Kaltlichtkathodensubstitut in billig

[Kleinalrik]

Jetzt habe ich zum Thema Warpgondelbeleuchtung nun doch einiges auf dem Herzen, dass ich damit Angryangels Thread nicht zu spammen wollte. Darum in einem neuen Thread:

Ich experimentiere gerade - recht verheißungsvoll - mit folgender Warpgondelbeleuchtung:

Zwei blaue LEDs mit flachem Abstrahlwinkel (<20°) die in die Enden eines Trinkhalms gestöpselt werden.

Verblüffend simpel, aber auch verblüffend effizient:



Vorteile:
5mm LEDs und üblicherweise 5mm-Trinkhalme passen saugend ineinander.
Nur 3,6V Betriebsspannung notwendig (eine Li-Io-Zelle)
Geringer Strom von 40mA durch die dünnsten Kabel (Litze).
Einfachster Aufbau (zwei LEDs, zwei Widerstände, wenige Lötstellen), dadurch höhere Ausfallsicherheit.

Nachteile:
An den Enden durch Seitwärtstrahlung der LEDs deutlich heller (im Foto durch zwei Stückchen Schlumpfschlauch abgedeckt). Helligkeitsverlauf zur Mitte hin (wenn auch bei Längen bis zu 12cm noch hinnehmbar).

Für 3mm LEDs dürfte es auch passende Trinkhalme geben.

Experimente und Zwischenergebnisse:

- Wenn der Trinkhalm leicht gebogen wird, wird die Mitte an einer Seite wieder heller, weil die Seitenwände in den Lichtkegel getaucht werden. Gleichzeitig wird die gegenüberliegende Seite dunkler.
- Eine LED und ein Spiegel am gegenüberliegenden Ende bringen kaum was.
- UV-LEDs und Füllung des Trinkhalms mit UV-reaktiver Flüssigkeit bringt im Vergleich zu blauen LEDs enttäuschende Ergebnisse.
- Ich habe es mit einem Plexiglasstab 5mm versucht. Die Seitenwände mussten aufgerauht werden (alternativ auch regelmäßige Querriefen ausprobiert), die Mitte mit Schleifpapier stark verjüngt. Das beste Ergebnis war zur Trinkhalmmethode gerade mal identisch.

Plexistab klar:




Plexistab aufgerauht und mit Querriefen versehen, zur Mitte hin verjüngt:





Direkter Vergleich. Links Trinkhalm, rechts Plexistab:





Mit kurzer Beleuchtungsdauer für bessere Vergleichbarkeit:





Wenn jemandem noch Verfeinerungen zu dieser Methode einfallen, bin ich dankbar.

[Lichtbringer]

Klasse Idee. 

[Kleinalrik]

Mal ein weiterer Versuch. In den Trinkhalm wurde mittig ein Plättchen aus Spiegelfolie eingeschoben, in der Hoffnung, dass dadurch in der Mitte Licht reflektiert und gegen die Halmwände gestreut wird.

Links ein Trinkhalm ohne eingesetzter Spiegelfolie, zum Vergleich:




Das Licht wird oberhalb des Plättchens logischerweise abgeschnitten. Dieses Bild ist natürlich stark überbelichtet.




Hier mit extrem kurzer Belichtungszeit für einen Vergleich der Helligkeitsintensität und -verteilung:



Ziel ist nicht eine Helligkeitssteigerung, sondern eine gleichmäßigere Verteilung der Beleuchtung, bzw. etwas mehr Licht in die Mitte zu ziehen..
Das Spiegelplättchen ist nicht exakt ausgerichtet. Dies hat den (nicht geplanten) Effekt, dass die Hülle des Trinkhalms nahe am Spiegel sogar heller ist, da er vom reflektierten Licht direkt angestrahlt wird. Auf der dem Betrachter abgewandten Seite tritt der umgekehrte Effekt ein, der Trinkhalm ist da dunkler (hier habe ich die hellere Seite zur Kamera hin gedreht).


Hier mit beidseitig eingesteckten LEDs. Der Effekt ist hier klarer zu sehen. Während die rechte Fläche des versetzten Spiegels das Licht auf die dem Betrachter zugewandte Hülle reflektiert und diese heller erscheinen lässt, reflektiert die linke Fläche nach hinten weg und lässt die linke Seite dunkler erscheinen.




Hier ohne Spiegelplättchen. Man sieht, dass die Helligkeit zur Mitte hin gleichmäßig abnimmt und in der Mitte am dunkelsten ist.
Meiner Meinung nach geht ein nicht unbeträchtlicher Teil des Lichts durch die jeweils gegenüberliegende LED einfach hindurch und ist für den Leuchteffekt verloren.




