Da kaum jemand das weiss, hab ich Euch hier mal ein How2 geschrieben das erklärt wie er funktioniert.
Grundlagen:
Auftritt und Austrittswinkel von Lichtstrahlen auf eine Fläche sind immer gleich.
Trifft z.B. ein Laserstrahl mit einem Winkel von 45° auf eine Spiegelnde Oberfläche,
ist der Austrittswinkel auch 45° gross. Siehe Bild 1
(theoretische Oberfläche = 100% glatt und eben)
Dadurch kann man recht einfach berechnen wie sich Licht verhält wenn es auf einen Spiegel trifft,
hier als Beispiel ein "Katzenaugenreflektor", bekannt vom Fahrrad (Bild 2).
Er besteht einfach nur aus zwei in 90° zueinander angeordneten Spiegeln (2D Beispiel).
Dadurch wird das Licht zur Lichtquelle zurück reflektiert.
Bild 3 stellt einen Glaspiegel da, der nämlich nicht auf der Vorderseite reflektiert,
sondern auf der Rückseite. Dazu ist hinten eine Metallschicht aufgedamft (Alu usw),
die Lichtstrahlen (grün) dringen durch das Glas und werden erst hinten an der Metallschicht
reflektiert und zurückgeworfen.
Da aber auch die Glasscheibe selber schon Licht Reflektiert (roter Strahl) werden Lichtstrahlen
auseinandergezogen, je senkrechter der Strahl auf den Spiegel trifft, desten geringer ist dieser Effekt.
Daher kann es bei optischen Anwendungen wie bei Teleskopen zu Darstellung von Phantombildern kommmen.
(bei solchen Anwendungen werden Oberflächenbedampfte Spiegel benutzt, z.B. Laserspiegel)
Durch den grossen Austrittswinkel der HP LEDs (Bild 4) in diesem Beispiel eine Cree XR-E P4-Ubin
mit 70°, ist eine Bündelung nötig um anstelle der Grossflächigen Ausleuchtung eine Punktuelle zu
bekommen damit Objekte in mehreren Metern Entfernung effektiv angeleuchtet werden können.
(bei einer Seoul P4 ist das Prinzip das selbe, nur der Winkel ein andere, sie ist für Fernstrahler
durch den grösseren Winkel und den Silikon Dome etwas schlechter geeignet als die CREE LEDs)
Nimmt man dazu einen flachen Spiegel (Bild 5) werden die Strahlen zwar gebündelt,
aber der Strahl hat eine grosse Streuung.
Da die Lichtstrahlen der LED in Unterschiedlichen Winkeln auf den Reflektor treffen,
muss dieser also so gebaut sein das er je nach Auftrittswinkeln entsprechend den Strahl
richtig reflektiert.
Optimal für Grosse Reichweite (Taschenlampe, MTB Fernstrahler) ist ein Lichtstrahl mit möglichst
parralel laufenden Lichtstrahlen - siehe Bild:
Jeder dieser Spiegel ist passend zum Auftrittswinkel des Lichtstrahlas ausgerichtet um den
Strahl gerade nach vorne zu reflektieren (siehe Grundlagen / Bild 1).
Im Prinzip besteht ein Reflektor im Profil (Seitenansicht) also nur aus einer vielzahl passend
ausgerichteter Spiegel.
Das Muster und die Anordnung der Spiegel entspricht dabei nicht wie viele denken einem Kreis,
sondern einer Elipse (langgezogener Kreis), deren Punkt wo sich ihre Längsachse und ihre Aussenseite
kreuzen im Ursprungspunkt der Lichtquelle liegt.
Dazu ist sie in diesem Beispiel (Fernstrhahler / parralelle Lichtstrahlen) leicht nach aussen gekippt,
wäre sie gerade hätte der Reflektor wieder einen Focus.
gebündelt oder gestreut werden (Fernlicht, Spotlicht, Flutlicht).
Der Nachteil ist aber das nur die roten Strahlen vom Reflektor eingefangen und
entsprechend reflektiert werden, die grünen gehen am Reflektor vorbei und
der grösste Teil dieser Strahlen leuchtet daher die Umgebung aus.
Ein sehr effektiver Reflektor muss daher recht lang sein und leider auch etwas grösser im Durchmesser.
Diese Elipse nimmt man nun einfach als Negativ für den Reflektor,
wobei natürlich nur der an der LED liegende und je nach Anwendung gekippte, Aussenliegende,
Teil der Elipse als Querschnittsvorlage dient:
Der Ohne Elipsenvorlage dann so aussieht, die typische Reflektorform wie man sie von vielen Lampe kennt:
- Wer die Grundlagen versteht kann leicht selber einen Reflektor entwerfen
- Er besteht aus einem einfachen Drehteil aus Aluminium, eine kleine Drehbank reicht aus
- Weicher oder harter Strahl, je nachdem ob man den Reflektor poliert oder nicht
- Ein Negativ (Elipseform) kann auch mit Glasfasermatten und Harz abgeformt und innen mit
Chromspray ein Reflektierende Fläche aufgebracht werden - sehr günstige Reproduzierung
Nachteile:
- Das Herstellen an der Drehbank (ohne CNC) solcher Formen ist machbar,
aber man braucht Erfahrung und Hilfswerkzeuge, sowie selber gemacht Meissel
- Bei Fernstrahlern sind Baugrösse und Gewicht viel höher als bei einer Glasoptik
(kann ausgeglichen werden indem er auch als Kühlkörper dient)
