Hallo,
ich bin Studentin und arbeite gerade an einem Projekt, wo ich LEDs in eine Art Brille einbauen möchte.
Im Endeffekt soll das ganze möglichst an und abschaltbar sein, wenn möglich sogar dimmbar. Da ich mich aber vorher noch nie mit LEDs oder dergleichen auseinandergesetzt habe, bin ich auch jetzt nach gefühlten tausend Forenbeiträgen noch nicht schlauer.
Daher möchte ich an dieser Stelle fragen, ob jemand mir weiterhelfen kann, mir sagen kann, was ich benötige und wie ich es verbauen könnte?
Vielen Dank schonmal!
Lichtbrille mit Micro-LED
Moderator: T.Hoffmann
Für was genau soll den die Beleuchtung sein? Nur als "Deko"-Licht oder um als Scheinwerfer zu fungieren oder als Positionsleuchte? Und in welcher Farbe soll das Licht den strahlen? Wie ist die Brille denn beschaffen von Form und Material her und kannst du selbst etwas lösten/bohren/kleben, bzw. traust du es dir zu? Wenn wir etwas genauer über dein Projekt bescheid wissen, können wir sich auch besser bzw genauer helfen/tipps geben 
Die Beleuchtung soll nach Innen leuchten – wie bei einer Lichttherapiebrille. Es soll mittig, direkt über den Augen angebracht sein. Das Material ist eine Art Schaumstoff, wie bei einer Schlafmaske. Die Farbe des Lichts sollte hell, aber warm sein (auf keinen Fall bunt).
Löten, bohren und kleben... wir haben in der Uni eine Werkstatt, die ich benutzen darf – die Möglichkeit hab ich also theoretisch. Wenn ich weiß, was ich wie löten oder kleben muss, traue ich mir das glaub ich schon zu.
Löten, bohren und kleben... wir haben in der Uni eine Werkstatt, die ich benutzen darf – die Möglichkeit hab ich also theoretisch. Wenn ich weiß, was ich wie löten oder kleben muss, traue ich mir das glaub ich schon zu.
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Slartibartfast
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Habe mich extra angemeldet als das Posting gesehn habe, bin schon seit längerem "stiller Mitleser". Ich vermute einfach mal, daß sich das Projekt im weiteren Sinnen den Themen Stimulation der Ganglienzellen, Circadiane Rhythmik, Melatoninunterdrückung, Winterdepression oder etwas ähnlich Photobiologischem widmen soll, korrigiere mich bitte wenn ich falsch liege.
Also für eine sinnvolle Lichttherapie werden eigentlich Beleuchtungsstärken die zumindest in die Nähe der mittleren Beleuchtungsstärke des Tageslichts kommen, also 6000 bis 10000Lux verwendet. Um diese zu erreichen müsstest Du mit 20-40Lumen (ich bin einfach mal von 2cm Abstand Brille/LED zur Pupille ausgegangen) pro Auge einstrahlen. Wenn es eine der flexiblen "Schlafmasken" sein soll, dann würde die LED ja direkt auf dem Auge aufliegen, oder? Dann würden Dir Lichströme von unter 1lm ausreichen.
Damit wärst Du seitens des Lichtstrom (lm) in dem typischen Bereich einer 0.5W LED, auch mid-power LEDs genannt. LEDs dieser Leistungsklasse gibt es in verschiedenen Bauformen, zB. 3020 (3mm x 2mm), 5630 (5,6mm x 3mm) oder 3014 (http://www.leds.de/Low-Mid-Power-LEDs/S ... AT-H3.html)
Mit 10mA bestromt bist Du schon über 5lm, mit 80mA schon bei mehr als 20lm.
Ich sehe dabei nur das Problem der Blendung, denn selbst bei geschlossenem Lid, kommt da immernoch eine MENGE Licht (extrem hohe Leuchtdichten) durch. Weiterhin ist eine weisse LED immer aus einem blauen LED-chip (Wellenlänge ~455nm) und einer entsprechenden Phosphoreszenzschicht zusammengebaut. Der kurzwellige, hochenergetische Blauanteil des von der weissen LED emittierten Spektrums ist meines Erachtens nicht wirklich gut für das Auge, aber das sollen die Biologen oder Augenoptiker klären
Ich hoffe das hilft Dir weiter, ich wäre auf jeden Fall am weiteren Verlauf des Projektes interessiert.
