Moderne LEDs für Beleuchtung

[Stefan]

Hallo Peter, ich denke mit dem Netzteil wirst Du wenig Freude haben. Auch wenn die Spannung stabil sein mag, hast du nur sehr wenig Leistung zur Verfügung. 2 Watt ist sehr wenig um effektiv ausleuchten zu können.
Besten Gruß
Stefan

[cmd.powell]

Hi

Ich drängle mich auch nochmal dazwischen: Ich hab mal aus Langerweile nach Leistungs-LED geschucht und bei Conrad DAS HIER gefunden. Ok, der Preis ist... naja, sprechen wir nicht drüber, aber die Idee mit der Kombi Warm-Kalt-Weiß finde ich ganz gut. Hat jemand mit dem Teil schonmal rumexperimentiert ?

[Krizu]

Hi,

das Teil hat einen CRI von 80. 
Aber was spricht dagegen zwei LEDs zu nutzen? Dann könntest du einen Spot von links 6000K und einen "warmen"Untergrund von rechts oder oben gestalten.
Ingenieurs-Weissheit: Ein Aggregat pro Aufgabe ;-)

Mfg

Frank

[Kluftknacker]

sorry, Fehler, mache einen neuen Thread auf ....

[cmd.powell]

Hi Frank

Tja, das leidige Thema mit dem CRI. Ich muß zugeben, da bin ich auch nicht ganz auf der Höhe. Ich benutze derzeit Luxeon-LED's, 4 Stück mit jeweils 1 W. Die Farbwiedergabe ist jedoch um Längen besser als die von meiner 50 W-Halogenbirne, die ich noch alternativ zuschalten kann. In den ganzen Datenblättern haben die warmweißen LED's einen besseren CRI als die Kaltweißen. Rein von der Theorie her sollte eine LED mit einem Strahlungsmaximum bei rund 550 nm grob dem der Sonne am nähesten kommen. Die Sonne hat 5500 K (oder 5650 K). Nun kommt aber bei den LED's der Peak von der anregenden LED, die ja knakeblau ist, hinzu. Bei den Luxeon's, die ich derzeit verwende sieht das etwas blöd aus, da die einen deutlich gelben Kern mit blauem Rand als Spot haben (oder einen reinweißen Kern mit blauem Rand, der nur wegen eben jenem Rand gelblich wirkt). Es gab (!) mal von OSRAM die OStar-Serie mit Tageslichtweiß und 5500 K. Die liefert(e) ein sehr gleichmäßiges Licht mit - nach meinem Empfinden - sehr guter Farbwiedergabe. Leider wird die nicht mehr hergestellt, nur noch die Warmweiß-Varianten. Nur dann kann ich ja auch wieder zur ollen Birne greifen (oder gleich ne Kerze nehmen  ). Worauf ich hinaus will: Die ganzen Spektren sind ja schön und gut, nur wenn irgendwann die Farbtemperatur nicht mehr stimmt, bringen mir 95 CRI auch nix mehr - oder verstehe ich da was grundlegend Falsch ?
Vielleicht sollte man bei der ganzen Betrachtung nicht aus den Augen (ha, ha, lustiges Wortspiel) lassen, das eben jene auch spektrale Empfindlichkeiten mit Rot, Grün und Blau haben und nicht "Weiß" wahrnehmen ! Gleiches gilt auch für Digitale und analoge Fotografien - die Kunst ist letztlich, die spektralen Maxima aufeinander Abzustimmen. Also: Wen schert es, wenn es irgendwo im Spektrum Lücken oder Minima gibt, solange diese mit den Minima des Auges bzw. der Sensoren zusammenfallen, ist doch die Welt schön.

Alternativ könnte man vielleicht Farbfilter verwenden, falls die LED zu blau sein sollte. Theoretisch könnte man auch den Blau-Peak der LED's mit einem Schmalband-Interferenzfilter gezielt abschwächen, allerdings sind solche Filter immer recht teuer, auch wenn es hier nicht um einzelne Nanometer geht...

