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Berechnungen einer Taschenlampe

1 Mai 2020
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Trustfire Taschenlampen Hypnose Hannover
Hallo zusammen,

ich bin neu hier, da ich im Rahmen meines Studiums auf eine Aufgabenstellung zur Taschenlampenberechnung gestoßen bin und hoffe hier etwas von eurem Wissen profitieren zu können. Es stellte sich heraus, dass es nicht so einfach abzuhandeln ist. Ich bin froh über jeden Tipp sei es ein Fachartikel, Buch oder vielleicht direkte Hilfe.

Nun zu unserer Aufgabenstellung. Wir (Studenten) stellen ein Unternehmen dar, das die Produktion einer Taschenlampe realisieren soll. Es besteht bereits die komplette Taschenlampe, die aber noch lang nicht die Bedingungen erfüllt.
Dazu haben wir folgende Vorgaben:
Lichtstärke: 20+-3 Lumen
Leuchtweite: 80m nach ANSI/PLATO FL1 -> bedeutet bei 80m mind. 0,25lux Beleuchtungsstärke

Das Leuchtmittel ist bisher eine Krypton Glühbirne mit 3Volt, 20lm.
Der Reflektor lässt sich durch die Parabel y=0,1x^2 beschreiben und hat einen Durchmesser (an der Öffnung) von 19mm mit einer Höhe von 12mm und ist chromatiert. Der Brennpunkt liegt daher 2,5mm über dem Reflektorgrund.
Uns ist bekannt, dass alle Lichtsrahlen, die auf den Reflektor treffen parallelisiert werden. Die restlichen Lichtstrahlen bis auf einen sehr geringen Winkel gehen somit ''verloren''.

In unserem Fall benötigen wir einen maximalen Öffnungswinkel von etwa 7° (dieser Winkel entsteht ja aber maximal, wenn kein Licht ''verloren'' geht).

Die Frage, wie kann ich die Beleuchtungsstärke von den parallelisierten Strahlen berechnen? Oder wie geht man überhaupt Standardmäßig bei einer Berechnung des Leuchtmittels bezogen auf die Beleuchtungsstärke vor?

Bisher haben wir mit folgenden Formel (aus einem Physikbuch) gerechnet aber sind jetzt leider an unsere Grenzen gekommen.


s=√(Iv/Ev)

Ω=ΦV/(s^2∗Ev)

α=2∗arccos(1−Ω/(2∗π))

Parameter:
a=Öffnungswinkel; Iv= Lichstärke(candela) ; s=Reichweite ; Ev= Beleuchtungsstärke; Ω= Raumwinkel; ΦV=Lichtstrom

Durch Recherchen haben wir bereits festgestellt, dass es sehr schwierig ist diese Beleuchtungsstärke mit den bisherigem Stand zu realisieren. Die Überlegung war einen Kugelspiegel mit einzubauen. Hier habe ich dann aber nur parallele Strahlung oder?

Ich bin über jegliche Hilfe/Tipp sehr dankbar.

Hoffnungsvolle Grüße Carina
 

Genießer

Flashaholic*
12 März 2019
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Bad Mergentheim
Hallo Carina,

willkommen im hellsten Forum Deutschlands ;)
Wenn du dich hier etwas mehr umschaust, als nur die Antwort auf deine Frage zu suchen, besteht die akute Gefahr, dass du bald gute Taschenlampen dein eigen nennen wirst, höchst warscheinlich weit über den Werten deiner Lampe aus der Aufgabe.

Es ist schön zu sehen, dass die Aufgaben/Beispiele im Studium immer noch aus der grauen Vorzeit stammen.
Lampen mit unter 100 lm als stärkste Stufe muss man schon suchen, da sind die meisten Lampen für 1x AAA schon heller....

Ich hab nicht ganz verstanden was alles fest vorgegeben ist und was du jetzt berechnen willst.

Wenn es nur um die Leuchtweite geht, kann man das auf die Reflaktor-Fläche reduzieren, alles andere vom Reflektor kürzt sich raus.
Dazu ist dann aber zwingend erforderlich zu wissen, wie hoch die Leuchtdichte im Brennpunkt des Reflektors ist, also Candela pro mm².
Ausführlicher hier beschrieben: Leuchtweite

Ist das Glühost gesetzt, oder kann man da auch was anderes nehmen?
Werte zur Leuchtdichte von einem Leuchmittel zu finden ist gar nicht so einfach, vor allem bei keinen, billigen Glühbirnen müsste man das vermutlich selber messen/berechnen.

Hier noch was zu den ganzen Themen Lux, Lumen, Candela, Leuchtdichte

Grüße vom Genießer
 
Trustfire Taschenlampen