Also für eine sinnvolle Lichttherapie werden eigentlich Beleuchtungsstärken die zumindest in die Nähe der mittleren Beleuchtungsstärke des Tageslichts kommen, also 6000 bis 10000Lux verwendet. Um diese zu erreichen müsstest Du mit 20-40Lumen (ich bin einfach mal von 2cm Abstand Brille/LED zur Pupille ausgegangen) pro Auge einstrahlen. Wenn es eine der flexiblen "Schlafmasken" sein soll, dann würde die LED ja direkt auf dem Auge aufliegen, oder? Dann würden Dir Lichströme von unter 1lm ausreichen.
Damit wärst Du seitens des Lichtstrom (lm) in dem typischen Bereich einer 0.5W LED, auch mid-power LEDs genannt. LEDs dieser Leistungsklasse gibt es in verschiedenen Bauformen, zB. 3020 (3mm x 2mm), 5630 (5,6mm x 3mm) oder 3014 (http://www.leds.de/Low-Mid-Power-LEDs/S ... AT-H3.html)
Mit 10mA bestromt bist Du schon über 5lm, mit 80mA schon bei mehr als 20lm.
Ich sehe dabei nur das Problem der Blendung, denn selbst bei geschlossenem Lid, kommt da immernoch eine MENGE Licht (extrem hohe Leuchtdichten) durch. Weiterhin ist eine weisse LED immer aus einem blauen LED-chip (Wellenlänge ~455nm) und einer entsprechenden Phosphoreszenzschicht zusammengebaut. Der kurzwellige, hochenergetische Blauanteil des von der weissen LED emittierten Spektrums ist meines Erachtens nicht wirklich gut für das Auge, aber das sollen die Biologen oder Augenoptiker klären
Ich hoffe das hilft Dir weiter, ich wäre auf jeden Fall am weiteren Verlauf des Projektes interessiert.
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CRI 93+ / Ra 93+
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Wird eine Lichttherapie mit geschlossenen oder offenen Augen durchgeführt?
Bei geschlossenem Auge hat man mit einer LED im Bereich 25-75 Lumen das Gefühl im Sommerurlaub in der Sonne zu liegen --- bei geöffnetem Auge oder wenn man Einschläft und dabei unbewußt die Augen öffnet schädigt man aber ganz sicher die Netzhaut.
1 Lumen halte ich für viel zu wenig bei geschlossenem Lid.
Außerdem kommt vom Blau nichts mehr durch das geschlossene Lied am Auge an.
Wenn man eine Lichttherapie mit offenen Augen durchführt, dann muss noch eine Diffusorscheibe, z.B. Endlighten-Plexiglas o.Ä. an die LED. Und nur dann kommt auch blau am Auge an.
Vermutlich ist das auch die offizielle Vorgehensweise(
)
Bei geschlossenem Auge hat man mit einer LED im Bereich 25-75 Lumen das Gefühl im Sommerurlaub in der Sonne zu liegen --- bei geöffnetem Auge oder wenn man Einschläft und dabei unbewußt die Augen öffnet schädigt man aber ganz sicher die Netzhaut.
1 Lumen halte ich für viel zu wenig bei geschlossenem Lid.
Außerdem kommt vom Blau nichts mehr durch das geschlossene Lied am Auge an.
Wenn man eine Lichttherapie mit offenen Augen durchführt, dann muss noch eine Diffusorscheibe, z.B. Endlighten-Plexiglas o.Ä. an die LED. Und nur dann kommt auch blau am Auge an.
Vermutlich ist das auch die offizielle Vorgehensweise(
)Vielen Dank für die ausführlichen Antworten. Seid ihr in dem Bereich irgendwie tätig?
Und ja, es ist tatsächlich aus dem Thema Winterdepressionen entstanden.
Wie groß ist denn so ein Akku oder eine Batterie, ein An - und Ausschalter bzw. gibt es auch einen Dimmschalter für solch kleine LED's?
Und wie müsste man sowas zusammenbauen /löten ....?
Und ja, es ist tatsächlich aus dem Thema Winterdepressionen entstanden.
Wie groß ist denn so ein Akku oder eine Batterie, ein An - und Ausschalter bzw. gibt es auch einen Dimmschalter für solch kleine LED's?
Und wie müsste man sowas zusammenbauen /löten ....?
