Experimente mit TracePro (optische Simulationen)

Dieses Thema im Forum "Allgemeine TL-Themen" wurde erstellt von The_Driver, 31. März 2018.

  1. Ich habe jetzt Zugriff auf die Software TracePro und habe gestern angefangen damit zu experimentieren. Warum der ganze Aufwand? Nun, mich interessiert z.B.;
    • wie sich das Lichtbild eines gegebenen Reflektors mit verschiedenen LEDs verändert
    • die Ermittlung von Abstrahlwinkeln (bzw. ob die Formeln, die ich bereits kenne, funktionieren)
    • wie sich die Form einer Lichtquelle auf das Lichtbild auswirkt (fehlende Ecke beim Die, rechteckiger Die, Balkenförmige Glühwendel etc.)
    Zu Beginn stellt sich die Frage, wie man Reflektoren und LEDs in die Software hinein kriegt. Reflektoren kann man einfach manuell hinzufügen, wenn man einige Maße und das Material, mit dem die Oberfläche beschichtet ist, kennt. Ich habe mal als Beispiel den Reflektor der Maxabeam benutzt.

    [​IMG]

    Wichtig zu wissen ist, dass die geometrischen Angaben in Millimeter eingegeben werden. In diesem Fall wusste ich, dass der Reflektor 118mm Durchmesser hat, eine kleine Öffnung mit 11mm Durchmesser und eine Brennweite von 10mm hat. Die Beschichtung besteht aus Rhodium (in der Software gibt man das als "Material" der inneren Oberfläche ein, die "Surface" habe ich auf "perfect Mirror" gestellt). Positioniert habe ich ihn einfach am zentralen, räumlichen Ort (Origin).

    Als LED wollte ich erst mal die Osram Black Flat nehmen, da ich so die Ergebnisse der Simulationen mit meinen eigenen Erfahrungen mit Projekt Excalibur vergleichen kann, um zu sehen, ob die Ergebnisse ungefähr übereinstimmen. Osram bietet praktischerweise CAD-Modelle und sogenannte Ray-Dateien für alle LEDs und jeweils für zahlreiche in der Industrie gängigen Softwareprodukte an, auch für TracePro. Letztere enthalten alle optischen Daten zur LED, also, wie hell sie in welchem Abstrahlwinkel leuchtet und, welche Form der Die (die Leuchtfläche) hat. Mit dabei ist auch immer eine PDF-Datei, welche wichtige Hinweise enthält. Diese sollte man unbedingt lesen!

    Osram bietet für jede LED immer Paare von Ray-Dateien an, da das Emissionsspektrum von weißen LEDs zwei Peaks hat, einmal für den Blauanteil und einmal für den Gelbanteil (inkl. grün, orange, rot etc.). Um eine LED korrekt zu simulieren, muss man also beide Lichtquellen übereinander gelagert an der gleichen Stelle platzieren. Wenn man die Ray-Dateien dann eingebunden hat (als File-Source im Reiter Source), muss man in jeder die Helligkeit der LED eingeben. Die Black Flat ist z.B. die standardmäßig auf 320lm gestellt. Ich habe es bis jetzt so verstanden, dass der Anteil von blau zu gelb automatisch korrekt eingestellt wird, sprich man stellt bei beiden Lichtquellen den gleichen Lumenwert ein.

    [​IMG]
    Beachten sollte man, dass man in den Einstellungen für das Raytracing und auch bei den Lichtquellen die Einheiten (units) auf Photometrisch (also auf Cadela, Lux & Lumen anstatt Watt).


    Hier habe mal eine absorbierende Fläche 2mm vor der Black Flat platziert, um die Abstrahlung zu zeigen. Man sieht die fehlende Ecke unten rechts.

