Verschiedene LEDs für möglichst vollständiges Spektrum zusam

Hier werden Fragen zu LED-Grundlagen beantwortet...

Moderator: T.Hoffmann

bbi
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Fr, 03.10.14, 17:14

Ich denke, im Moment eher aus Spielerei, über Umrüstung einiger Deckenlampen auf selbst gebaute LED-Beleuchtung nach.

Die Lampen sind flach, rund und mit trübem Glasdeckel, noch für Glühbirnen mit zentraler Lichtquelle ausgelegt, so dass sie mit Energiesparlampen und Retrofit-LED nur „halb“ leuchten, weil der Lichtschwerpunkt stets weiter von der Schraubfassung weg ist.

Bei den gängigen Retrofit LED ist mir auch die Farbwiedergabe nicht gut genug (rot!); und ich möchte gerne ein Licht, was das ganze Spektrum abdeckt. Also auch kurzwelliges Violett, Cyan und langwelliges Rot, die bei weißen LED meist fehlen oder nur schwach vertreten sind. Farbtemperatur sollte 2700 oder 3000K sein, wobei 3000K völlig in Ordnung sind, wenn es denn stimmt.

Ich hab an eine Reihenschaltung mehrerer LED mit 350mA Strom und einer Gesamtleistung entsprechend einer 60W-100W-Glühbirne gedacht:


- Cree MK-R warmweiß, 495lm (1448lm/1250mA), oder: Nichia NSBLL066A
1260lm (bei 320mA)
- Nichia NCSE119A blaugrün, 500nm, 98lm
- Nichia LED UV NCSU275, 405nm (sichtbares Violett, trotz Bezeichnung „UV“), keine Lumenangabe. Alternativ Luxeon UV, 430nm, keine Lumen.
- Luxeon (Philips) Rebel, rot (627nm), 40lm
- Luxeon (Philips) Rebel, tiefrot (655nm), keine Lumenangabe


Ist so eine Kombination überhaupt sinnvoll? Ich habe zwei verschieden starke, weiße LEDs aufgeführt, um zu schauen, welches Verhältnis von weiß und Farbergänzung gut passt. Vielleicht würde ich auch mehrere, kleine weiße LEDs mit einer Gesamtleistung von ca. 800-900lm nehmen. Durch die Kombination sollte Ra 80 als Lichtqualität für die weiße LED allein eigentlich ausreichen.

Die blaugrüne Nichia soll die Cyanlücke der weißen LEDs füllen. Die „UV“-LEDs, deren Wellenlängen aber im sichtbaren Spektrum angegeben werden, sind für das Violett, das in weißen LEDs überhaupt nicht vorkommt. Dazu noch rot und tiefrot, wobei rote LEDs ja auch von vielen Herstellern besserer, weißer Retrofit-Lampen als Farbergänzung eingebaut werden.

Die tiefrote Luxeon-LED wird hier leider nicht mit Platine angeboten – den Chip selbst zu verlöten erscheint mir mit den vorhandenen Mitteln nicht machbar, aber anscheinend bietet Philips im eigenen Katalog alle diese farbigen „Rebel“-LEDs auch auf Platinen an, so dass ich ggf. nachfragen oder mich umschauen müsste.

Idealer Weise sollten die kurzwelligeren und damit kurzlebigeren LED, also Violett und weiß(=blau+Fluoreszenzschicht), gegenüber der Spezifikation untersteuert werden, so dass es zu keiner/wenig Farbverschiebung durch unterschiedlichen Helligkeitsverlust kommt und außerdem vor allem die weiße LED mit höherer Effizienz leuchtet.

Alle LED sollen im „natürlichen“ Winkel von ca. 120° abstrahlen, keine Linsen. Ich würde sie in den Deckenlampen direkt mittig am Boden-(bzw. nach Befestigung Decken-)blech auf einem Kühlkörper befestigen, so dass sie etwa die Position des vorgesehenen Glühbirnen-Glühfadens einnehmen und gerade nach unten auf das Milchglas leuchten. Dass dieses nur in der Mitte beleuchtet wird und am Rande dunkler ist, halte ich für akzeptabel, auf jeden Fall besser als die derzeitige, „halbe“ Beleuchtung mit Energiesparlampen.
aa-bb
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Fr, 03.10.14, 17:25

Das ist kompliziert. Eine alternativen wären da noch Leuchtfolien, also blaue LED + florenz Folie. Ich mein, gibt es denn da was fertiges zu kaufen?
Loong

Fr, 03.10.14, 20:16

Servus…
bbi hat geschrieben:[...]
Warum willst du unbedingt mit LEDs etwas erreichen, was andere Leuchtmittel besser können? Man muß nicht unbedingt mit dem Kopf durch die Wand.
bbi
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Fr, 03.10.14, 20:53

Hallo Loong,

Die besagten Lampen sind im Flur, werden also häufig geschaltet und müssen sofort einigermaßen Licht abgeben und wieder einschaltbar sein.