[Krizu]

Hi,

im Prinzip richtig, ABER:
Die Farbtemperatur gibt dir ein Äquivalent vom Farbeindruck bezogen auf einen "Schwarz"-Strahler zurück.
Ich haber hier im Büro 840-Leuchtstoffröhren, also Drei-Banden-Röhren mit 4000K Farbtemperatur.
Wenn ich das Spektrum mit Sonnenlicht (D65) oder Halogenlangen (T=3000K) vergleiche "sehe" ich keine Übereinstimmung.
Die Farbtemperatur beschreibt in meinen Augen nur das Gleichgewicht zwischen rot und blau.

Jetzt der Farbwiedergabeindex, angegegeben Ra oder CRI. Der beschreibt im Gegensatz dazu die Stetigkeit des Lichtspektrums.
Wenn in einem Spektrum Bereiche erst abfallen dann wieder ansteigen udn wieder abfallen, ist der Farbeindruck gestört.
Bei den "alten" LEDs ist das sehr deutlich, da gibt es ein Ra von 70. Da würde ich keine Socken zum Anzug aussuchen.
Aber auch Sonnenlicht ist nicht sauber, die Absorptionsbanden der Elemente und Moleküle spucken da in ein "sauberes" Licht.
Halogenlampen haben als Schwarzkörperstrahler ein Ra von 99+. Aber das Spektrum läuft bei 380nm aus. Es ist eigentlich nur ein Dreieck: 380nm 0W/m2/nm 780nm Max W/nm/m2 und dazischen fast eine Gerade.

Warum haben Warmweisse LEDs ein höhers Ra?
Wir du richtig anmerkst haben "warme" LEDs ein meist besseres Ra. Der blaue Peak kommt von der "Primär"Strahlung, der gelbe vom Floureszenz-Konverter (Granat mit Ce dotiert) . Wenn du viel Konverter drauf hast, geht die blaue Bande runter, das Spektrum wird glatter.

Warum hast du einen blauen Rand?
Die LEDs sind Sichtsysteme. Du hast eine 4µm GaN auf Saphir Schicht die leuchtet. Aber die ist auch ein Wellenleiter. Ein grosser Teil des Licht wird seitlich ausgekoppelt. Da liegt aber wenig Konverter und daher der blaue Ring.

Alles klar?

MFG

Frank

 

[Kluftknacker]

und bei Conrad DAS HIER gefunden. Ok, der Preis ist... naja, sprechen wir nicht drüber

Hallo,
wo kauft Ihr günstig! Euern Elektronik-Krempel, also nicht nur LED's, KSQ und einige Widerstände? Gibt es eine preisgünstige Alternative zu Conrad? Gerne auch per PM  Raum Hannover-Braunschweig-Hildesheim bevorzugt.

Kluftknacker

[limestone]

Hallo Kluftknacker,
Reichelt oder Pollin fallen mir als eventuelle Alternativen zu Conrad ein.
Glück Auf
Ralf

[cmd.powell]

Hallo

@Kluftknacker: Naja, wirklich billig sind hochwertige LED wahrscheinlich nirgends. Allerdings sind 60€ schon ein ziemlicher Hammer. Sowas kaufe ich mir nicht mal nebenbei, nur um damit rumzuspielen. Wenn Du eine gute und helle LED mit sauberer Farbwiedergabe haben willst, wirst Du egal wo mehr bezahlen müssen als für eine 08/15-LED mit bresiger Helligkeit und Zombielicht. Ok, Conrad ist dabei meistens noch die Apotheke unter den Elektronikteilehändlern, aber immerhin ist die Auswahl gut und gucken kostet nix. Alternativen hat limestone ja schon genannt.