    [​IMG]

    Ich habe die LED dann mal im Fokuspunkt des Reflektors platziert (10mm nach innen versetzt von de kleinen Öffnung aus). Jetzt muss noch beachtet werden, dass die geometrische Mitte der Ray-Datei nicht exakt der Ursprungspunkt des Lichts ist (dieser ist ganz leicht versetzt, steht in der PDF von Osram).

    [​IMG]

    Zu Testzwecken habe ich dann 1m vom geomtrischen Ursprungspunkt in der Software (also ca. 93cm von der Reflektorkante) eine 30x30cm große absorbierende Fläche platziert und das Raytracing mal laufen lassen. Auf dem Bild habe ich die Anzahl der Strahlen auf 600 begrenzt, damit man auch was erkennt. Auch sieht man von diesen Strahlen nur die, die tatsächlich die Oberfläche treffen.

    [​IMG]

    Zur Analyse kann man dann z.B. eine Irradiance/Illuminance-Map generieren. Ich habe die Glättungsfunktion und die Anzeige des Profils aktiviert, sonst aber nichts umgestellt.

    [​IMG]

    Das Ergebnis:
    [​IMG]

    Es stimmt vom Lichtbild her stark mit der Realität überein.

    So, das war es erst mal. Bald geht es weiter.
     
    #1 The_Driver, 31. März 2018
    Zuletzt bearbeitet: 31. März 2018
    beamwalker, Jinbodo, Xandre und 9 andere Flashys haben sich hierfür bedankt.
  2. Folomov
    Sehr cool! Ich hoffe, du hast dir für die Dauer der Testversion (?) Urlaub genommen. Die Vollversion ist ja leider nicht ganz günstig.

    Ich bin schon sehr gespannt, was du damit noch anstellen kannst. :thumbup:
     
    The_Driver hat sich hierfür bedankt.
  3. Wow, sehr interessant, schade, dass die Software so teuer ist. Kann man mit der Software auch "rückwärts" rechnen. Das heißt ich nehme einen gegebene LED bei definierter Bestromung und ein gewünschtes Lichtbild und die gewünschten Lux im Zentrum in 100 m Entfernung und die Software berechnet mir die Daten für den Reflektor?

    Vielen Dank fürs Zeigen :thumbup:
    Gruß Frank
     
    The_Driver hat sich hierfür bedankt.
  4. Acebeam
    Das kann ich durch ein paar, längst bekannte Formeln ohne die Software. Wichtig ist eigentlich nur, dass man mit vorhandenen Testergebnissen der gewünschten LED die Leuchtdichte bestimmen kann (bei den meisten LEDs inzwischen der Fall). Hier gibt es schöne Rechner, mit denen man ein Bisschen testen kann.
     
    #4 The_Driver, 1. April 2018
    Zuletzt bearbeitet: 1. April 2018
    FrankFlash hat sich hierfür bedankt.
  5. Nun zur ersten Versuchsreihe. Ich habe einfach das Lichtbild des Maxabeam Reflektors mit der Osram Black Flat LED in verschiedenen Entfernungen untersucht (Projekt Excalibur). Die LED leuchtet mit dem Reflektor auf eine absorbierende Fläche (50x50cm). Die Diagramm zeigen das auftreffende Licht auf diese Fläche. Folgende Einstellungen habe ich dafür vorgenommen:
    • LED @ 900 Lumen
    • 100k Ray Dateien (200.000 Strahlen)
    • FFT Grid: 128x128
    • No of Pixels: 50
    • Grayscale on Black
    • Smoothing
    • Profiles
    Die Ergebnisse sind durch die geringe Anzahl Pixel und das Smoothing stark geglättet, um möglichst realitätsnah zu wirken. Auf Farben habe ich verzichtet, damit alle Bilder gleich eingefärbt sind (die Anzahl der Farben variiert mit der Anzahl an vorhandenen Helligkeitsabstufungen).