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Slartibartfast
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Ich bin mal davon ausgegangen, dass so eine "Schlafmaske mit LED" auf dem geschlossenen Lid aufliegt und habe mir vor 5min im Selbstversuch eine Seoul 5630 mit ca. 30lm so nahe wie möglich vor das geschlossene Auge gehalten...dauerhaft halte ich das definitiv nicht aus (typischerweise dauert die Lichttherapie 30-60min/Tag), die Schatten auf der Netzhaut sehe ich immernoch. Mein Luxmeter gibt mir bei ca. 1cm Abstand >30000lx, wenn ich noch näher gehe geht mein Messgerät mit >100klux in die Sättigung. Also definitiv zu viel. Es geht in so einem Fall, wenn die LED direkt vor das Auge (ob offen oder geschlossen) um die Leuchtdichten [cd/m2]. Und die Leuchtdichte istin dem Fall so extrem, daß selbst bei geschlossenem Lid, sich die Pupille auf ein Minimum verengt, was den eigentlichen Zweck einer derartigen Therapie wieder entgegensteht.CRI 93+ / Ra 93+ hat geschrieben: Bei geschlossenem Auge hat man mit einer LED im Bereich 25-75 Lumen das Gefühl im Sommerurlaub in der Sonne zu liegen --- bei geöffnetem Auge oder wenn man Einschläft und dabei unbewußt die Augen öffnet schädigt man aber ganz sicher die Netzhaut.
1 Lumen halte ich für viel zu wenig bei geschlossenem Lid.
UV-Licht kann durch das geschlossene Lid dringen (darum gibts die Plastikbrillen im Solarium), und je kurzwelliger das Licht desto schlechter durchdringt eine Schwingung ein Material, das bedeutet daß das geringfügig langwelligere Blau auch das geschlossene Lid passiert.CRI 93+ / Ra 93+ hat geschrieben: Außerdem kommt vom Blau nichts mehr durch das geschlossene Lied am Auge an.
Für den Fall daß die "Bestrahlung" im Schlaf passieren sollte, würde ich davon abraten, da Licht der wichtigste Zeitgeber für den menschl. Organismus ist (Stichwort: ipRGC, intrinsic photosensitive Retinal Ganglion Cell). Eingriffe in diese natürlichen Rhythmen mit vergleichsweise hohen Strahlungsdosen des "bösen"
Blauanteils von weissem LED Licht würden in der Nacht einen Abbau des "Schlafhormons" Melatonin bewirken, und könnte den Tag- Nachtrhythmus verschieben (Chromodisruption) und auch andere Auswirkungen auf den Organismus haben.Es sollte also idealerweise Morgens direkt nach dem Aufstehen (abhängig vom Chronotyp;-)) mit Lichttherapie gearbeitet werden.
Zu dem Thema gibt es jede Menge Forschungsarbeiten, z.B." Reiter, R. (2002): Potential biological consequences of excessive light exposure:
melatonin suppression, DNA damage, cancer and neurodegenerative diseases. ", bei Interesse einfach mal Googlen und es gibt sogar eine DIN dazu: 5031-100
Eine LED ist ein Halbleiter der leuchtet.
Eine LED ist gepolt, hat somit einen positiven (Anode) und negativen (Kathode) Anschluss.
Sie hat eine bestimmte Vorwärtsspannung. Bei weißen LEDs ist es um die 3V, bei roten bspw. um die 2V. Diese Spannung rührt von physikalischen Eingenschaften in den für die Farbe verwendeten Halbleitern her. Das wichtige ist, diese Spannung musst du mindestens aufbringen, sonst leuchtet nichts.
Anders als eine Lampe, bei bei Strom und Spannung nahzu linear ansteigen, hat eine LED eine sehr steile Kennlinie:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/c ... arcurp.png
Bei geringer Spannungsänderung ändert sich der Strom gewaltig. Deswegen, und da die Kennlinie bei Temperaturänderung sich verschiebt (passiert zwangsläufig durch Erwärmung während des Leuchtens), lässt sich eine LED sehr schlecht durch die Spannung in der Helligkeit regeln.
