Grundsatzfrage zum LED Kollimator: Reflektor oder Linse

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Diese Diskussion kam schon in verschiedenen Threads auf, z.B. hier: http://www.mtb-news.de/forum/showthread.php?t=204901&highlight=504+lm@1A
konnte aber m.E. nie gewinnbringend beantwortet werden.

Also was soll der Kollimator leisten ?
1. Möglichst alles erzeugte Licht auf die Straße bringen
2. Beam shaping, also eine dem biker dienliche Intensitätsverteilung erzeugen, da sind die Anspüche schon hoch. A) Eine Art Fernlichtspot, der Objekte in 50 m Entfernung sichtbar macht. B) Ein sanfter Übergang zu den Fahrbahnrandzonen, die auch noch gut ausgeleuchtet werden C) Viel Restlicht in einem großen horizontalen Winkelbereich (aber wenig im Vertikalen, um nicht zu blenden), das Abzweige auf dem Waldweg, Äste und Hindernisse ausreichend hell beleuchtet.

Es stellt sich also die Frage, welcher Kollimator diesen Aufgaben besser gewachsen ist und teilweise ist dies auch schon beantwortet, aber Ziel eines Kollimator kann es auch nicht sein, einen möglichst hellen Spot zu erzeugen. Für einen Reflektor spricht, dass er durch geeignete Form einen weiten Abstrahlwinkelbereich in ein gewünschtes Intensitätsprofil formen kann. Der Nachteil ist, dass die Bereiche höchster Intensität einer LED gerade nach vorn ohne Kollimierung mit einer bestimmten Divergenz entfleuchen und dass Silber als Reflektormaterial auch nur ca 90% reflektiert und 10% absorbiert. Für eine Linse spricht, dass die LEDs hauptsächlich vorwärts Strahler sind und der größte Teil einer kleinen Emitterfläche auf einen kleinen Spot fokussiert werden kann und dass die Linse auch als dichtende Abschlussfläche genutzt werden kann, also keinen zusätzlichen Verluste durch Schutzgläser entstehen. Die Grenzen solcher kleinen Kollimatorlinsen werden aber schnell beim Wechsel eines 3 W Emitters auf 5 W deutlich, wenn en größerer Spot mit geringerer Leuchtdichte erzeugt wird, obwohl netto die Leistung gesteigert wird.
Ich denke, man kann da viel von Autoscheinwerfern lernen, die ja gesetzlich strenge Vorschriften erfüllen müssen und sich ähnlichen Anforderungen stellen, also viel Licht in die Ferne zu werfen, ohne zu blenden und im Nahbereich noch eine breite Ausleuchtung zu erzielen.
Mein erster Test führte mich zum freundlichen VW Händler, der mir gestattete, aus defekten Scheinwerfern Reflektoren und Linsen (aus den Nebelscheinwerfern) auszubauen. Letztere erwiesen sich als sehr effiziente Kollimatoren für 5W Luxeons, die im Fall der exakten Kollimierung ein schmales helles Rechteck auf die Straße projezierten ( man konnte sogar die schmale dunkle Lücke zwischen den vier Emittern auf der Staße erkennen). Soweit zu dem Gerücht, dass sich die 5W Luxeons nicht fokussieren lassen, das stimmt -aber nur für die üblichen Kollimatorlinsen. Störend an dieser einfachen Konstellation ist aber der scharfe Hell-Dunkel-Kontrast, der durch die gute Fokussierung hervorgerufen wird. Um eine bike-taugliche Ausleuchtung zu erzeugen fallen mit zwei Ansätze ein:
1. mehrere (z.B. 3) Emitter so dicht wie möglich horizontal nebeneinander anzuordnen, um leicht defokussiert einen horizontal breiten aber vertikal schmalen Streifen nach vorn zu werfen.
2. Einen Reflektor mit einer Linse zu kombinieren: Der Reflektor (recycled aus einen Auto) sammelt das seitlich abgestrahlte Licht, um einen breiten Streifen zu erzeugen und die in dieFrontscheibe eingesetzte Linse bündelt das Licht, das von dem Reflektor nicht geformt wurde, zu einem kleinen fernen Lichtspot.