    Hier zwei Gifs, welche das Lichtbild und das Helligkeitsprofil in 1m Schritten von 1m bis 13m Entfernung zeigen:

    [​IMG]

    [​IMG]

    Hier Einzelbilder für größere Entfernungen. Ab 50m Entfernung musste ich jedes mal die Größe der absorbierenden Fläche anpassen, damit Spot+Korona auch tatsächlich komplett drauf passen.

    20m:
    [​IMG]

    50m:
    [​IMG]

    250m:
    [​IMG]

    1000m:
    [​IMG]

    2500m:
    [​IMG]

    Beachtet bitte, dass die Luxwerte auf den Bildern deutlich zu hoch sind. Die Simulation berechnet keine Verluste für die Scheibe und ich habe den Eindruck, dass es nicht den gewünschten Effekt hatte den Reflektor auf Rhodium zu stellen. Wenn man 3% für die UCLp Scheibe und 25% für die Rhodium-Beschichtung abzieht, kommt man bei allen größeren Entfernungen auf 1,7-1,9Mcd, was sehr nah am tatsächlichen Messergebnis liegt.
    Die Erwärmung der LED und die Reinigungsspuren auf meinem Reflektor werdennatürlich auch nicht berücksichtigt.

    Was kann man nun feststellen? Die 12m Minimalabstand für Lichtstärkemessungen, die ich ausgerechnet hatte, kommen gut hin, allerdings nur für einen sehr kleine Fläche in der Mitte des Hotspots. Ich mache das daran fest, dass sich das Lichtbild ab diesem Punkt nicht mehr nennenswert verändert. Auch entwickelt sich scheinbar in größeren Entfernungen ein leichtes Donut-Hole, obwohl die LED optimial positioniert ist (das könnte aber auch am Smoothing o.Ä. liegen)

    Bald geht es weiter.
     
    #5 The_Driver, 2. April 2018
    Zuletzt bearbeitet: 2. April 2018
    Jinbodo, oOFOXOo, djmykemyers und 4 andere Flashys haben sich hierfür bedankt.
  6. sehr interessant!
     
  7. Skilhunt Taschenlampen
    Maxabeam Reflektor mit verschiedenen LEDs. Die schwarze Fläche ist 4x4m groß und 20m entfernt. Dies könnte auch für BLF GT Besitzer interessant sein, dass die Reflektoren sehr, sehr ähnlich sind.

    Black Flat @4,5A (900lm):
    [​IMG]

    Q8WP @9A (1590lm):
    [​IMG]

    Luminus CFT-90 @30A (5250lm):
    [​IMG]

    Cree XHP50.2 @9A & 6V (4837lm):
    [​IMG]

    Cree XHP70.2 @9A & 6V (5491lm):
    [​IMG]

    Weitere LEDs wären natürlich schön, aber mit den Dateien einiger Cree LEDs (z.B. XP-L HI und XHP-35 HI) habe ich Probleme. Nach dem Importieren kann die Software nichts mit ihnen anfangen.
     
    #7 The_Driver, 2. April 2018
    Zuletzt bearbeitet: 2. April 2018
    oOFOXOo hat sich hierfür bedankt.
  8. Was passiert, wenn eine LED nicht korrekt zentriert ist?

    Ich habe das Ganze mal am Beispiel des Maxabeam-Reflektors zusammen mit der Osram Black Flat getestet. Dies ist natürlich ein sehr extremes Beispiel, da der Reflektor in Relation zur LED sehr groß ist. Das Prinzip gilt aber für alle Lampen.

    Hier erst mal der Optimalzustand (max Lichtstärke im Zentrum: 5870lux => 100%):
    [​IMG]

    Zurerst habe ich die LED nur in einer Achse seitlich verschoben.
    Um 0,1mm:
    [​IMG]
    Um 0,3mm:
    [​IMG]

    Dann nur die Höhe (Z-Achse):
    0,1mm zu tief:
    [​IMG]
    0,3mm zu tief:
    [​IMG]
    0,1mm zu hoch:
    [​IMG]
    0,3mm zu hoch:
    [​IMG]

    Dann in zwei Achsen seitwärts:
    jeweils um 0,1mm:
    [​IMG]
    jeweils um 0,3mm:
    [​IMG]

    Dann in allen drei Achsen:
    Um 0,1mm:
    [​IMG]
    Um 0,3mm:
    [​IMG]
    Ganz krass um 0,5mm:
    [​IMG]

    Beachtet dabei dass unter dem Lichtbild bei "Max" der jeweils maximale Luxwert steht. Dieser muss nicht in der Mitte des Beams liegen (=> Donut-Hole).

