LED-Leuchte für Video-Aufnahme

[stuck_duck]

Guten Tag,

Ich möchte eine Leuchte konstruieren zur Aufnahme von Video. Es sollen Video Aufnahmen von Behandlungen beim Zahnarztstuhl sein (keine Torturen!!). Das bedeutet das Licht sollte eher in einem relativ kleinen Bereich fokussiert sein; es soll so wenig wie möglich streuen.
Ich verwende im Moment 2 LED-Videoleuchten mit jeweils 210 LEDs. Herstellerangaben sind jeweils 7W, 1200Lux in 1m, 680 Lumen. Die Leuchtstärke ist ausreichend, die Leuchten sind allerdings groß und schwer für den Kamera-Arm.
Meine Idee ist eine neue leichte Leuchte zu bauen, die aus 4 (oder 6?) High-Power LEDs besteht. Ich werde selber eine gerade Halterung basteln, wo die 4 LEDs in Abstand von ca 15cm zu einander stehen.
Sonstige technische Anforderungen:
-Netzteil Versorgung 220V
-Farbe Tageslicht-weiß
-Wenn möglich dimmbar

Ich kenne mich zu wenig mit LEDs aus um die nötigen Teile selber auszusuchen. Ich brauche Hilfe um das "Einkaufs-Zettel" zu erstellen. Ich lege hohen Wert auf eine gute Qualität der Teile.

Welche LEDs sind geeignet bzw zu empfehlen?
Brauche ich Linsen, um das Licht zu fokussieren?
Brauche ich Kühlkörper? Die Leuchte wird zT über 1 Stunde kontinuierlich an sein.
Was brauche ich sonst an Netzteil etc?
Wo kann ich die passende Bedienungsanleitung zum Zusammenlöten der Teile finden?

Vielen Dank im Voraus!
Alexandros

[Achim H]

1200Lux in 1m, 680 Lumen.

Das entspräche in etwa einem Abstrahlwinkel von 50°.

Die Leuchtstärke ist ausreichend

Runterdimmen kann man immer, nur nicht hoch. Daher dürfte die Leuchte auch ein paar Lumen mehr haben.

Meine Idee ist eine neue leichte Leuchte zu bauen, die aus 4 (oder 6?) High-Power LEDs besteht.

Das Licht von 4 Leds auf einen Punkt zu fokussieren wird sehr schwer.
Besser nur 1 Led verwenden.

Zum Beispiel:
Nichia Chip on Board Modul NFCWL036B-V1 1280lm, 5000K, R9050 --> bei 340mA bzw. ca. 12W sind es ungefähr 1600 Lumen.
Im Grunde viel zu viel Licht (25% hätten auch gereicht), aber für eine Led mit weniger Output findet man keine Konstantstromquelle.

Anschlusselement für Nichia 036/60 Serie mit integrierter Reflektoranbringung.

Reflektor 16° --> Leuchtfleck auf 1m Entfernung: Ø 28,1cm, Beleuchtungsstärke: ca. 26.000 Lux.
oder
Reflektor 8° --> Leuchtfleck auf 1m Entfernung: Ø 14cm, Beleuchtungsstärke: ca. 104.500 Lux. --> da wird Dein Zahnarzt blass vor Neid

Links zu Elpro:
Konstantstromquelle: Meanwell LPF-16D-48 (26,4 - 48V @ 0,34A)

Zum Dimmen wird nur ein Poti benötigt.
Poti (100k) mit integriertem Drehknopf.

LED-Kühlkörper: LPF80A30-5-B --> Ø 80 x 30mm, 3.3K/W


Und noch eine Idee:
Wenn man sich eine Mutter mit einem 3/8 Zoll UNC Gewinde (oder eine gewinkeltes Blech mit diesem Gewinde) besorgt und an den Kühlkörper befestigt, könnte man ein Kamerastativ als Ständer benutzen.

[stuck_duck]

Hallo Achim,

Vielen Dank für die wertvollen Infos!
Ich stimme zu, lieber etwas zu viel Licht als zu wenig.
Was den Reflektor betrifft, sind die 16 Grad genug, denke ich.

Ich brauche aber mehr als 1 LED und etwas weiter voneinander entfernt, damit es so wenig Schatten wie möglich im Mund gibt. Eine einzige LED gibt ganz scharfen Schatten und das sieht dann im Film nicht gut aus.
Könntest du bitte die Shopping-List entsprechend ändern?

Alexandros

[Achim H]

So einfach, wie Du dir das vorstellst, ist das gar nicht.

