LED-Panel Bauen, Bestrahlungsstärke festlegen?

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Moderator: T.Hoffmann

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habibica
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Do, 03.11.16, 08:04

Hallo!

Ich bin ganz neu hier und habe noch keine richtigen Erfahrungen mit LEDs gemacht. Allerdings habe ich schon seit langem einen Wunsch mir LED-Panels zu bauen für die Bestrahlung vom Gesicht und evtl. Dekolleté (ja, ich bin eine Frau). Es geht um die so genannte Licht Therapie mit Rotlicht oder (später, wenn ich mehr Erfahrung haben werde) sogar NIR.
Ich würde mir gerne so etwas bauen:
http://gk-cosmetic.com/use_softfil_led_ ... rapie.html
- und zwar würde ich gerne ein so ein Gerät bauen, wie (in der Tabelle unten auf der Seite) das Omnilux Revive Gerät, das Rot-Licht emittiert mit Hilfe von 1800 LEDs und mit einer Bestrahlungsstärke (Irradiance) von 105 mW/cm².
Ob das plausibel und ökonomisch ist, weiß ich nicht - evtl. ist es ja nicht und dann würde ich mich für den ersten Versuch zufrieden stellen mit einem ähnlichen Gerät wie SoftFil ® LED mit 400 LEDs und einer Bestrahulungsstärke von 85 mW/cm².

In beiden Fällen würde ich nur ROT Licht benutzen! Dafür würde ich die LEDs von OSRAM nehmen, und zwar diese hier:
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Osra ... x10mm.html
Meine Frage ist: wie kann ich kalkulieren wie viele von diesen LEDs ich brauche (und wie groß soll mein Panel sein) um die Gewünschte Bestrahlungsstärke (85 mW/cm² bzw. 105 mW/cm²) zu bekommen?
Mir ist bewusst dass ist wahrscheinlich keine leichte Kalkulation, aber ohne sie will ich mir so ein Gerät nicht bauen, denn diese Spezifika determinieren den Effekt auf der Haut. Dazu kommt noch:
- zumindest gibt Osram die Daten über welche Winkel die LEDs ihr Licht abgeben
- welche Wellenlänge des Lichts werden durch die LEDs weiter gegeben
- ich weiß nicht ob das für die Kalkulation wichtig ist, aber die ungefährliche Fläche eines menschlichen Gesichts ist bis cca 850 cm² (http://www.kanebo.com/beautyadvice/basic/ourskin.html)
Ich bitte um Hilfe!
Danke und liebe Grüße
S.
Borax
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Do, 03.11.16, 09:29

Hallo habibica,
welcome on board!
Meine Frage ist: wie kann ich kalkulieren wie viele von diesen LEDs ich brauche (und wie groß soll mein Panel sein) um die Gewünschte Bestrahlungsstärke (85 mW/cm² bzw. 105 mW/cm²) zu bekommen?
Das hängt sehr stark vom Abstand ab. Die Osram Oslon erreicht 355 mW bei 350 mA. Die Größe der LED ist etwa 3x3mm (also eine Fläche von 0.1cm²). Extremfall: Die Osram Oslon wird quasi direkt auf die Haut aufgelegt (Abstand 0cm): Dann wird die gesamte Lichtleistung auf den 0.1cm² abgegeben was einer Bestrahlungsstärke von rund 3500 mW/cm² entspricht (genau in der Mitte dürfte es sogar etwa das doppelte sein). Der (Halbwerts-) Abstrahlwinkel ist 80°. Wenn die LED jetzt in einen Abstand von 1m angebracht wird, beleuchtet sie einen 'Fleck' mit mehr als 1.5 m Durchmesser (entspricht einer Fläche von rund 15000 cm²). Dann hast Du nur noch eine Bestrahlungsstärke von 0.02 mW/cm². So gesehen hängt es erst mal davon ab, wie nah die Lampe an der Haut ist.
Praktisches Beispiel: Wenn ein Abstand von 10cm möglich ist, dann erreicht eine LED eine Bestrahlungsstärke von 1.6 mW/cm² (355mW / 220 cm²). Um jetzt eine Bestrahlungsstärke von 100 mW/cm² zu erreichen müssen also 60 LEDs verwendet werden. Weil natürlich diese 60 LEDs nicht in einem Punkt konzentriert sind, sondern auf einer Fläche verteilt sind, würde ich mit etwa doppelt so vielen rechnen (also 100 Stück), wenn diese 100 Stück auf einer Fläche von ca. 100cm² verteilt sind (also etwa halb so groß wie der Leuchtfleck einer LED in der Mitte). Also Kühlkörper mit 10x10cm und darauf 100 LEDs (auf 10x10mm Platine) dicht packen...
Etwas einfacher wäre es mit den PowerBar Leisten: http://www.leds.de/LED-Leisten-Module/H ... errot.html 10 Stück ergeben eine Fläche von 24x20cm. Das passt ganz gut zu der 'Gesichtsfläche'. Bei Betrieb mit 700mA und einem Abstand von etwa 5-10 cm zur Haut dürfte die Bestrahlungsstärke auch wieder hinkommen (ca. 50-150 mW/cm² je nach Abstand).
habibica
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Do, 03.11.16, 15:14