    Hier eine Tabelle mit dem Einfluss auf den Luxwert in der Mitte des Lichtstrahls in Relation zum Optimalzustand:

    Achse Verschiebung in mm & in % der Emitterbreite Luxwert im Zentrum Luxwert relativ zum Optimalwert
    Optimalwert - 5870 100
    X-Achse (seitwärts) 0,1 (10%) 5700 97%
    X-Achse (seitwärts) 0,3 (30%) 4939 84%
    X-Achse (seitwärts) 0,5 (50%) 2912 50%
    Z-Achse (tief) 0,1 (10%) 5100 87%
    Z-Achse (tief) 0,3 (30%) 2376 41%
    Z-Achse (tief) 0,5 (50%) 395 7%
    Z-Achse (hoch) 0,1 (10%) 6045 103%
    Z-Achse (hoch) 0,3 (30%) 5439 93%
    Z-Achse (hoch) 0,5 (50%) 3530 60 %
    X & Y-Achse (seitwärts) 0,1 (10%) 5600 95%
    X & Y-Achse (seitwärts) 0,3 (30%) 3380 58%
    X & Y-Achse (seitwärts) 0,5 (50%) 670 11%
    X & Y & Z-Achse (3D) 0,1 (10%) 5920 101%
    X & Y & Z-Achse (3D) 0,3 (30%) 3160 54%
    X & Y & Z-Achse (3D) 0,5 (50%) 860 15%


    Man sieht sofort, dass bereits eine leichte Dezentrierung von 10%-30% in der X und Y-Achse einen nennenswerten Einfluss auf den Luxwert in der Mitte des Hotspots haben kann. Das war natürlich schon immer bekannt, aber es hat meines Wissens nach noch nie jemand mal getestet, wie stark sich das auswirken kann (so genau muss man eine LED erst mal ausrichten und fixieren können).

    Die Höhe der LED scheint einen noch größeren Einfluss zu haben. Gleichzeitig wird diese bei umgebauten Lampen von vielen Faktoren beeinflusst (z.B. Dicke und Gleichmäßigkeit der Lötzinnschicht, ggfs. Dicke des Zentrierungsrings, Dicke des LED PCBs, Dicke der Wärmeleitpastenschicht etc.).

    Es fällt auf, dass der Luxwert bei höherer Positionierung leicht anstieg. Hier sollte ich jetzt erwähnen, dass ich versucht habe mich an die Angaben in der Osram Info-PDF zu halten (ich habe die LED so positioniert, dass ihr "Virtual Focus" sich im "Optimalzustand" im Fokuspunkt des Reflektors befindet). Ich bin mir aber nicht komplett sicher, ob das so sein sollte.

    Es gibt aber noch eine andere mögliche Erklärung:
    Es besteht bei aspherischen Linsen die Möglichkeit eine Lampe auf eine bestimmte Entfernung zu fokussieren, so dass sie dann nicht mehr auf Unendlich fokussiert ist. Dies geht bei Reflketoren theoretisch auch (innerhalb von einem viel kleineren Bereich). Da ich bei diesen Tests nur auf 20m Entfernung getestet habe, könnte es sein, dass die Lampe bei eine leichter höheren LED besser auf 20m Entfernung fokussiert wurde. Diese Phänomen werde ich demnächst mal anhand von zwei Beispielentfernungen und jeweils optimierter Fokussierung untersuchen.
     