Ich habe mal mein Cad-Programm (Eagle Light) angeschmissen und versucht, das Ganze grafisch darzustellen. Den Abstand der Leds habe ich gleich auf 30cm (300mm) verbreitert. Und selbst das ist noch ein sehr spitzer Winkel.

za_lampe.png

Das Rote ist die Led auf einer 10x10mm Platine.
Wie, die siehst Du gar nicht?

Vergrößert:

za_lampe_detail.png

Damit das Licht der Leds auf einen Punkt fokussiert werden kann, müssen die 10x10mm Platinen einseitig angehoben werden. Berechnet: ca. 1,485mm (gezeichnet im Raster: 0,005mm). Das Problem bei der Sache ist, dass die Leds dann nicht mehr plan aufliegen, der Wärmetransport an den Kühlkörper (der grüne Strich soll die Oberfläche des KK darstellen) nicht mehr möglich ist.

Man könnte hier nur mit 2 separaten Lampen was machen.

[Borax]

Eine einzige LED gibt ganz scharfen Schatten und das sieht dann im Film nicht gut aus.

Vorsicht... Die COB LED ist keine 'Punktlichtquelle' sondern eher schon ein Flächenstrahler (wenn auch mit kleiner Fläche). Zusammen mit dem Reflektor (der ja fast 12cm Durchmesser hat) wird daraus schon eine ziemlich große Fläche. Die erzeugt in einem eher geringen Abstand (weniger als 1m) sowieso keine scharfen Schatten. Um das noch weiter zu treiben, könntest Du eine noch größere COB LED nehmen z.B.: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Nich ... R9050.html und diesen Reflektor: http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Lins ... 10-11.html - der lässt sich zu der NICHIA 130er passend machen - siehe Kommentar von Christian. KSQ, Kühlkörper usw. bleiben gleich.

[christian-ep]

Hallo Alexandros, wenn Du im Nahbereich, im Mund, Licht haben willst, ordne die Leds direkt links und rechts vom Objektiv an ( wie bei einem Ringblitz ) und pack einen Diffusor vor, eine weisse Plexischeibe, sie muss nicht besonders dick sein. Sonst hast Du Doppelschatten, unschöne Spitzlichter und einen Patienten, der nach Deiner OP zum Augenarzt muss
Alternativ: hau alles Licht an die Decke und vermeide dass Du und Deine Kamera den Mund abschatten
Ansonsten, je mehr Lumen um so niedriger die Iso Deiner Kamera, umso weniger Rauschen.
Gruss Christian

[stuck_duck]

Hallo an alle,

@Achim:
Meine Idee ist einen Halter für die 4 LEDs aus Kunststoff im 3D Drucker herzustellen. Wenn ich die genauen Dimensionen des LED-Anschlußelements (Halterung) weiß, dann kann ich genaue Aussparungen lassen.
Die weit auseinander gelegenen LEDs können schon im Winkel stehen; ich finde deinen Ansatz sinnvoll!
Dann müssen natürlich alle 4 LEDs als separate Lampen gedacht werden. Stellt das ein Problem dar? Die Stromquelle bleibt ja die gleiche!?

@Borax:
Ich erwarte keine scharfen Kanten und keinen perfekt fokussierten Spot bei dieser Konstruktion. Ich möchte eigentlich, daß der Bereich um den Mund herum auch Licht bekommt, so daß das Video-Bild mehr oder weniger gleichmäßig beleuchtet wird. Das würde bedeuten eine beleuchtete Fläche von ca 40x30cm in einem Abstand von ca 80cm. Der Patient bekommt von uns sowieso eine ganz cooooole Sonnenbrille...
Ich habe erst bei deinem Kommentar bemerkt, daß die Reflektoren ca 12mm breit sind! Ich hätte gerne eine etwas zierlichere Konstruktion. Wie wäre es mit einem 70mm Reflektor? Ratet iht davon ab, oder ginge es auch?

@Christian:
Du hast recht, die beste Anordnung ist links und rechts. So sind auch die 'ersten' zwei LEDs gedacht. Die zwei weiteren, die eben jeweils ca 15cm weiter auseinander liegen dienen der Schatten-Vermeidung und der gleichmäßigerer Beleuchtung.
Ich glaube im dentalen Bereich, zum Filmen von Behandlungen, würde die indirekte Beleuchtung über die Decke nicht funktionieren. Dafür ist die (normale) Mundöffnung zu klein; da kommt einfach zu wenig Licht rein! Ich habe schon einige Lösungen ausprobiert.
Diffusor ist jedoch eine sinnvolle Idee.

Wie schon erwähnt, habe ich noch nie LEDs selbst angeschlossen. Verstehe ich das richtig, daß jede LED eine Halterung, einen Kühlkörper und einen Reflektor braucht? Die Kabel führen dann alle zur SQ.
Wenn die 4 LEDs als getrennte Lampen betrachtet werden, ändert das etwas an der Gesamt-Konstruktion bzw am Anschluß?

