Hilfe bei Erstellung eines Schaltplans für Freizeit Projekt

[Daxter]

Vorab: Ich bin ein absoluter Anfänger im Bereich der LED Technik und habe außerhalb der Grundschule keine Erfahrung damit gemacht

...Dennoch haben ich und mein Vater (ein Diplom-Ingenieur) uns dazu entschieden ein relativ komplexes Projekt anzugehen.
Zuerst muss ich jedoch ein paar Fragen klären, da ohne die Gewissheit in manchen Punkten, das Projekt nicht so zu verwirklichen ist wie wir uns es vorstellen.
1.Frage:
Kann man LED's für eine (sehr) kurze Zeit hell aufblitzen lassen ohne sie auf Dauer zu beschädigen?

2.Frage:
Werden die LED's dabei bereits so heiß, dass man sie kühlen muss?

Und die vorerst letzte Frage:
Worauf muss man beim Kauf von Einzelteilen achten?


Nun zu unserem Projekt:
Ich spiele seit einiger Zeit ein Spiel namens "Rainbow Six: Siege" welches auf einem Rundenbasierten Angreifen und Verteidigen eines Ziel Objektes basiert. Dazu werden einem verschiedene Charaktere mit ebenso verschiedenen Fähigkeiten zur Verfügung gestellt.
Einer der Charaktere besitzt, passend zum Namen "Blitz", einen Ballistischen Schild mit einem LED Array auf der Front, mit der man auf Knopfdruck Gegner für kurze Zeit blenden kann, ähnlich wie eine Flashbang-Granate.
Diesen Schild würde ich nun gerne nachbauen .
Über den praktischen Bau des Schildes mach ich mir dann selbst Gedanken, da ich dort schon einige Pläne hab, diese aber natürlich modifizieren werde falls der Aufbau des Schaltkreises es so verlangt.

Meine Vorstellung des Ganzen ist, dass ich auf der Innenseite des Schildes, direkt am Griff einen per Daumen zu betätigenden Druckknopf habe, der (wahrscheinlich aus Kondensatoren) das LED Array kurzzeitig aufblitzen lassen soll.
Dazu bräuchte ich also auch dementsprechend Leistungsstarke Komponenten, besonders die LED's.
Falls es möglich ist, soll das ganze auch noch (am besten per Schalter-Umlegen) einen Stroboskopeffekt erzeugen können.


Wenn es nicht möglich sein sollte LED's so zu benutzen lasst es mich direkt wissen.
Desweiteren bräuchte ich vlt jemanden der mit uns entweder einen Schaltkreis entwickeln kann der möglichst viele der Anforderungen erfüllt, oder uns zumindest jemanden empfehlen kann der dazu bereit wäre

Schon jetz vielen Dank für Konstruktive Antworten
Lg

[Borax]

Hallo Daxter,
welcome on board!

Kann man LED's für eine (sehr) kurze Zeit hell aufblitzen lassen ohne sie auf Dauer zu beschädigen?

Ja. Wobei es natürlich die Frage ist, wie hell.

Werden die LED's dabei bereits so heiß, dass man sie kühlen muss?

Hängt vom Puls/Pausenverhältnis ab. Bei einem Blitz mit einer Länge von 10 Millisekunden und ein Blitz pro Sekunde hast Du nur 1% Leistung. Wenn Du nominal 100W hast, entspricht das nur einer Dauerleistung von 1W. Dafür brauchst Du keine Kühlung.

Das ganze steht (und fällt) mit der nötigen Lichtleistung. Es gibt hier schon einige Threads die sich mit dem Thema LED-Blitz beschäftigen (allerdings für Fotografie). Und dort kam eigentlich immer raus, dass es mit LEDs relativ zu (professionellen!) Blitzlampen nicht reicht.
Siehe auch viewtopic.php?f=28&t=21678&p=201108

Es gibt inzwischen allerdings wesentlich stärkere LEDs (z.B.: https://www.digikey.de/product-detail/d ... ND/6152482 ) die bei etwa 2.5A und 55V rund 20.000 lm bringen. Mit 5 Stück davon kommst Du auf 100.000lm was dann doch schon mal eine ziemliche 'Hausnummer' ist (ein 1000W Baustahler hat ca. 25000lm). Wenn Du dann noch die Puls-Zeit auf ca. 50ms erhöhst ergibt das immerhin schon einen Blitz mit rund 35 Ws was wegen der besseren Effizienz der LEDs relativ zu einer Blitzlichtröhre vmtl. etwa so hell wie ein Foto-Blitz mit 100 Ws sein dürfte.

[Daxter]

Erstmal, vielen Dank für die ausführliche Antwort!

Wollte die LED's in einem 5x3 Netz auslegen um der Optik des Schildes etwas entgegen zu kommen, also werden die natürlich auch ordentlich Strom ziehen (müssen) wenn ich mein gewünschtes Ergebniss haben will.
Wäre das ganze dann noch mit starken Modelbau-Akkus zu bewältigen?
Kenne mich in dem Feld leider auch nicht aus, aber viele mobile Elektro-Projekte werden von denen betrieben..(?)

Und noch eine Frage:
Welche Kompoenente ermöglicht mir denn das genaue ansteuern der LED's um sie für die gewünschte Zeit aufblitzen zu lassen?

[Borax]

Wäre das ganze dann noch mit starken Modelbau-Akkus zu bewältigen?