    #8 The_Driver, 3. April 2018
    Zuletzt bearbeitet: 4. April 2018
    Jinbodo, Photon, FrankFlash und ein weiterer Flashy haben sich hierfür bedankt.
  9. Optimal ist das nicht relativ, für jeden gibt es einen andere optimale Form, oder nicht?
     
  10. Nein, jeder normale Parabolreflektor hat nur einen Fokuspunkt und jede LED hat nur einen "Lichtstrahl-Ursprung". Wenn dieser im Fokuspunkt liegt, erhält man die höchst mögliche Lichtstärke, also maximal paralleles Licht. Das ist die optimale Position aus optischer Sicht. So wird der Reflektor optimal ausgenutzt.

    Wenn man ein anderes Lichtbild haben möchte, sollte man einen dafür vorgesehenen Reflektor nutzen, bei dem die LED dann ebenfalls im Fokuspunkt liegt.
     
    #10 The_Driver, 4. April 2018
    Zuletzt bearbeitet: 4. April 2018
  11. Ich denke, etwas stimmt nicht, vielleicht ist die Entfernung nicht weit genug. Wenn die LED einen Durchmesser von 1 mm hat und in X oder Y weniger als 0,5 mm versetzt ist, sollte die Lux in der Mitte des Spots gleich bleiben, da die Intensität gleichmäßig auf der LED-Oberfläche ist, egal ob Mitte oder Seite.
     
  12. Ich habe hier eine Anleitung von Zemax bzgl. der Verwendung von Osram LEDs in deren Simulationssoftware gefunden. Es ist, wie ich vermutet habe. Der virtuelle Fokuspunkt, den Osram im Datenblatt angibt, ist der Punkt, der am nächsten ist zu den Ursprüngen der Lichtstrahlen. Es ist also absolut logisch die LED so zu platzieren, dass dieser Punkt im Fokuspunkt des Reflektors liegt.
     
  13. Was passiert, wenn man die Höhe der LED in einer Reflektorlampe verändert bzw. eine Lampe anhand des Luxwerts in (zu?) kurzer Entfernung fokussiert?

    Ich habe das Ganze, wie zuvor, mit dem Maxabeam-Reflektor und der Osram Black Flat bei 900 Lumen simuliert. Ich habe jeweils den höchsten von der Software angegeben Luxwert als Grundlage genommen, auch wenn dieser nicht exakt im Zentrum des Hotspots war. Diese Luxwerte habe ich dann anhand der Entfernung in Candela umgerechnet und Korrekturfaktoren von 0,97 für die UCLp-Scheibe und 0,75 für die Rhodium-Beschichtung des Reflektors angewendet.

    Ich habe das Ganze für die Messentfernungen 14m, 100m und 1000m durchgeführt. 14m, da meine Lampe in dieser Entfernung fokussiert wurde und ich sehen wollte, ob das sinnvoll war. Die Höhe der LED habe ich in 0,1mm Schritten von +0,3mm bis -0,3mm in Relation zum Optimalwert (laut Hersteller) verändert.

    [​IMG]

    Das Ergebnis ist eindeutig. Man kann tatsächlich eine Reflektorlampe auf zu kurze Entfernung fokussieren. Das erkennt man daran, dass die Position der LED, welche zum höchsten, gemessenen Candelawert in 14m Messentfernung führte, nicht mit der übereinstimmt, welche zum höchst möglichen Candelawert in 100m und 1000m Entfernung führte. Bei 100m und 1000m scheint der Wert auch übereinzustimmen (zumindest bei den hier genutzten Höhenabstufungen).

    @Enderman Du siehst also, die obigen Werte stimmen doch. Es "stimmte" alles.
     
    #13 The_Driver, 4. April 2018
    Zuletzt bearbeitet: 5. April 2018
    FrankFlash, RC-Drehteile und Dagor haben sich hierfür bedankt.
  14. Warum? Der Lichtfleck wird doch insgesamt größer. Auch "wandert" Licht vom Spot zum Spill.
     