Stattdessen begrenzt man den Strom durch
a) einen Vorwiderstand. Wenn du bspw. eine weiße LED mit 3V Vorwärtsspannung bei 20mA an 5V betreiben willst, so musst du folgendermaßen rechnen: An der LED fallen diese 3V ab, d.h. am widerstand liegen die verbleibenden 5V-3V=2V an. Durch den Widerstand sollen 20mA fließen, d.h. 5V/20mA=250Ohm (http://de.wikipedia.org/wiki/Ohmsches_Gesetz). Das ist der Wert des Vorwiderstands. Willst du die Helligkeit ändern, könntest du im einfachsten Fall anstatt eines festen Widerstands ein Potentionmeter und dadurch den Strom variieren. Achte jedoch, dass du nicht den max. zulässigen Strom der LED überschreitest.
b) eine Konstantstromquelle (KSQ). Gibt's fertig zu kaufen http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... id-13.html, oder muss man sich selber auf einer Platine aufbauen. Eine Konstantstromquelle ist der elegantere Weg. viewtopic.php?f=31&t=7920. Da LEDs Toleranzen haben, somit die Vorwärtsspannung leicht variiert, erreicht man durch eine Konstantstromquelle eine ständig gleiche Helligkeit auch bei änderung der Betriebsspannung! (ist beim Widerstand nicht der Fall, dort sollte die Betriebsspannung nahezu konstant sein) Der Strom wird wieder durch einen Widerstand (meist in einem Spannungsteiler) eingestellt, somit kannst du ihn im einfachsten Fall durch ein Potentionmeter variieren. Der Nachteil solch einer KSQ ist, dass meistens mind. 0.7V an der Konstantstromquelle abfallen, du also eine noch höhere Spannung benötigst.
Das alles ist kein Problem wenn man ein Netzteil verwendet und bspw. mit verschwenderischen 12V arbeitet
Dimmen:
a) den Strom variieren wie oben. Vorteil: Simpel, Nachteil: Farbe ändert sich leicht
b) konstanten Strom, mit PWM dimmen. Vorteil: Sehr variabel, konstante Farbe Nachteil: Aufwendig
Richtig gedimmt wird mit PWM (Pulsweitenmodulation) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/c ... af/Pwm.png D.h. du legst ein Rechtecksignal (An/Aus) mit einer festen Frequenz an (gut oberhalb 200Hz, damit auch ja nichts flackert). Normalweise ist die An und die Aus-Zeit identisch. Bei der PWM wird nun die An-Zeit variiert, die Frequenz konstant gehalten, daher der Name PWM. Bei kurzer An Zeit wirkt die LED dunkel. Bei großer An-Zeit wirkt sie hell. Wie in dem verlinkten Bild dargestellt. Die grüne Kurve kann man in unserem Fall als Helligkeit der LED interpretieren, die Rosa kurve als das PWM Signal.
Akku-Betrieb:
Das komplizierteste. Ein NiMh-Akku hat eine Spannung von 1.2V, die ist aber nicht konstant, sondern geht runter bis auf 0.9V. Du benötigst für eine weiße LED aber mind. 3V. Also nehmen wir zwei Akkus, macht 1.8V-2.4V. Drei Akkus, macht 2.7V-3.6V. Vier Akkus, macht 3.6V-4.8V.
Nun ist die haudrauf Methode: Schalte genügend Akkus in Reihe, dass die nötige Spannung für LED + KSQ zusammenkommt (Strombegrenzen über Widerstand ist hier nicht möglich, da die Spannung zu stark sich ändert) und Dimme mit einer PWM. Bspw. die absolute Prototypenlösung: Nimm sowas:
http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... -LEDs.html, das braucht mind. 12V, hat alles schon drin, verwende 12 Akkus, und probiere rum. Schön ist die Lösung nicht, aber falls du einfach erst mal probieren willst, vielleicht die einfachste. Natürlich kannst du für erste versuche auch einfach ein Netzteil mit 12V anschließen, aber bei Hautkontakt ist sowas immer mit etwas Vorsicht zu genießen, oder sieht man halt nicht gerne.
Wenn du es gerne eleganter gelöst hast, dann kannst du es machen wie in Taschenlampen. Dort verwendet man einen Spannungswandler um entweder die Spannung von klein nach groß (Step-Up / Boost Converter) oder von groß nach klein (Step-Down / Buck Converter) zu wandeln, oder beides. Dadurch kann man eine 3V LED locker mit einem oder zwei 1.2V Akkus betreiben (Boost Converter von 1.8V-2.4V nach 3V).