Hallo, lieber Borax!

Vielen herzlichen Dank für Deine fantastische und schnelle Hilfe! :)
Jetzt verstehe ich zumindest wie ungefähr man so was ausrechnet. Mir war es nämlich nicht klar ob man sich für die Bestrahlungsstärke auch auf die Fläche des Gesichts spezifisch noch beziehen muss in der Kalkulation oder nicht etc...

Normalerweise hält man zu diesen Panels so etwa 20 cm Abstand vom Gesicht.

Aber so wie ich das jetzt sehe kann ich mir ja evtl auch eine LED-Gesichtsmaske bauen! So etwa eine:
https://www.amazon.de/dp/B01K7E7S94?psc=1
Früher war ich skeptisch über solche Produkte, weil sie ziemlich unprofi aussehen und die Hersteller stellen keine Angaben zur Verfügung über die Spezifika (Irradiance, welche LEDs werden verwendet etc...). Da baue ich mir selbst lieber eine, weil die Bestrahulngsstärke bei einer Anwendung direkt am Gesicht größer ist und ich weniger LEds brauche + ich kann sie im Bett tragen bevor schlafen. :D
Frage ist, ob ich für so eine Maske die High POwer LEd's brauche - ich glaube dafür sind sie zu stark. Die Maske auf Amazon hat nämlich 145 LEds drin. Da muss ich noch recherchieren welche Leds dafür geeignet wären. Hauptsache ist die sind cca 650-660 nm oder höher (NIR Bereich).
Ich werde mich am WE mit einigen Berechnungen auseinandersetzten und dann melde ich mich mit meinem Ergebnis und evtl. mit weiteren Fragen. Wenn ich das Panel bzw. die Maske mal fertig habe würde ich gerne ein Tutorial zur Verfügung stellen. :wink:

Vielen Dank noch einmal!! :)
Habibica
Borax
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Do, 03.11.16, 16:23

Normalerweise hält man zu diesen Panels so etwa 20 cm Abstand vom Gesicht.
Ok. Dann ist mit den 105 mW/cm² vielleicht auch nur die 'Abgabeleistung' gemeint. Mein Vorschlag oben (10 PowerBars = 20x24cm) hätte ja dann auch eine Abgabeleistung von 150mW / cm² (= 120 LEDs mit je 600mW / 480cm²). Ich glaube zwar nicht an irgendeinen Effekt (abgesehen vom Placebo), aber mit schwachen LEDs schon gleich gar nicht. Eine billige Test-Möglichkeit wäre so ein Stripe: https://www.amazon.de/Lichterkette-Mete ... =Led+660nm
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