  15. Olight Shop
    Respekt und Danke für deine Arbeiten :thumbup:

    Gruß Xandre
     
    The_Driver hat sich hierfür bedankt.
  16. Ich rede von X- und Y-Position, nicht von Z.

    Sie können sich vorstellen, wie mit einem Objektiv der Spot eine Projektion des LED-Chips ist. Das Licht in der Mitte des Spots kommt nur von der Mitte der LED. Deshalb projiziert eine LED mit einer abgeschnittenen Ecke (Black Flat) eine Stelle mit einer abgeschnittenen Ecke. Das Licht von dieser Ecke geht nicht in die Mitte der Projektion. Dies gilt auch für Reflektorlampen. Die Intensität in der Mitte des Spots hängt nur von der Intensität in der Mitte der LED ab. Wenn Sie die LED um 0.1mm seitwärts bewegen, hat das neue "center" die gleiche Intensität und damit den gleichen Lux.
     
  17. Die Simulation zeigt etwas anders. Die LED ist korrekt platziert nach Anleitung. Ich vermute, wie du, dass es an der Entfernung liegt. Das werde ich bei Gelegenheit auch mal testen.
     
    #17 The_Driver, 5. April 2018
    Zuletzt bearbeitet: 5. April 2018
  18. Die Lichtstrahlen aus dem Mittelpunkt der LED (im Brennpunkt des Reflektors) werden vom Reflektor parallel gerade nach vorne reflektiert.
    Reflektor1.PNG

    Die Lichtstrahlen von anderen Punkten der LED werden schräg reflektiert.
    Reflektor2.PNG

    In beiden Fällen wird allerdings nicht nur ein Punkt, sondern ein Kreis mit der Größe des Reflektors beleuchtet. Daher kommt nicht nur Licht vom Mittelpunkt der LED im Mittelpunkt des Spots an.
     
    The_Driver hat sich hierfür bedankt.
  19. Nimm ein schwarzes Blatt Papier
    mit einem Loch genau so groß wie der Emitter.
    Mittig rein und mit einer Konstante beleuchten.
    Dann ein bischen rechts oder links aus dem Zentrum bewegen (Led) und die Lux und Lumen werden weniger.
    Bei jeder Bewegung aus dem Zentrum-Verluste.

    Weil der Reflektor bei dezentrierter LED nicht mehr ganz ausgeleuchtet ist.
    Bei einer Linse genauso.

    Gruß Xandre
     
  20. Danke für die super Dokumentation Deines Experiments, sehr interessant das Ganze! :thumbup:
     
    The_Driver hat sich hierfür bedankt.
  21. Wenn sich die Entfernung der Unendlichkeit nähert, treffen die Lichtstrahlen von Bild 1 auf das Luxmeter (in der Mitte des projizierten Bildes), während die anderen Strahlen in Bild 2 das Zentrum vollständig verfehlen. Deshalb ist nur das Licht, das von der Mitte der LED kommt, auf große Entfernungen wichtig.

    Der Reflektor ist immer 100% beleuchtet, egal ob die LED zentriert ist oder nicht. (Solange die Entfernung außerhalb der Mitte kleiner ist als der LED-Radius) Bei großer Entfernung überlappen sich alle Strahlen des gesamten Reflektors. In der Mitte der Düsenprojektion treffen nur die Strahlen von der Mitte der LED ein.
    Setzen Sie ein Stück Metall auf die Mitte einer LED, setzen Sie eine Linse vor, Sie werden sehen, dass die projizierte Stelle einen schwarzen Fleck in der Mitte hat. Genau wie die Blackflat einen schwarzen Fleck in der Ecke hat. Da die Intensität der LED in der Mitte des Chips gleich 0,1 mm zur Seite beträgt, ist die Lux in der Mitte des projizierten Spots gleich. Der Lux um die Stelle mag nicht, aber darüber rede ich nicht. Die maximale Lux ändert sich nicht, solange ein Teil des LED-Chips im Brennpunkt des Reflektors / der Linse ist. Auch wenn die LED 0,1mm von der Mitte entfernt einen Unterschied macht, dann würde das heißen, dass der Bereich der LED für Lux wichtig ist, nicht nur für den cd / mm ^ 2. Wir wissen, dass das nicht stimmt.
     