Solche Spannungswandler sind kleine ICs die meist auch schon eine Strombegrenzung, speziell zur Ansteuerung von LEDs, beinhalten. Jetzt benötigst du nur noch ein PWM Signal, das du dir auch aus einer extra Schaltung und ICs zusammenbasteln musst, mit der du dann den Spannungswandler ein/ausschalten kannst, und somit die LED dimmen. (musst nach Schaltungen suchen)
Solche Spannungswandler sind delikate Bauteile, und die Schaltung lässt sich oft nicht auf einem Steckbrett aufbauen, sondern muss direkt gelötet werden. Die besonders tollen ICs gibt es meist auch nur in SMD Bauform.
Falls du das Umgehen willst da du nicht löten kannst oder es dir zu aufwendig ist, könntest du auch einfach eine LED Taschenlampe dir kaufen und sie zerlegen und die Schaltung für deine Zwecke nutzen. Jedoch richtig flexibel bist du dann auch nicht, da du keinen Schaltplan der Schaltung hast und somit nur schwer diese modifizieren kannst.
Also wirst du eine eigene Schaltung dir aufbauen müssen, was ganz ohne Erfahrung recht aufwendig ist.
Falls du noch flexibler sein willst und es wirklich elegant lösen willst (oft ist es sogar einfacher als umständlich sich eine Schaltung zur Erzeugung eines PWM Signals aufzubauen) ist der Einsatz eines Mikrocontrollers. Bspw. einen kleinen PIC von Microchip (die Mikrocontroller nutze ich) oder einen AVR von ATMEL der im wohl bekanntestes Bastlertool Arduino Einsatz findet. Für den Akkubetrieb musst du dir aber wieder eine Schaltung bauen. D.h. du baust dir eine Leiterplatte mit einer Spannungsquelle auf, der Mikrocontroller steuert die LED dann an deren Strom durch einen Widerstand oder eine KSQ begrenzt wird. Dadurch kannst du sie blinken lassen, dimmen, Farbenspiel machen, etc. Der Aufwand ist oft geringer als man denkt, und falls du tatsächlich so etwas wie abwechselnde Farben etc vorhast die einzig sinnvolle Lösung.
Ich hoffe das hilft dir auf die Sprünge.
Also ein Akkubetrieb ist aufwendig und nicht ohne. Einfacher ist es mit einem Netzteil, was aber bei deiner Anwendung nicht so ideal ist (Netzspannung).
Wenn du im Internet nach fertigen Schaltungen suchst findest du vielleicht auch die einzelnen Schaltungen wie Step-Up Converter fertig aufgebaut und musst alles nur zusammensetzen.
D.h. du kannst so eine Konstantstromquelle mit Dimmer von Lumitronix dir besorgen, benötigt aber mindestens 12V, somit eher ungeeignet für Akkubetrieb.
Bei eBay gibt es fertig Teilschaltungen, bspw:
http://www.ebay.de/itm/KSQ-Konstantstro ... 1e75773ec4
http://www.ebay.de/itm/LED-Treiber-KSQ- ... 1e75ce5287
beide brauchen aber auch mindestens 6-8V, somit immer noch nicht perfekt für wenig Akkus, daher brauchst du noch ein Step-Up Wandler:
Bspw. http://www.ebay.de/itm/2-Stk-2-Amp-DC-D ... 2326a0c6ed und vier Akkus, könnte klappen.
Das wäre ein Versuch ohne eigene Schaltung und Löten und ohne viel Basteln auszukommen. Ideal keineswegs, vermutlich sehr ineffzient, globig und wenig flexibel, aber besser als nichts.
Also was kannst du, was willst du?
edit: Form etc:
Wie die anderen schon angemerkt haben hat eine LED eine hohe Lichtdichte und kann zu hell sein, so hell dass sie schädlich für das Auge sein kann. Daher: Wie hell willst du es, wieviel willst du ausleuchten.
Bspw. kannst du ein LED Array direkt auf das Auge leuchten lassen, die Folge wird sein, dass das Auge Schäden davon trägt, da zu helle Lichtpunkte auf die Netzhaut gestrahlt werden. D.h. du musst den Abstand Auge-Led vergrößern und das Licht diffuser machen, dadurch wird die Briller aber globiger.
Die Alternative ist ein spezielles Glas wie Endlighten zu kaufen und die LEDs seitlich ins Glas einstrahlen zu lassen, das die Glasfläche leuchtet dann homogen und beschädigt die Netzhaut nicht und du erreichst vermutlich das was du wolltest. Durch Rote/Grüne/Blaue LEDs und mischen der drei Farben kannst du dann allerei Farben erzeugen und somit je nach Stimmung/Tageszeit/Zweck die richtige Farbe benutzen.
