laser so Kollimatorlinsen. Diese haben eine 
Brennweite von 4,6mm bei einem nutzbaren Durchmesser von 4,3mm. Wenn man 
die LED köpft, blank poliert und die kleine Leuchtfläche genau in den 
Brennpunkt setzt sollte es doch theoretisch möglich sein die von ihr 
ausgehenden Lichtstrahlen so zu parallelisieren dass man einen dünnen 
Strahl erhält, ähnlich dem eines Laserstrahls (jaa, ich weiß dass 
L.A.S.E.R. ganz anders funktioniert, bitte keine Hinweise darauf). Mit 
einer Großen Linse hat es soweit auch schon funktioniert, allerdings war 
hier der Strahl etwas unbrauchbar groß.

Da so ne kleine Kollimatorlinse gleich mal 4,20€ kostet wollte ich mir 
ein paar Meinungen einholen ehe ich wieder Geld für irgendwelche 
Versuche ausgebe die eh nicht funktionieren. Und ich wunder mich 
natürlich wieso das vor mir noch nie jemand versucht zu haben scheint.

mfg PoWl

Autor: dave (Gast)
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Hast du evtl. noch eine alte Lasereinheit von einem CD-Player o.Ä. 
rumfliegen?
Da sind diese Linsen auch drin. 4,2€ ist ganz schön doll für so ein 
Bisschen Pressplastik . . .
(Die Einheit aber ohne Kollimator und / oder Prisma bitte nicht mehr 
betreiben, dann ist sie nicht mehr ganz so harmlos.)

Autor: GG (Gast)
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LED != Laser

Daher, das Licht einer LED kann nicht zu einem parallelem Strahl
geformt werden.

Autor: Kluger Hans (Gast)
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Die Linse bringt auch Verluste mit sich. LED-Linsen in Batterie-Lampen 
sind teilweise vergütet wie Foto-Objektive, damit noch genug Licht durch 
die Linse kommt.

Autor: +++ (Gast)
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Ja, das könnte ich mir vorstellen, dass das funktionert. Eine Laserdiode 
hat ohne eine Linse ja auch eine Divergenz von 15°(?). Ob das mit einer 
Linse alleine gelingt, weiß ich nicht. Das Polieren von gekappten Leds 
ist nicht einfach, ich habe das nie zufriedenstellend hinbekommen. Nimm 
doch einfach eine die nur 20° auffächert.

Autor: Paul H. (powl)
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Klar das mit dem Polieren wäre optional. Habe leider grad keinen alten 
CDplayer da. Wie gesagt mit einer großen Linse gings, da war allerdings 
die Brennweite 20mal so lang weshalb der Strahl bei entsprechendem 
Abstand natürlich einen riesigen Durchmesser hatte aber er war 
geradlinig.

@ GG, ja das weiß ich. Nur wieso kann man die Strahlen nicht parallel 
richten? soweit ich das weiß und gelernt habe werden die Strahlen einer 
Punktförmigen Lichtquelle die im Brennpunkt einer Sammellinse liegt 
durch diese parallel ausgerichtet. Die LED müsste ja eine solche 
Lichtquelle annähernd darstellen oder?

Autor: Gast (Gast)
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Nur zu INfo: Der Unterschied zwischen LED und Laserlicht besteht nur in 
der Wellenlänge. Dass der Strahl beim Laser sehr parallel ist liegt an 
der Art der Erzeugung mit der Mehrfachreflexion und der winizgen 
Öffnung. Wenn man eine LED innen verspiegelt, geht das auch. Allerdings 
muss dann der chip aus der Mitte weg und dort hin wo bei einem 
Spiegelteleskop der Auszug(sspiegel) sitzt!

Siehe alternativ auch Schmidt-Spiegel!

Eine Möglichkeit das zu Erreichen ist ein echter parabolischer LED 
Reflektor der das Licht breit parallel richtet. Davor einen dünnen, 
innen schwarzen Ring, der eine exakte Kreisfläche aus dem Lichtzylinder 
herausschneidet. Dann mit einem umgekehrten Teleobjektv (einmal 
verengende, einmal erweiternde Linse) den Strahl erst konvergieren, dann 
kurz vor dem Schnittpukt wieder divergieren.