  22. Ich denke man kann die Projektion mittels Parabolreflektor nicht mit der Abbildung einer idealen Linse vergleichen.
    In den Simulationen kann man recht gut erkennen, dass eine Verschiebung des Emitters das projizierte Bild "kometenförmig" verzerrt. Das ist bei einer Linse (bei kleinen Winkeln) nicht der Fall.
     
  23. Wenn sich die Entfernung der Unendlichkeit annähert, bleiben nur die Strahlen von genau dem Brennpunkt kollimiert und treffen die Mitte der Stelle, wo ein Lux-Meter liegen würde. Dies gilt für jede kollimierende Optik.


    nahe Entfernung
    [​IMG]


    weite Entfernung
    [​IMG]


    Deshalb sagte ich "Vielleicht ist die Entfernung zu nah" zu TheDriver
     
    #23 Enderman, 6. April 2018
    Zuletzt bearbeitet: 6. April 2018
  24. Nur damit es nicht zu langweilig wird :D Ich bin da ganz bei Enderman.
    Das ist ein schöner Fall, um Theorie, Simulation und Experiment abzugleichen.
     
    Enderman hat sich hierfür bedankt.
  25. Einfluss der Messentfernung auf den Candelawert des Maxabeam Reflektors mit Osram Black Flat 0-30m (Candelawerte sind für Transmission und Reflektivität korrigiert):

    [​IMG]

    [​IMG]
     
    #25 The_Driver, 9. April 2018
    Zuletzt bearbeitet: 9. April 2018
    sma und Dagor haben sich hierfür bedankt.
  26. @sma und @Enderman:

    Ich werde versuchen, die Dezentrierung der LED mal in größeren Entfernungen zu untersuchen. Das Ganze ist leider sehr aufwendig, da ich jede Messung einzeln durchführ, als Screenshot speichere etc.
     
    #26 The_Driver, 9. April 2018
    Zuletzt bearbeitet: 9. April 2018
    sma hat sich hierfür bedankt.
  27. @Dagor bat mich auch mal einen kleineren Reflektor für die Simulationen zu nutzen. Hier habe ich mal den normalen P60-Reflektor mit der Osram Black Flat simuliert, um die minimale Messentfernung zu bestimmen. Ich habe folgende Maße für Reflektor benutzt:
    • Innendurchmesser große Öffnung: 24mm
    • Radius kleine Öffnung: 4,25mm
    • Brennweite: 2,125mm (um eine Tiefe von 17mm zu kriegen)
    In echt ist die Brennweite natürlich "null", sprich das Profil des Reflektors ist leicht anders. Das wird aber nur minimalen Einfluss auf das Lichtbild haben.

    [​IMG]

    Man sollte also mindestens in ca. 2m Entfernung messen. Bei größeren LEDs wäre der nötige Abstand dementsprechend kürzer. Die Schwankung beim "Max Lux"-Wert resultiert glaube ich aus den Glättungs- und Auflösungseinstellungen, die ich in TracePro eingestellt habe. Das kann man getrost ignorieren.
     
    #27 The_Driver, 10. April 2018
    Zuletzt bearbeitet: 10. April 2018
    Dagor hat sich hierfür bedankt.
  28. Mich wundert ein bisschen, dass die Lichtstärke in der Mitte bei größeren Entfernungen deutlich unter der maximalen Lichtstärke liegt.
    Heißt das, dass man ab 3m ein deutliches Donut-Hole hat und bei kleineren Entfernungen nicht? Normalerweise ist das doch andersrum? :haeh:
     
  29. Wie ich bereits schrieb - ich würde nur auf den "Center Lux"-Wert achten. An der Stelle misst man ja auch und dort guckt man auch hin.
     