Ja. Oder mit 18650 Zellen (z.B.: https://www.akkuteile.de/samsung-inr186 ... /a-100657/ ) . Wahrscheinlich wäre es noch am günstigsten relativ viele (z.B. 12 Stück - kosten 42€ + Versand) solche Akkus zu verwenden damit die 'alleine' die LEDs versorgen können. Weil Kondensatoren mit der nötigen Leistung sind auch nicht billig. Und die brauchst Du dann zusätzlich zu den Akkus und außerdem noch einen Step-Up Wandler. Mal grob gerechnet...
Wenn Du 15 solche LEDs nimmst: https://www.digikey.de/product-detail/d ... ND/6152480 schaffen die bei etwa 37V und 2.3A (85W) gute 10.000 lm pro Stück. 15 davon (kosten rund 100 €) dann immerhin 150.000 Lumen. Wenn Du die Pulsdauer auf 0.1 Sekunde setzt, sind das rund 130Ws Energie. Das wäre zwar für Fotozwecke nicht geeignet (0.1 Sekunde wäre eine viel zu lange Belichtungszeit ), aber hier geht es ja nur um die Energie die das Auge erreicht. Und 0.1s würde man durchaus noch als 'Blitz' betrachten.
Die Schaltung wäre dann auch relativ einfach: NE555 als Monoflop (ggf. umschaltbar auf Stroboskop) und einen/mehrere Mosfet(s) als Schalter bzw. einfache KSQ.
So ähnlich wie hier: viewtopic.php?p=73808#p73808
Diese Schaltung blitzt mit einer Dauer von etwa 0.02 Sek, die Pausen sind etwa 2 Sekunden lang - das kann man aber relativ einfach anpassen. Etwas aufwändiger wird es aber trotzdem. Du hast es mit Spannungen von knapp 50V und Stromstärken von über 30A zu tun... Da muss man schon ein wenig mehr Aufwand treiben.

[dieterr]

Mal angenommen ich reduziere die Leuchtdauer von 0.1s (100ms) auf 0.001s (1ms) bei gleicher Blitzenergie. Dazu erhöhe ich den Pulsstrom entsprechend. Die COBs sollten das eigentlich ja mitmachen, probieren würde ich es dennoch erst mal mit einer Klar, der Wirkungsgrad verschlechtert sich etwas, aber thermisch ändert sich ja nichts.

Wird der Blitz für das Auge nun auch 100mal heller wahrgenommen, oder bleibt die Helligkeit (in etwa) gleich?

[ustoni]

Ich wäre da vorsichtig.
Bei den Nichia COBs liegt der erlaubte Pulsstrom nur 50% über dem maximalen Dauerstrom.
Der angegebene Pulsstrom darf auch bei sehr kurzen Pulsen und langen Pausenzeiten nicht überschritten werden.

[Borax]

Die COBs sollten das eigentlich ja mitmachen

Nein. Das glaube ich nicht. Halbleiter kann man durchaus auch mit sehr kurzen Pulsen zerstören. Bei den COBs gibt Bridgelux eine max. Pulsbelastung von etwa 300% Nennstrom an (entspricht auch ustonis Aussage: 50% über Max.Strom). Bei der oben verlinken BXRE-50C4001-B-74 sind das 3350mA. Mit dieser Anmerkung:

Bridgelux recommends a maximum duty cycle of 10% and pulse width of 20 ms when operating LED Arrays at maximum peak pulsed current specified. Maximum peak pulsed currents indicate values where LED Arrays can be driven without catastrophic failures.

Bei kleinen LEDs ist das anders. Da darf man auch mit der 10 fachen Stromstärke arbeiten (bei max. 10% duty und Pulslänge von 10ms oder weniger). Ich habe das hier mal 'durchgespielt' (bis zum 35 fachen Nennstrom):
viewtopic.php?p=96852#p96852

Wird der Blitz für das Auge nun auch 100mal heller wahrgenommen, oder bleibt die Helligkeit (in etwa) gleich?

Bleibt etwa gleich. Genau das machen wir ja auch beim regeln mit PWM Für das Auge zählt nur die Menge an Photonen die während der Integrationszeit ankommen. Die 0.1 Sek ist dann aber auch das absolute Maximum was man noch als 'Blitz' bezeichnet. 'Offiziel' sind es 0.08 Sek... Siehe: https://books.google.de/books?id=ECWbBw ... it&f=false

[dieterr]

Dank euch, mit so wenig Pulsstrom hätte ich bei COBs nicht gerechnet, von reinen LEDs war ich ja anderes gewohnt. Schade eigentlich, auch wenn ~200A Impulse schaltungstechnisch "interessant" geworden wären.

[ustoni]

Du solltest dabei auch mal an Dein jeweiliges Gegenüber denken.
Mit 200 A Pulsstrom würde das Teil sonst leicht zu einer echten Waffe.
Auch wenn dabei "nur" die Augen zerstört werden.

[dieterr]

Du solltest dabei auch mal an Dein jeweiliges Gegenüber denken.
Mit 200 A Pulsstrom würde das Teil sonst leicht zu einer echten Waffe.
Auch wenn dabei "nur" die Augen zerstört werden.

Da sehe ich eigentlich kein Risiko, die Blitzenergie ändert sich ja nicht. Und bei 500Ws Studioblitz spricht ja auch keiner von einer Waffe, da werden regelmäßig ja selbst Kinder davorgesetzt.