@Frank: Hmm, so richtig schlau bin ich jetzt trotz Deiner Ausführungen immer noch nicht. Das mit den Schwarzstrahlern etc. verstehe ich ja schon, nur Du wirst mir um keinen Preis der Welt verkaufen können, das eine Glühbirne ein Farbgetreueres Licht macht als z.B. die Sonne. Mag ja sein, das das Spektrum der Glühbirne keinerlei Lücken aufweist und die Sonne nunmal Frauenhofersche Linien hat - nichts desto trotz haben sich die menschlichen Augen in mindesten 2 Millionen Jahren Evolution nunmal an das Maximum des Sonnenlichts angepasst. Ein weißes Blatt Papier schaut im reinen Sonnelicht (natürlich um die Mittagstunde bei klarem Himmel) korrekt weiß aus und nicht Nachts unter der Nachtischlampe ! Das es dabei immer Vergeichseffekte gibt z.B. bewölkter Himmel hat um die 9000K, ist also sehr blau und die Abenddämmerung ist sehr rot, ist ja kein großes Geheimnis.
Gut, die Theorie sagt aus, das Farben nicht richtig wiedergegeben werden, wenn es Lücken in der Schwarzkörperkurve gibt - klingt auch logisch und will ich nicht anzweifeln. Nur was nutzt mir eine "perfekte" Kurve in der falschen Spektralen Ecke ?
Naja, lange Rede, kurzer Sinn: Ich denke mal, ich werde Deinen Vorschlag mit den zwei LED's mal verfolgen: Eine Kühle und eine Warme, mal schaun, was das für ein Licht gibt. Wäre natürlich schon toll, wenn die LED-Herstelle da mal eine leistbare Lösung vorlegen würden. Ich verstehe gar nicht, wieso Osram die OSTAR eingestellt hat. Die LED war gut, macht prima Licht (ohne jetzt den CRI oder Ra zu kennen) und hatte 5500K. Wahrscheinlich steht die Mehrheit der Konsumkühe auf warmes Kuschelllicht, da kann man mit technischen Anwendungen nicht genug Umsatz machen...

[Stefan]

Auch 2 LEDs verschiedener Lichtfarbe werden das Farbspektrum nicht komplettieren. Das typische "LED-Farbloch" haben sie fast alle gemein.

Kurzum eine LED mit niedrigem Ra stellt manche Farben einfach falsch dar. Wie auch auf meinen Vergleichsbildern zu sehen, die dem was mein Auge wahrgenommen hat sehr nahe kommten (Je nach Monitor natürlich auch wieder anders).

Das Rot des Realgar wird zu braun, das wird es auch wenn Du eine Warmlicht und eine Kaltlicht LED mischen wirst. Ich habe das selbe Bild nochmal mit einer Ra80 LED zusätzlich gemacht.

Hier der Vergleich aller drei Lampen (jeweils manueller Weißabgleich gegen weißes Blatt Papier):

~Ra 80  (15 kleine LED)
~Ra 95  2 Leistungsstarke LED)
~Ra100 Kaltlicht Schott

Moderne LEDs für Beleuchtung

Moderne LEDs für Beleuchtung

Moderne LEDs für Beleuchtung

Bitte achtet nur auf die Farben. Die Bildqualität spielt keine Rolle. Mit steigendem Ra (Varbwiedergabe) ist auch ein neturgetreuers Rot zu erkennen.

Besten Gruß
Stefan

[cmd.powell]

Ok, man sieht die Unterschiede. Allerdings: Welches der Bilder dem Orginal am nahesten kommt kann ich Dir jetzt nur glauben. Ohne zu unken: Das Bild mit der 80 Ra LED wirkt recht weich und natürlich, das mit der 100 Ra eher kühl und unecht - rein subjektiv.
Abgesehen von meinem subjektiven Eindruck finde ich es erstaunlich, das das Bild mit 95 Ra dem mit 80 Ra mehr ähnelt als dem mit 100 Ra, nur die Farbe des Realgars betrachtet ! Das kann im Umkehrschluß ja nur bedeuten, das man LED's nicht für die Beleuchtung nutzen kann, will man den ein "naturgetreues" Bild.
Auf der anderen Seite: Mach doch mal ein Foto im reinen Sonnenlicht - mein Eichmaß - das sollte dann ja dem der Kaltlichtleuchte ähnlicher sein...
Naja, und zum guten Schluß und von der Natur der Sache her hier im Forum nicht demonstrierbar: Wie schaut es mit dem visuellen Eindruck aus. 99% meiner Mikroskopzeit schaue ich durch, Fotos sind Nebensache.