Eine LED ist gepolt, hat somit einen positiven (Anode) und negativen (Kathode) Anschluss.
Sie hat eine bestimmte Vorwärtsspannung. Bei weißen LEDs ist es um die 3V, bei roten bspw. um die 2V. Diese Spannung rührt von physikalischen Eingenschaften in den für die Farbe verwendeten Halbleitern her. Das wichtige ist, diese Spannung musst du mindestens aufbringen, sonst leuchtet nichts.
Anders als eine Lampe, bei bei Strom und Spannung nahzu linear ansteigen, hat eine LED eine sehr steile Kennlinie:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/c ... arcurp.png
Bei geringer Spannungsänderung ändert sich der Strom gewaltig. Deswegen, und da die Kennlinie bei Temperaturänderung sich verschiebt (passiert zwangsläufig durch Erwärmung während des Leuchtens), lässt sich eine LED sehr schlecht durch die Spannung in der Helligkeit regeln.
Stattdessen begrenzt man den Strom durch
a) einen Vorwiderstand. Wenn du bspw. eine weiße LED mit 3V Vorwärtsspannung bei 20mA an 5V betreiben willst, so musst du folgendermaßen rechnen: An der LED fallen diese 3V ab, d.h. am widerstand liegen die verbleibenden 5V-3V=2V an. Durch den Widerstand sollen 20mA fließen, d.h. 5V/20mA=250Ohm (http://de.wikipedia.org/wiki/Ohmsches_Gesetz). Das ist der Wert des Vorwiderstands. Willst du die Helligkeit ändern, könntest du im einfachsten Fall anstatt eines festen Widerstands ein Potentionmeter und dadurch den Strom variieren. Achte jedoch, dass du nicht den max. zulässigen Strom der LED überschreitest.
b) eine Konstantstromquelle (KSQ). Gibt's fertig zu kaufen http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... id-13.html, oder muss man sich selber auf einer Platine aufbauen. Eine Konstantstromquelle ist der elegantere Weg. viewtopic.php?f=31&t=7920. Da LEDs Toleranzen haben, somit die Vorwärtsspannung leicht variiert, erreicht man durch eine Konstantstromquelle eine ständig gleiche Helligkeit auch bei änderung der Betriebsspannung! (ist beim Widerstand nicht der Fall, dort sollte die Betriebsspannung nahezu konstant sein) Der Strom wird wieder durch einen Widerstand (meist in einem Spannungsteiler) eingestellt, somit kannst du ihn im einfachsten Fall durch ein Potentionmeter variieren. Der Nachteil solch einer KSQ ist, dass meistens mind. 0.7V an der Konstantstromquelle abfallen, du also eine noch höhere Spannung benötigst.
Das alles ist kein Problem wenn man ein Netzteil verwendet und bspw. mit verschwenderischen 12V arbeitet
Dimmen:
a) den Strom variieren wie oben. Vorteil: Simpel, Nachteil: Farbe ändert sich leicht
b) konstanten Strom, mit PWM dimmen. Vorteil: Sehr variabel, konstante Farbe Nachteil: Aufwendig
Richtig gedimmt wird mit PWM (Pulsweitenmodulation) http://upload.wikimedia.org/wikipedia/c ... af/Pwm.png D.h. du legst ein Rechtecksignal (An/Aus) mit einer festen Frequenz an (gut oberhalb 200Hz, damit auch ja nichts flackert). Normalweise ist die An und die Aus-Zeit identisch. Bei der PWM wird nun die An-Zeit variiert, die Frequenz konstant gehalten, daher der Name PWM. Bei kurzer An Zeit wirkt die LED dunkel. Bei großer An-Zeit wirkt sie hell. Wie in dem verlinkten Bild dargestellt. Die grüne Kurve kann man in unserem Fall als Helligkeit der LED interpretieren, die Rosa kurve als das PWM Signal.
Akku-Betrieb:
Das komplizierteste. Ein NiMh-Akku hat eine Spannung von 1.2V, die ist aber nicht konstant, sondern geht runter bis auf 0.9V. Du benötigst für eine weiße LED aber mind. 3V. Also nehmen wir zwei Akkus, macht 1.8V-2.4V. Drei Akkus, macht 2.7V-3.6V. Vier Akkus, macht 3.6V-4.8V.