Die CDM (Keramik-Metallhalogendampf-Entladungslampen) müssen aber erst mal längere Zeit aufwärmen und können nach Ausschalten erst nach bis zu 15min wieder eingeschaltet werden. Sie wären vielleicht im Wohnzimmer brauchbar, wo man ihnen ein paar Minuten Zeit zum Warmlaufen gönnen kann und nach dem Ausschalten nicht sofort wieder einschalten muss. Eine echte Alternative sind sie sicher für Dauerbeleuchtung, z.B. Aquarium.

Dass Lampen erst mal Zeit zum Warmlaufen brauchen, ist zuletzt auch bei klassischen Energiesparlampen (CFL) ein Problem geworden, etwa bei einigen Megaman-Modellen, die das Quecksilber nicht flüssig in der Lampe, sondern als Amalgam gebunden haben. Die bleiben auch minutenlang dunkel, während ältere CFL beim Einschalten zwar nicht die volle, aber immerhin brauchbare Helligkeit haben.

Im Haushalt schaltet man meist sehr häufig, etwa beim "Kühlschrank-Bier-Flaschenöffner"-Szenario (Licht in Küche an, Bier aus Kühlschrank holen, Licht aus, merken, dass man den Flaschenöffner vergessen hat, wieder in die Küche, Licht an, Öffner holen, Licht aus). Genau da sollten LED den Ersatz für Energiesparlampen oder die Glüh-Stromfresser darstellen.

In der Küche hat sich bei mir übrigens eine 930er-Leuchtstoffröhre (Ra 93) wirklich gut bewährt: gewöhnliche 36W-Lichtleiste aus dem Laden, Vorschaltgerät mit Vorheizung gebraucht von Ebay geholt und an Stelle des originalen Billigteils eingebaut, Dazu in unserem kleinen Haushaltswaren-Fachgeschäft eine 930er-Röhre bestellt. Damit sieht das Obst richtig farbig aus, Einkaufstaschen und Werbeprospekte wirken knallbunt statt pastellfarben, und die Tasche mit der Feuerlöschdecke drin ist wirklich rot, und nicht orange oder braun. Häufiges Schalten ist anscheinend auch kein Problem; die Röhre ist jetzt schon 2-3 Jahre drin. So lange, wie die Elektronik hält und es noch CRI 90+-Leuchtstoffröhren gibt, werde ich die wohl auch noch behalten.
Loong

Fr, 03.10.14, 21:42

Servus…

Weißt du, ich war einige Zeit als Beleuchtungsplaner beschäftigt, dein (etwas langatmiges) Geschichtchen kannst du dir also getrost sparen.

Dein Anliegen ist mit LEDs nicht vernünftig realisierbar. Abgesehen vom unverhältnismäßig hohen Aufwand bekommst du das Licht der verschiedenfarbigen LEDs auch nicht passabel gemischt. Wozu im Flur, wo man sich nur vorübergehend aufhält, eine solche Farbtreue gewünscht wird, erschließt sich mich auch nicht. In meinem Flur stehen nur Gegenstände, die ich auch im Halbdunkel identifizieren kann.

Wenn du mit Leuchtstofflampen gute Erfahrungen gesammelt hast, warum verwendest du sie dann nicht auch hier?

PS. In meiner Küche leuchtet ein 965er Leuchtmittel, weil ich p!ßgelb dort nicht vertrage. Und meinen Feuerlöscher finde ich auch so. Schließlich koche ich auf offener Flamme - nur echte Männer kochen auf echtem Feuer :lol: .
bbi
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Fr, 03.10.14, 23:08

Loong hat geschrieben:Servus… dein (etwas langatmiges) Geschichtchen kannst du dir also getrost sparen. ... nur echte Männer kochen auf echtem Feuer :lol: .
Ups, trotzdem die Mühe gemacht, alles durchzulesen?
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alexStyles
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Sa, 04.10.14, 00:45

Meiner Meinung nach lohnt sich der Aufwand auch nicht unbedingt.
Auch wenn ich LED's für gut Ersatzprodukte halte (Allgemeinbeleuchtung, Haushalt etc.)
sehe ich da auch keinen großen Nutzen drin bspw. die Flurbeleuchtung im vollen Spektrum erstrahlen zu lassen.
Für eine stärkere (länger genutzte) Wonhzimmerlampe würde ich empfehlen mit möglichst günstigen LED's (nicht No-Name) zu experimentieren auch mit versch. Abdeckungen.
(Eventuell spezielles Plexiglas für die Lichtstreuung wie ENDLighten o.ä. vielleicht gibt es auch sehr gute Folien die günstiger sind)
Ansonsten eben doch andere Technik als LED. Kosten/Nutzen denke ich stehen hier denke ich auch in keiner Frage.