[Krizu]

Hallo,

ich glaube wir jeden hier gerade über drei Eigenschaften:
- Farbwiedergabe-Index:
Wenn das Spektrum stetig ist, werden benachbarte Farben zueinander richtig wiedergegeben. Das Ergebnis sieht man bei den weissen LEDs und dem Beispiel von Stefan. Bei einem guten Ra und einer somit gut definerten Farbtemperatur, ist ein Weissabgleich machbar.
- Farbtemperatur
Mit der Farbtemperatur wird die integrale Farbwiedergabe beschrieben. Es weredn entweder Rottöne (warmes Licht T=3000K) oder Blautöne (T>7000K) verstärkt wiedergegeben. Neutralweiss ist D65, also Spektrum wie das Tageslicht, Temperatur 6500K.
- Brillianz (ok - nicht in der strengen SI-Definition)
Eine Lichtquelle kann weich oder hart sein. Die HiPower-LEDs haben eine grosse diffus abstrahlende Fläche von rund 5*25mm2. Dadurch ist die Strahlende Fläche in der Größenordnung der Objekte und Abstände. Die normalen LEDS haben einen 0.09mm2 Chip der meist gut gebündelt wird um "Candela" zu bekommen.
Das kann der Fotograph nutzen, z.B: als weiches Hintergrundlicht und dann einen Spot.

Zur Diskussion mit dem Sonnenlicht:
Schon Helmholtz erkannte die Mängel des menschlichen Sehapparates. Geckos sehen mit vier Rezeptoren (testudolinks.de ist in meinen Augen eine gute Seite zum Farbsehen - auch bei Tieren.) auch im UV-Bereich. Der Mensch ist nicht die Krone der Schöpfung beim sehen. Aber wir machen die Bilder für den Menschen :-)

Die maximale Empfindlichkeit des menschlichen Auges beim Hellsehen ist bei 550nm, dem (Frequenz?-)Maximum des Sonnenlichts. Das Farbsehen ist leicht zu überlisten ;-) Um einen Farbeindruck zu bestimmen, gebe ich Dir absolut und uneingeschränkt recht - Entweder ein gutes Farbmessgerät oder ein gutes D65 Licht. Aber rein rechnerisch ist die "Konstanz" Farbwiedergabe mit einer Halogenlampe dem Sonnenlicht leicht überlegen. Der Farbeindruck ist beim Sonnelicht besser.

MfG

Frank

[cmd.powell]

Hi Frank

Ok, ich glaube, an unserem Sehapparat werden wir so schnell nichts mehr ändern können, von daher müssen wir mit dem was wir haben klarkommen. Achso, Menschen haben auch vier Rezeptoren, drei für die Farben und einer für Hell/Dunkel - die arbeiten allerdings nicht oder nur beschränkt parallel.
So, jetzt sind wir also an dem Punkt, das wir eine LED mit hohem CRI und passender Farbtemperatur benötigen, wenn wir durch das Mikroskop auch schauen wollen und nicht nur Fotos machen. Dann kommen wir mal zu des Pudels Kern: Wo bekomme ich solche LED's her ? Die von Dir vorgestellten sind ja ganz hübsch, nur die Leistenform nutzt mir zur Beleuchtung nicht wirklich was. Eine möglichst punktförmige Quelle wäre da angebracht, da man hier mit einer Optik bündeln und vor allem Richten kann. Die Leisten strahlen mit 120° oder gar mehr ab, da kommt ja nichts mehr auf meinem Objekt an. Die anderen LED in dem Laden (mit "High CRI") sind zwar rund und würden vielleicht eine Optik zulassen, jedoch hat die 5000 K-Version einen CRI von wieder nur 83 Ra. Ich hab gestern noch etwas gegooglet aber nichts gescheites gefunden. Anscheinend hat keiner in der Industrie interesse LED's als taugliche Mikroskopbeleuchtung zu produzieren 

[Krizu]

Ok,

du hast recht bei der Anzahl der Rezeptoren :-) Aber Gecko=Mensch+1  Es gibt noch extremere, eienr der Top-Kandidaten ist der Knallkrebs.