Nun ist die haudrauf Methode: Schalte genügend Akkus in Reihe, dass die nötige Spannung für LED + KSQ zusammenkommt (Strombegrenzen über Widerstand ist hier nicht möglich, da die Spannung zu stark sich ändert) und Dimme mit einer PWM. Bspw. die absolute Prototypenlösung: Nimm sowas:
http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Strom-u ... -LEDs.html, das braucht mind. 12V, hat alles schon drin, verwende 12 Akkus, und probiere rum. Schön ist die Lösung nicht, aber falls du einfach erst mal probieren willst, vielleicht die einfachste. Natürlich kannst du für erste versuche auch einfach ein Netzteil mit 12V anschließen, aber bei Hautkontakt ist sowas immer mit etwas Vorsicht zu genießen, oder sieht man halt nicht gerne.
Wenn du es gerne eleganter gelöst hast, dann kannst du es machen wie in Taschenlampen. Dort verwendet man einen Spannungswandler um entweder die Spannung von klein nach groß (Step-Up / Boost Converter) oder von groß nach klein (Step-Down / Buck Converter) zu wandeln, oder beides. Dadurch kann man eine 3V LED locker mit einem oder zwei 1.2V Akkus betreiben (Boost Converter von 1.8V-2.4V nach 3V).
Solche Spannungswandler sind kleine ICs die meist auch schon eine Strombegrenzung, speziell zur Ansteuerung von LEDs, beinhalten. Jetzt benötigst du nur noch ein PWM Signal, das du dir auch aus einer extra Schaltung und ICs zusammenbasteln musst, mit der du dann den Spannungswandler ein/ausschalten kannst, und somit die LED dimmen. (musst nach Schaltungen suchen)
Solche Spannungswandler sind delikate Bauteile, und die Schaltung lässt sich oft nicht auf einem Steckbrett aufbauen, sondern muss direkt gelötet werden. Die besonders tollen ICs gibt es meist auch nur in SMD Bauform.
Falls du das Umgehen willst da du nicht löten kannst oder es dir zu aufwendig ist, könntest du auch einfach eine LED Taschenlampe dir kaufen und sie zerlegen und die Schaltung für deine Zwecke nutzen. Jedoch richtig flexibel bist du dann auch nicht, da du keinen Schaltplan der Schaltung hast und somit nur schwer diese modifizieren kannst.
Also wirst du eine eigene Schaltung dir aufbauen müssen, was ganz ohne Erfahrung recht aufwendig ist.
Falls du noch flexibler sein willst und es wirklich elegant lösen willst (oft ist es sogar einfacher als umständlich sich eine Schaltung zur Erzeugung eines PWM Signals aufzubauen) ist der Einsatz eines Mikrocontrollers. Bspw. einen kleinen PIC von Microchip (die Mikrocontroller nutze ich) oder einen AVR von ATMEL der im wohl bekanntestes Bastlertool Arduino Einsatz findet. Für den Akkubetrieb musst du dir aber wieder eine Schaltung bauen. D.h. du baust dir eine Leiterplatte mit einer Spannungsquelle auf, der Mikrocontroller steuert die LED dann an deren Strom durch einen Widerstand oder eine KSQ begrenzt wird. Dadurch kannst du sie blinken lassen, dimmen, Farbenspiel machen, etc. Der Aufwand ist oft geringer als man denkt, und falls du tatsächlich so etwas wie abwechselnde Farben etc vorhast die einzig sinnvolle Lösung.
Ich hoffe das hilft dir auf die Sprünge.
Also ein Akkubetrieb ist aufwendig und nicht ohne. Einfacher ist es mit einem Netzteil, was aber bei deiner Anwendung nicht so ideal ist (Netzspannung).
Wenn du im Internet nach fertigen Schaltungen suchst findest du vielleicht auch die einzelnen Schaltungen wie Step-Up Converter fertig aufgebaut und musst alles nur zusammensetzen.
D.h. du kannst so eine Konstantstromquelle mit Dimmer von Lumitronix dir besorgen, benötigt aber mindestens 12V, somit eher ungeeignet für Akkubetrieb.
Bei eBay gibt es fertig Teilschaltungen, bspw:
http://www.ebay.de/itm/KSQ-Konstantstro ... 1e75773ec4
http://www.ebay.de/itm/LED-Treiber-KSQ- ... 1e75ce5287
beide brauchen aber auch mindestens 6-8V, somit immer noch nicht perfekt für wenig Akkus, daher brauchst du noch ein Step-Up Wandler:
Bspw. http://www.ebay.de/itm/2-Stk-2-Amp-DC-D ... 2326a0c6ed und vier Akkus, könnte klappen.