Selbst habe ich bisher nur versch. Weißtöne gemischt daher kann ich dir da auch leider keine Erfahrungen zu mitteilen.
Falko87
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Sa, 04.10.14, 04:22

Warum nicht einfach eine LED mit hohem CRI: Cree CXA1830 zumindest als Grundlage ?
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Handkalt
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Sa, 04.10.14, 09:59

Genau. Bbi, hast Du schon mal high-CRI-LEDs ausprobiert? Wenn Du mit einer 9er Leuchstoffröhre zufrieden bist, sollten entsprechende LEDs doch ebenso ausreichen. Meinem subjektiven Eindruck nach wirken LEDs besser als Leuchstoffröhren bei gleichem CRI, möglicherweise wegen des kontinuierlichen Spektrums.

-Handkalt
bbi
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Sa, 04.10.14, 11:37

Meine ursprüngliche Befürchtung war, dass der CRI oder Ra für satte Farben, insbesondere Rot, nicht hinreichend aussagekräftig ist. Wenn ich die diversen Tests im Internet richtig gelesen habe, gibt es etliche LEDs mit Ra 80/85, die aber bei sattem Rot (R9) trotzdem nur max. 20 oder gar nur weniger als 0 erreichen. Daher wollte ich auch Ra 90+ nicht so recht trauen.

Ich hab mir nochmal die Spektren der LED mit CRI >90 angeschaut; die haben Maxima bei 630nm und selbst bei 700nm noch ordentlichen Output, so dass das Rotproblem damit wohl gelöst ist. Die hier zuvor genannte Cree CXA1830 stand gar nicht als CRI 90+ in der Liste, weshalb ich sie schlicht übersehen habe. Die wären wohl echte Alternativen zu Lichtkombinationen.

Ein Problem bei den Cree CXA mit Ra 95 ist noch, dass zumindest hier keine im Bereich 800-1200lm angeboten wird. Die angebotene 1304er ist zu schwach und hat außerdem eine schlechte Effizienz, die 1830 ist zu stark. Ich hab bei Cree auf der Website andere Chips gefunden, die scheinbar passen würden, hier aber nicht aufgeführt sind: CXA 1310 und 1507. Durch die Datenblätter mit den endlos vielen verschiedenen Varianten (verschiedene Spannungen/Stromstärken, CRI-Werte) bin ich auch noch nicht ganz durchgestiegen.
Loong

Sa, 04.10.14, 14:51

bbi hat geschrieben:Ein Problem bei den Cree CXA mit Ra 95 ist noch, dass zumindest hier keine im Bereich 800-1200lm angeboten wird. Die angebotene 1304er ist zu schwach und hat außerdem eine schlechte Effizienz, die 1830 ist zu stark.
Mal abgesehen davon, daß deine Lösung mit vielen verschiedenfarbigen LEDs massiv ineffizient gewesen wäre, so brauchst du die CXA1830 doch nicht mit vollem Strom zu betreiben, wenn du weniger Lichtstrom möchtest.
bbi
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So, 05.10.14, 00:01

Die Cree CXA 1830 hat aber auch mit der niedrigsten angegebenen Stromstärke von 700mA noch 2192 Lumen bei 25,5W Leistungsaufnahme, also etwa das Doppelte, was ich in der Lampe brauche. Ob man den Chip, der ja nominell immerhin mit bis zu 1400mA und 55,3W betrieben werden kann, auch mit 350mA außerhalb der Spezifikation sinnvoll betreiben kann, ist eine andere Frage. Der kostet ja auch immerhin rund 20€.

Wenn es von diesen LEDs vernünftige 13xx oder 15xx (je nach Abmessungen) von 800-1200lm gäbe, fände ich das toll - hier sind die aber noch nicht zu finden.
Loong

So, 05.10.14, 09:15

bbi hat geschrieben:Die Cree CXA 1830 hat aber auch mit der niedrigsten angegebenen Stromstärke von 700mA noch 2192 Lumen bei 25,5W Leistungsaufnahme, also etwa das Doppelte, was ich in der Lampe brauche.
Dann betreib die LED halt mit weniger als 700 mA, stell dich doch nicht so an Bild. Was soll dem Chip denn dabei passieren, wenn du ihn geringer bestromst?
Borax
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So, 05.10.14, 16:33

auch mit 350mA außerhalb der Spezifikation sinnvoll betreiben kann
Ist nicht außerhalb der Spezifikation. LEDs kann man nur zu hoch 'bestromen', nicht zu niedrig (nur bei extremer Unterbestromung im Sinne von ein Hundertstel des Nennstroms gibt es ggf. starke Farbabweichungen) . Das einzige Argument dagegen ist der Preis.
bbi
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Mi, 08.10.14, 22:47

Noch mal eine andere Frage, nämlich bezüglich Kühlung:

Bei mir haben sich "neue", potentielle Anwendungsgebiete für die Cree CXA 1830 ergeben (Zimmer), die auch Anwendung mit 700/1050mA bzw. 25,5/knapp 40W Leistungsaufnahme sinnvoll machen (KSQ 40W, dimmbar, oder besser 60W für Reserve?).