Meiner Meinung nach schon mal ein Mut machender Zwischenschritt. Ein wenig von der Helligkeit konnte ohne großen Aufwand Richtung Mitte - der bislang dunkelsten Stelle - verlagert werden.
Im nächsten Schritt versuche ich, eine passene Stahlkugel aufzuteilen, die das Licht nicht wie ein planer Spiegel größtenteils zur LED zurückwerfen würde, sondern stärker auf die Trinkhalmhülle verteilen würde - so die Theorie.

[Kleinalrik]

Und hier mal ein Versuch, eine streuende Scheibe aus diffusem Material einzusetzen:



Der Effekt mag nicht sehr gravierend wirken. Hier bitte ich zu bedenken, dass das Bild infolge einer extrem kurzen Belichtungszeit sehr stark abgedunkelt ist, um lediglich sichtbar zu machen, ob überhaupt eine Veränderung eingetreten ist.

Dieses Bild kommt der dem bloßen Auge empfundenen Helligkeit näher:

[wargames48]

Super Report! Als absoluter Dilettant auf dem Gebiet der Elektronik find ich sowas verdammt hilfreich. Das Ergebnis kann sich sehen lassen, vorallem das Teil auf dem ersten Bild gefällt mir persönlich am besten.

[Lou]

Super Report!

Ja, find ich auch. Da gibts bestimmt einige Anwendungsmöglichkeiten...

[struschie]

Warum seh ich das jetzt erst?
Cooler Report und schönes Experiment!
Einfach uns effektiv der Strohalm!
/A

[Kleinalrik]

Update:

Mir kam eben die Idee (eigentlich sollte ich ja für die Prüfung üben), statt einer zylindrischen Röhre einen Keil zu verwenden. Genauer zwei Keile von halber Länge, die spitz zulaufend aufeinandergerichtet sind. Anders als einen Strohhalm gibt es den zwar nicht fertig, aber er ist immernoch recht einfach herzustellen:



Folienstreifen V-förmig geknickt, Folienstücke oben und unten drauf als Stabilisierung.
Erst mal nur so zusammengefrickelt. Soll ja vorläufig nur ein proof of concept sein.
Als Diffusor habe ich die Folie nur längs eingekratzt. Wie gesagt, erst mal nur feststellen, ob ein Effekt eintritt.


Mit Befeuerung:



Ich habe so das Gefühl, dass das Licht gleichmäßiger verteilt wird, als mit dem Strohhalm.


Mit extrem kurzer Belichtung für einen deutlicheren Helligkeitsverlauf:



Jaaaa, man erkennt hier den Helligkeitsverlauf. Er scheint mir aber in der Tat gleichmäßiger zu sein. Die Spitze leuchtet fast gar nicht. Da ist ein Tropfen Sekundenkleber reingelaufen, wodurch die Spitze glasklar wurde und das Licht nicht mehr gestreut wird.


Ab einem bestimmten schrägen Winkel reflektiert die gegenüberliegende Wand satt und gleichmäßig das blaue Licht zum Betrachter:



Schon mal sehr verheißungsvoll!

Dieses Testkonstrukt ist momentan noch deutlich dunkler als z.B. die Trinkhalm-Konstruktion. Aber das lässt sich mit einem ordentlichen, diffusen Material noch steigern. Zurzeit ist auch nur eine Seite mit Riefen versehen. Beidseitig gerieft würde es auf jeder Seite nochmal heller wirken.




Durch den Ober- und Unterdeckel entfleucht noch ordentlich Licht. Da steckt noch Potential drin. Da kann noch mit reflektierendem Material zugemacht werden, um vergeudetes Licht ein wenig zu den Seitenwänden zu streuen.
Ich dachte da eher an gobpigmentierter Silberfarbe oder auch Weiß anstelle von Spiegelfolie, so dass ich da auch noch einen streuenden Effekt habe.
Die ebene Ober- und Unterseite wirkt sich hoffentlich vereinfachend auf den Einbau aus.

[struschie]

Sieht gut aus - was macht die Prüfungsvorbereitung ?


Lernen kannste morgen noch

/A

[HeiHee]

Aha, so langsam sieht's aus wie die Hintergrundbeleuchtung eines LCD... Da nennt sich das neudeutsch Lightpipe, eine keilförmige Platte mit Kaltkathode oder LED an der dicken Seite und für die Streuung Mikroprismen in der Oberfläche...

[Kleinalrik]

Richtig. Ich bin zufälligerweise in die selbe Richtung gekommen.

Hatte auch mal einige Handys ausgeschlachtet, um mir das mal anzuschauen. Die Plexiglasscheibchen und eine ominöse Folie hatten auch ganz interessante Eigenschaften. Die sind tatsächlich geeignet, einfallendes Licht flächig (!) um 90° abzulenken. So eine Plexiplatte in Streifen geschnitten hätte einen dem Optimum nahekommenden Effekt.

Wäre aber meiner Meinung nach nur sehr futtelig umzusetzen. Und ein Minimum an Einfachheit sollte noch übrig bleiben, damit das auch mal jemand nachbaut.

Es soll ja eine sinnvolle Alternative zur Kaltlichtkathode werden.