Das wäre ein Versuch ohne eigene Schaltung und Löten und ohne viel Basteln auszukommen. Ideal keineswegs, vermutlich sehr ineffzient, globig und wenig flexibel, aber besser als nichts.
Also was kannst du, was willst du?
edit: Form etc:
Wie die anderen schon angemerkt haben hat eine LED eine hohe Lichtdichte und kann zu hell sein, so hell dass sie schädlich für das Auge sein kann. Daher: Wie hell willst du es, wieviel willst du ausleuchten.
Bspw. kannst du ein LED Array direkt auf das Auge leuchten lassen, die Folge wird sein, dass das Auge Schäden davon trägt, da zu helle Lichtpunkte auf die Netzhaut gestrahlt werden. D.h. du musst den Abstand Auge-Led vergrößern und das Licht diffuser machen, dadurch wird die Briller aber globiger.
Die Alternative ist ein spezielles Glas wie Endlighten zu kaufen und die LEDs seitlich ins Glas einstrahlen zu lassen, das die Glasfläche leuchtet dann homogen und beschädigt die Netzhaut nicht und du erreichst vermutlich das was du wolltest. Durch Rote/Grüne/Blaue LEDs und mischen der drei Farben kannst du dann allerei Farben erzeugen und somit je nach Stimmung/Tageszeit/Zweck die richtige Farbe benutzen.
Zusatz:
Also die oben genannten Vorschläge waren alle um eine konstante Helligkeit bei variablen Umgebungsbedinungen zu erhalten. Sie sind aufwendig und vielleicht zu aufwendig für das was du eigentlich wolltest.
Es gibt natürlich auch noch eine absolute Billiglösung, die aber keine Konstante Helligkeit garantiert.
Nimm einfach 4 Batterien, hochwertigere die länger eine möglichst konstante Spannung von 1.5/1.4V halten, d.h. keine Zink-Kohle, das ergibt dann max. 6V und stelle den Strom über ein Vorwiderstand auf den maximal zulässigen ein. Schalte in Reihe zu dem Vorwiderstand ein Poti mit dem du dann den Strom weiter runter regeln kannst und somit die Helligkeit variieren kannst.
Benötigt keine Schaltung, keine ICs, nichts. Nur ein Widerstand und ein Potentiometer.
Natürlich nimmt die Helligkeit mit sinkender Batteriespannung ab, variiert in Abhängigkeit der Belastung etc. aber es geht einigermaßen, da die Kennlinie einer Batterie/Akku auch recht konstant ist: http://www2.ife.ee.ethz.ch/~rolfz/batak ... 0_h300.gif
Du kannst auch NiMh Akkus verwenden und mit ca. 1.2-1.3V pro Zelle rechnen. Passe aber auf, dass du die Akkus nicht weiter als 0.9V entlädtst, sonst sind sie kaputt.
Also die oben genannten Vorschläge waren alle um eine konstante Helligkeit bei variablen Umgebungsbedinungen zu erhalten. Sie sind aufwendig und vielleicht zu aufwendig für das was du eigentlich wolltest.
Es gibt natürlich auch noch eine absolute Billiglösung, die aber keine Konstante Helligkeit garantiert.
Nimm einfach 4 Batterien, hochwertigere die länger eine möglichst konstante Spannung von 1.5/1.4V halten, d.h. keine Zink-Kohle, das ergibt dann max. 6V und stelle den Strom über ein Vorwiderstand auf den maximal zulässigen ein. Schalte in Reihe zu dem Vorwiderstand ein Poti mit dem du dann den Strom weiter runter regeln kannst und somit die Helligkeit variieren kannst.
Benötigt keine Schaltung, keine ICs, nichts. Nur ein Widerstand und ein Potentiometer.
Natürlich nimmt die Helligkeit mit sinkender Batteriespannung ab, variiert in Abhängigkeit der Belastung etc. aber es geht einigermaßen, da die Kennlinie einer Batterie/Akku auch recht konstant ist: http://www2.ife.ee.ethz.ch/~rolfz/batak ... 0_h300.gif
Du kannst auch NiMh Akkus verwenden und mit ca. 1.2-1.3V pro Zelle rechnen. Passe aber auf, dass du die Akkus nicht weiter als 0.9V entlädtst, sonst sind sie kaputt.