Mir kommt das sehr stark vor, für solche kleinen Chips. Kommt man da überhaupt mit passiver Kühlung hin (z.B. dem 51x51mm-Stern-Kühlkörper, Chip auf Platine, mit Silberkleber auf Kühler befestigt), oder braucht man da Lüfter, wie bei CPU oder Grafikkarte? Von den Cree CXA gibt es schließlich noch stärkere Exemplare.
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Mi, 08.10.14, 23:19

Der 51x51mm Kühler ist mit Sicherheit weit unterdimensioniert(!)
Habe die Formeln nicht zur Hand und weiss sie auch nicht im Kopf aber man kann sich (relativ) einfach die Wärmeleitfähigkeit/Wärmekapazität(?) ausrechnen.
Loong

Do, 09.10.14, 07:16

Ich betreibe eine 30-Watt-LED passiv gekühlt auf einem Fischer SK 584 50 SA. Das funktioniert wunderbar.

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Synthy82
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Do, 09.10.14, 07:52

Mal ein Gedankenexperiment: Hat mittlerweile ein Hersteller über das ganze Spektrum verteilt - sagen wir in 10-nm-Abständen - LED-Chips im Angebot? Würde es interessant finden, eine Lampe zu konstruieren, mit der man ein quasikontinuierliches Spektrum erzeugt und die einzelnen Chips so ansteuert, dass sie den sichtbaren Ausschnitt des Spektrums eines schwarzen Körpers nachbilden - jeweils angepasst auf die eingestellte Farbtemperatur. Damit sollte sich doch ein höchst authentisches Licht erzeugen lassen...
Borax
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Do, 09.10.14, 08:00

Der Stern-Kühlkörper 51x51mm hat gerade mal 4,5K/W (und die gelten wie immer unter idealen Bedingungen: Frei schwebend in der Luft aufgehängt und mind. 1m Abstand zu allen Wänden)
Das reicht IMHO nicht mal für 10W :
10W * 4,5K/W = 45K => Bei einer Umgebungstemperatur von 30°C (im Sommer in der Nähe der Zimmerdecke ist es oft sogar noch wärmer) würde der Kühlkörper dann schon 75°C heiß werden...
@Loong: Welche Höhe des SK 584 ist das ( 25 / 37,5 / 50 mm)?
Hat mittlerweile ein Hersteller über das ganze Spektrum verteilt - sagen wir in 10-nm-Abständen - LED-Chips im Angebot?
Glaube ich nicht. Da gibt es reichlich Lücken...
johnson
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Do, 09.10.14, 08:04

Borax hat geschrieben:Welche Höhe des SK 584 ist das ( 25 / 37,5 / 50 mm)?
50mm :!: Steht doch schon in der Beschreibung der Verlinkung, .. 584 50.. :wink:
Loong

Do, 09.10.14, 08:05

Hallo Borax…
Borax hat geschrieben:@Loong: Welche Höhe des SK 584 ist das ( 25 / 37,5 / 50 mm)?
Was hat Du an "SK 584 50 SA" nicht verstanden :wink: ?
Borax
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Do, 09.10.14, 08:07

Ok. Danke. Ich hab die 'Beschreibung' nicht wirklich angeschaut, sondern bin nur dem Link gefolgt. In der 50mm Ausführung hat dieser Kühlkörper weniger als 1K/W. Das ist schon die richtige Größenordnung für eine 30W LED ;)
johnson
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Do, 09.10.14, 08:34

Morgen Loong,

wie warm wird denn dein Kühlkörper/Led :?: Hast du das schon mal gemessen :?:
Frage deshalb, weil ich ne Nichia NSBWL066A (350mA) mit dem Sk 569 50 versuche zu betreiben. Die Led wird schw..nsheiß ohne Ende und der Kühlkörper nur Handwarm.
Loong

Do, 09.10.14, 08:51

johnson hat geschrieben:Hast du das schon mal gemessen :?:
Ja, mehrmals. Zwischen 50 und 55 °C, abhängig von der Umgebungstemperatur.
johnson
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Do, 09.10.14, 08:59

Loong hat geschrieben:Zwischen 50 und 55 °C...
Ok. Danke dir.
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