Gruß,
Alexandros

[Achim H]

Verstehe ich das richtig, daß jede LED eine Halterung, einen Kühlkörper und einen Reflektor braucht? Die Kabel führen dann alle zur SQ.

Korrekt.
Da die Leds so weit auseinander stehen, ist das leider auch nicht anders machbar.

Statt eine LED auf einen Kühlkörper zu kleben und sich dafür noch ein Gehäuse basteln zu müssen, kann man alternativ auch fertige Leuchtmittel (dimmbar) verwenden. Eine höhere Effizienz und ein besseres Licht hätten aber die selbstgebauten Lampen.

Zum Beispiel
(hier aus dem Shop): Stiftsockellampen GU5.3/MR16 --> Ø 50mm, neutralweiß gibt es nicht.
(hier aus dem Shop): Philips MASTER LEDspot 4-35W 940 GU10 DIM 25° CRI90+ --> Ø 50mm, 4000K, 282 Lumen, 25° Abstrahlwinkel, CRI >90, benötigt einen Phasenan-/-abschnittdimmer.
(Link zu Leuchtstark.de): Osram Prevaled Coin 50 G2 940 24D --> Ø 50mm, 4000K, 900 Lumen, 24° Abstrahlwinkel, CRI >90, benötigt eine dimmbare KSQ. --> Davon gibt es auch noch einen großen Bruder mit 111mm Durchmesser und mit 1560 Lumen. Mit einem CRI >80 sogar bis 3600 Lumen.

[christian-ep]

Guten Morgen Alexandros, schon weiter gekommen?
Was willst Du konkret filmen, wieviel Patient ist da mit drauf, wie weit ist die Lichtquelle weg und sind Werkzeug und Hände vor der Mundöffnung? Bleibt die Kamera statisch und wie weit ist sie weg?
Ich vermute Du wirst mit wenigen, aber harten Lichtquellen einen harten Kontrast erzeugen den Deine Cam nicht kompensieren kann. Aussen zu hell und innen doch Schatten, es ist ja kein Repro von einem eindimensionalen Objekt.
Das ist eine ziemlich knifflige Aufgabenstellung, schon weil Licht im Quadrat der Entfernung abnimmt und jede Lichtquelle bei zunehmendem Abstand härter wird. Darum mein Vorschlag mit der indirekten Beleuchtung, davon brauchst Du allerdings viel damit ist im Mund hell ist, hast aber weniger Kontrast von aussen nach innen.
Orientier Dich doch am Prinzip einer Zahnarztleuchte, das hat einen guten Grund warum die in Facetten aufgebaut ist -> viele Lichtquellen, wenig Schatten und doch hohe Brillanz und Heligkeit. Allerdings auch einen gewissen Focus, weil das ja eine Art umgedrehter Fresnel ist. Also eher viele Leds, mit einem hohen Cri und diese sternförmig um die Linse anordnen, eventuell in einem leicht konkaven Element z.b. 56026
Gruss Christian

[stuck_duck]

@Achim:
So wie du die Lage beschreibst, würde ich lieber die Lampen selbst bauen.
Könntest du mir bitte eine Liste schreiben mit den Teilen, die du empfehlen kannst für 4 Lampen-LEDs? Welche LEDs? Welche KSQ?

@Christian:
Ich möchte mehr oder weniger den offenen Mund des Patienten voll im Bild haben. Das entspricht in etwa einen Bereich von max 20x20cm.
Die Kamera bleicht statisch.
Die harten Kontraste die du erwähnst kann man umgehen indem man nur im Mund-Bereich die Belichtung messen kann, aber es sieht dann trotzdem nicht schön im Video, wenn der Bereich um den Mund ganz dunkel ist. Aus diesem Grund, wie du auch sagst, möchte ich hauptsächlich die Mundhöhle aber dann auch einen Bereich um den Mund auch beleuchten.
Der Abstand der Lampen vom Mund beträgt dann ca 50-70cm.
Die indirekte Beleuchtung würde 100% nicht funktionieren. Die Zahnarztleuchte gibt ja auch nur direktes Licht! Moderne Zahnarztleuchten haben auch nur eine Super-Bright LED! Da gibt es aber Linsen davor die das Licht auf die Fläche von 15x15cm fokussieren.
Mehr LEDs machen schon Sinn. Ich möchte es mit 4 probieren und später vielleicht noch 2 dazu tun.

Ich kenne mich mit den entsprechenden Schaltkreisen nicht aus. Wo kann ich nachlesen zB wie man die passende KSQ aussucht bzw wie der Schaltkreis für 4 bzw 6 LED-Lampen aussieht?

DANKE!!