Welchen Ansatz haltet ihr prinzipiell für besser ?

der RedmEx
 
Moin RedmEx,

das Problem bei den für "uns" bisher erhältlichen Lösungen hast Du generell schon angesprochen. Es ist die i.d.R. rotationssymmetrische Lichtverteilung.
Wenn man sich die Abstrahlcharakeristik einer Lambertian mit 140° anschaut, müsste ein Reflektor sehr tief ausfallen, um möglichst viel Licht einzufangen.
Dennoch wird ein nicht unwesentlicher Teil des Lichts ungerichtet die Leuchte verlassen - daher ist die Idee mit der Linse in Längsachse vor der Led gut.
Die muss allerdings so klein sein, dass sich nicht im Strahlengang des schon vom Reflektor kommenden Lichts störend wirkt.

Meiner Meinung nach ist daher die Kollimatoridee vom Grundsatz her besser.
Wenn man sich den MOBDAR mal anschaut, fällt im Inneren die konvexe, zur Led hin deutende Linse auf. Die ist zwar klein, sitzt aber so dicht vor dem Emitter, dass sie schon einen Löwenanteil vom Licht einfangen dürfte.
Die plane "Rückseite" dieser Linse ist gleichzeitig Vorderseite des Kollimators. Weiterhin wird das seitlich abgestahlte Licht analog zum Reflektor behandelt - Totalreflektion an der Kollimatorrückseite.
Insofern glaube ich, dass der Koll. die Idee mit Linse+Reflektor ganz gut vereint.
Es müsste sich halt jemand finden, der eine zum biken tauglichere Lichtverteilung hineinstrickt und das ganze nicht aus Makrolon o.ö., sondern mit optisch hochwertigen Gläsern baut.
Die 15x30°-Optiken gehen zumindest von der Lichtverteilung schon in die richtige Richtung, mit einer Led befeuert ist aber die Leuchtdichte zu schwach.

Ich seh' schon, der nächste Herbst kann kommen.....Bastelzeit :D
 
Hallo,

die Eigenschaften von Linsen und Kollimatoren wurden ja schon richtig erfasst.
Hierbei ist der Ansatz aber immer, daß die LED in Leuchtrichtung angeordnet ist.
Es gibt neben den Side-Emittern einen Fahrradscheinwerfer (Name ist mir im Moment entfallen), bei dem, soweit ich mich errinnern kann, die LED nach oben gegen den Reflektor strahlt, also das Abstrahlverhalten einer Abblendlampe darstellt.
So wird ein nach oben abgegrenztes Abstrahlverhalten mit guter Nahfeldausleuchtung erzielt.
Leider ist die Lampe nicht nur groß, sondern auch hässlich, ausserdem passt nur eine LED rein.

Theoretisch eine gute Basis zum Forschen, doch wer macht in der Praxis die Bauteile dafür?

Gruß
Raymund
 
hmmmm.grübel....man könnte - sofern es denn ein Reflektor sein muss -
ja auch mal folgendes versuchen:

Vor die wieder mal in Fahrtrichtung arrangierte Led wird mit recht geringem Abstand ein kleiner Hohlspiegel gesetzt, der das nach vorn gerichtete Licht auf die Emitterfläche zurückwirft. Die Extremvariante wäre halt eine Kopfverspiegelung der Led.
Thermische Probleme dürfte es m.E. aufgrund der spektralen Zusammensetzung mit dem unkritischen IR-Anteil wohl kaum geben, die Frage bliebe halt, ob & inwieweit sich die "künstlich erhöhte Leuchtdichte" der Emitterfläche positiv nutzbar auswirkt.

( Wer kennt ein Unternehmen, welches LED-Köpfe verspiegelt ? :lol: )
 
* die Verluste von Reflektor und Glas auf der einen & einer Optik auf der anderen Seite heben sich auf.
* Dafür zerkratzt die Optik viel leichter, besonders beim Radfahren, wo regelmäßiges Runterwischen von Verunreinigungen als die Regel angesehen werden darf
(ganz abgesehen von den :kotz: Optiken mit Loch, die teilweise von einem bestimmten Hersteller für seine Taschenlampen noch immer eingesetz wird und die eigentlich zwingend ein Frontglas benötigen würden)
*außerdem bedingt das hohe Tempo beim Radfahren eher eine starke Fokussierung.
* ein Teil des Lichts geht bei der Optik nicht nach vorne weg, der Raum um die Led/Optik wird auch beleuchtet.
--> 1 Punkt Gleichstand, 3 Punkte für den Reflektor

interessanterweise nutzen alle sinnvollen Led-Lampen (günstige wie fenix oder Triton P1, oder teure) keine side-emitter/low-dome, sondern high dome Luxeons in ihren Reflektoren. :confused:
 
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