Das Problem der Kofussierbarkeit habe ich hier auch schon diskutiert. Entweder kann man eine Parabel aus Plexi-Vollmaterial oder einen alten Reflektor einer Blitzlampe nehmen. Wenn ich das Problem richtig sehe kommt folgende Liste raus:

LED-Vorteile:
- Einfache Ansteuerung
- Voll dimmbar ohne Farbveränderung
- keine markante Wärmeabstrahlung
- relativ kleine leuchtende Fläche, kompakt
- lange Lebensdauer
- Preis: günstig

LED-Nachteile
- bescheidene Farbwiedergabe
- Wellenlängen kleiner etwa 440m fehlen, das kann Probleme bei einigen Kristallen geben
- Schnell ein grosser Aufbau

Halogenlampe-Vorteile:
- sehr gute Farbwiedergabe
- Vollspektrum im wahrsten Sinne des Wortes
- Preis der Leuchtmittel: Günstig
- Oft mit Reflektor geliefert

Halogenlampe-Nachteile:
- Ab 60% der Leistung dimmbar mit deutlichen Farbveränderungen
- 98% sind Wärmeabstrahlung
- Meist Hochstromtechnik über 2A.
- Lebensdauer

Ich könnte mir vier dieser LED-Leisten als "Quadrupol"-ringlicht um mein neues Makro gut vorstellen :-)

Die Industrie hat keinerlei Interesse an einer Entwicklung für Kleinstnischen. In einem LED-Display werden meines Wissens >20000 LEDs pro m2 verbaut, teilweise 1R 1B 2G. Weiss für irgendwelche Raumspots oder KFZ-Anwendungen.

MfG

Frank

[Stefan]

@Markus,

dass Du mir das jetzt glauben müsstest ist sicher richtig  Da ich kein Interesse daran habe mich selbst zu belügen, habe ich die Bilder so objektiv wie möglich erstellt und hier eingestellt. Die Ra ~80 LEDs (15 Stück) geben ein weiches Licht ab, da sie zwangsläufig auf großer Fläche abstrahlen und nur je für sich, aber nicht in Summe gebündelt sind. Die ~Ra95 beleuchten auf ganzer Fläche ohne Linse. Diese könnte aber separat vorgebaut werden, was zu einem "breiten Lichtschlitz" auf dem die max. Helligkeit läge führen würde. Die Helligkeit ist ansonsten ausreichend.

Die Schott Lampe ist im Fokus verstellbar und bringt auf den Punkt deutlich mehr Licht als die LEDs.

Das Bild unter Tageslicht zu machen ist leider schwer möglich, da ich dazu sämtliches Ausrüstung (incl. PC) nach draußen schleppen müsste und das ist mir etwas zu großer Aufwand zumal das Licht bei dem Bilddurchmesser auch noch sehr gut passen müsste.

LEDs können eine kostengünstige Alternative sein, reichen aber nach meinem Test bisher nicht an eine Kaltlichtlampe heran. Es ist schlicht eine einfache Rechnung, bin ich bereit 900€+ für eine gute Kaltlichtleuchte auszugeben? Bin ich das nicht, kann ich mir für einen Bruchteil eine LED Beleuchtung kaufen, muss aber derzeit mit den Einschränkungen und oft nur minimalen Farbveränderungen leben.

Die getestete Ra95 LED ist für mich eine akzeptable Alternative. Kühlkörper machen den Aufbau allerdings etwas sperrig.

Wir hatten das Thema Monitorkalibrierung und Farbechtheit der Monitore auch schon mal. Ich behaupte, dass die wenigsten Monitore auch nur annähernd die richtigen Farben wiedergeben. Mein kalibrierter Monitor zuhause zeigt mehr Farbunterschiede beim betrachten der Vergleichsbilder als mein Monitor (unkalibriert) in der Arbeit. Wir sollten ggf. die Kamera und deren Farbaufnahme- und Farbwiedergabevermögen auch nicht vergessen 

Da nur sehr wenige das Geld investieren können und wollen um eine durchgängige Farbwiedergabe zu ermöglichen, stellt sich die Frage wo am sinnvollsten investiert wird.

Besten Gruß
Stefan