Mit einem Zoomokular eines Mikroskopes/Fernrohres müsste das direkt 
gehen.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Gast wrote:
> Nur zu INfo: Der Unterschied zwischen LED und Laserlicht besteht nur in
> der Wellenlänge.

Schon mal was von Kohärenz gehört ? Außerdem ist ein Laser auch noch 
polarisiert.

Autor: Einhart (Gast)
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Mit einer Linse kannst du ein Abbild des LED-Chips an die Wand werfen. 
Außerhalb des Brennpunktes funktionier das aber nicht. Da liegt auch ein 
Unterschied zum Laser.

Autor: Paul H. (powl)
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http://www.puchner.org/Fotografie/technik/physik/b...

so, und nun stellt euch mal vor da wo die orangenen strahlen 
zusammenlaufen liegt der LED-chip. theoretisch sollte doch dann ein fast 
paralleler strahl herauskommen oder?

mfg PoWl

Autor: Drei Newton (3_newton)
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Schon erstaunlich wie viel Blödsinn in diese´m Thread geschrieben wurde. 
Nur um die anfängliche Frage abschließend zu beantworten: eine LED lässt 
sich nicht wie von Dir vorgesehen zu einem Laserpointer umbauen. Der 
Strahl wird weder parallel noch dünn.

3N

Autor: Paul H. (powl)
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Danke für die Antwort. Eine Begründung wäre jedoch sehr hilfreich. Auch 
wenn ich deine Antwort akzeptiere wehr es sich in mir sie so hinzunehmen 
:-D

Liegt es daran dass der LED-chip insgeheim eine ausgedehnte Lichtquelle 
ist? Der "Strahl" muss nicht auf 10m noch genauso dünn sein wie er es 
auf 1 oder 2m ist. Dünn sollte er bei dieser Linse mit einer so geringen 
Brennweite doch eigentlich werden, oder irre ich mich da?

mfg Paul H.

Autor: GSP (Gast)
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Ja, erstaunlich was da rumgeboten wird. Auch ein Laserstrahl ist nicht 
parallel. Noch notwendigerweise duenn, noch notwendigerweise 
polarisiert. Und wie kohaerent kohaerent ist ist auch eine andere Frage. 
Was der poster will ist eine geometrische Abbildung des sehr kleinen LED 
Emitters auf Unendlich. Das ist moeglich mit einer Linse. Wie gross das 
Bild im Unendlichen sein wird ist eine Frage der Emittergroesse. Die 
geometrische optik kann nur punkte auf punkte abbilden. Dh eine flaeche 
gibt immer eine Flaeche. Ich wuerd's mal probieren. Irgend eine Lupe 
sollte fuer einen Test genuegen.

Autor: GSP (Gast)
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Die Brennweite besagt wie dick der Strahl werden wird, da die Linse in 
etwa der fokalen Distanz plaziert werden wird. Die Nummerische Appertur 
der Linse, sprich das Brennweite zu Durchmesser Verhaeltnis sollte etwa 
zur LED passen.

Autor: GG (Gast)
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@ GG, ja das weiß ich. Nur wieso kann man die Strahlen nicht parallel
richten? soweit ich das weiß und gelernt habe werden die Strahlen einer
Punktförmigen Lichtquelle die im Brennpunkt einer Sammellinse liegt
durch diese parallel ausgerichtet. Die LED müsste ja eine solche
Lichtquelle annähernd darstellen oder?

Der LED-Chip ist nicht Punktförmig. Wenn das projizierte Bild der
LED in einem bestimmten Projektionsabstand möglichst klein sein soll,
muß die Brennweite der verwendeten Linse möglichst lang sein.
Eine lange Brennweite bedingt aber auch einen größeren Abstand zwischen
LED und Linse, was aber wiederum bedeutet, das ein kleinerer Anteil des
ausgestrahlten Lichts die Fläche der Linse durchtritt. Das projizierte
Bild der LED wird also dunkler wenn keine größer Linse verwendet wird.

Mit einer Leselupe und einer von diesen 
Schlüsselanhängerledtaschenlampen
kann z.B. an einer Hauswand sehr gut probiert werden wie sich Objekt-
und Bildabstände auf das projizierte Bild auswirken (dunkel sollte es
sein). Luxus währe ein mit Wasser und ein paar tropfen Milch gefülltes
Aquarium um den Strahlengang beobachten zu können.

Autor: Paul H. (powl)
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Ne Nebelmaschine wirds auch tun. Du meinst da die LED nicht ganz 
Punktförmig ist krig ich das nicht parallel. Hm ist sogar plausibel. 
Aber kommen wir weg von der Idee ein Abbild vom LED chip irgendwo 
hinzuwerfen. wie gesagt soll der chip im Brennpunkt der Linse liegen 
bzw. da wo der theoretische Brennpunkt läge wenn man beachtet dass der 
Kopf der LED auch nochmal eine Sammellinse darstellt. So müsste es doch 
zumindest möglich sein den Öffnungswinkel stark einschränken bzw. bis 
auf wenige 10tel° zu verkleinern. Oder geht das überhaupt nicht.

Autor: Michael G. (linuxgeek) Benutzerseite
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Mal ne bloede Frage: Warum nimmst Du nicht einfach eine Laser-LED dazu?

Autor: GSP (Gast)
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So ist es.
Man kann den Strahlengang auch herausfinden, indem man indem man ihn mit 
Papier abdeckt, nachdem man die LED und die Linse eingespannt hat. 
Wenn's vorne dunkler wird ist man im Strahl. Das Papier is dann ja auch 
beleuchtet.

Autor: Paul H. (powl)
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Michael G. wrote:
> Mal ne bloede Frage: Warum nimmst Du nicht einfach eine Laser-LED dazu?

Blaue laser kosten ein kleines vermögen und sind groß, gelbe sind kaum 
aufzutreiben.


Meint ihr es ist ein versuch Wert es mal mit so einer Linse zu 
versuchen? sind halt 4,20€.. für einen Schüler mit begrenztem Budget 
garnicht so wenig.

Autor: gast (Gast)
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Hier gibt es LED Kollimatoren:
http://www.stapelfeldtelectronic.de/

aber vermutlich nicht ganz billig;)

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Paul Hamacher wrote:
> Blaue laser kosten ein kleines vermögen und sind groß, gelbe sind kaum
> aufzutreiben.

Schau mal hier:
http://www.electricstuff.co.uk/violaser.html

Autor: Mario (Gast)
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Ich weiß nicht ob es was beiträgt, wie benutzen bei "Machine Vision" - 
Aufgaben telezentrische Obejktive (und ne Kamera). Im Prinzip wird das 
Objekt mit stinknormalen weißen LEDs angestrahlt und das reflektierte 
Licht parallelisiert durch ein telezentrisches Objektiv auf dem 
Kamerasensor abgebildet. Damit erreicht man extreme Tiefenschärfen 
(manche sagen auch Schärfentiefe).

Im Prinzip müßte doch so etwas direkt vor die LED, oder?

Gruß

Mario

PS: interesante Diskussion übrigens, hab mir das auch schon mal gefragt 
(LEDs statt Laser)

Autor: OptoKlaus (Gast)
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Den Strahldurchmesser einer nach Unendlich abgebildeten LED (die LED 
befindet sich im Brennpunkt einer Linse) kann man grob wie folg 
schätzen:

            d=ld+led*a/f

mit folgénden Größen
d - Strahldurchmesser
ld - Linsendurchmesser
led - größte Ausdehnung der LED-Fläche
a - Abstand der Linse zum Messpunkt
f - Brennweite

Weiter vergrößert wird der Durchmesser durch Beugungseffekte, die hier 
aber nicht berücksichtigt wurden.

Aus der Formel geht folgendes hervor:

-Der Strahl hat mindestens Linsendurchmesser
-je kleiner die Ausdehnung der strahlenden Fläche, um so dünner der 
Strahl (die üblichen Laserdioden liegen bei wenigen Mikrometern)
- je größer die Brennweite, un so dünner der Strahl (und um so dunkler, 
da viel Licht an der Linse vorbeigeht)
- das Licht breitet sich kegelförmig aus.

Autor: John.S (Gast)
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Was irh braucht nennt sich asphärische Linse,mit einer Cree XR-E und so 
einer Linse mit 55mm Durchmesser und 38mm Brennweite habe ich sehr gute 
Ergebnisse erzielt..
Ich weiß nicht ob ich richtig gemessen habe aber ich habe um die 0,5° 
Abstrahlwinkel erreicht.

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