  30. Einfluss von dezentrierter LED auf die Lichtstärke und das Lichtbild in größeren Entfernungen

    Ich habe jetzt noch mal untersucht, was passiert, wenn die Osram Black Flat im Maxabeam Kopf dezentriert ist. Dieses mal habe ich das Lichtbild in 100m Entfernung untersucht. Ich habe mich auf die Y-Achse beschränkt.

    Ergebnisse:
    [​IMG]

    Hier die einzelnen Simulationsergebnisse:

    Korrekt:
    [​IMG]

    0,1mm verschoben:
    [​IMG]

    0,2mm:
    [​IMG]

    0,3mm:
    [​IMG]

    0,4mm:
    [​IMG]

    0,5mm:
    [​IMG]

    0,6mm:
    [​IMG]

    1mm:
    [​IMG]
     
    #30 The_Driver, 10. April 2018
    Zuletzt bearbeitet: 10. April 2018
  31. 0.3 mm: 235 lux
    0.4 mm: 195 lux
    Ich gehe davon aus, daß Du hier die Ungenauigkeiten des Raytracers debuggst.
     
  32. Es geht ja auch mehr darum das Prinzip zu erkennen. Hier in diesem Fall sind bis zu 0,2mm (oder auch 0,25mm) Dezentrierung in einer der X/Y-Achsen verschmerzbar. Man bleibt innerhalb der Toleranz eines typischen Luxmeters. Selbst bei 0,3mm kann man sich noch darüber streiten... Mit eurer Theorie bzgl. der Hälfte der Emitterbreite ward ihr jedenfalls nah dran ;).

    Bzgl. der Genauigkeit: Ich habe alle Versuche in diesem Thread mit 200.000 Lichtstrahlen durchgeführt. Ich könnte auch bis auf 10 Millionen rauf gehen. Mir dauert die Berechnung dann einfach zu lange, auch weil mein Arbeitsspeicher (4GB) dann überfüllt wird. Als ich es mal probiert habe konnte ich auch keine sichtbaren Unterschiede bei den Diagrammen erkennen. Da scheinen die Einstellungen das Entscheidende zu sein.

    Es wird aber meiner Meinung nach noch interessanter bei den nächsten Versuchen. Ich möchte auch mal die Neigung einer LED untersuchen. Auf vielen Makrofotos von verlöteten LEDs kann man sehen, dass diese nicht perfekt eben verlötet sind.

    Nebenbei wäre ich sehr dankbar, wenn mir jemand eine funktionierende Ray-Datei einer 75W Xenon Kurzbogen Birne besorgen könnte. Ich habe mir jetzt schon einen Wolf gesucht und nichts gefunden. Diese selber in der Software nachzubauen ist sagen wir mal "lästig" :).
     
    #32 The_Driver, 10. April 2018
    Zuletzt bearbeitet: 11. April 2018
  33. 100m ist noch zu nah. Versuchen Sie 1000 oder 10000m und es sollte bis 0,5mm konstant bleiben.

    Wenn Sie den Test mit einer asphärischen Linse machen, die eine scharfe Projektion macht, müssten Sie nicht so weit gehen, vielleicht versuchen Sie es, wenn die Software es erlaubt.
     
  34. 1000m macht noch Sinn, 10000 aber nicht. In dieser Entfernung erkennt man nichts mehr. Es hätte in dem Sinne also fürs menschliche Auge keinen Einfluss.
     
    #34 The_Driver, 12. April 2018
    Zuletzt bearbeitet: 12. April 2018
  35. Aus theoretischen Gründen können Berechnungen, die unrealistische Zahlen verwenden, in einem Beweis verwendet werden. Auch weil Sie das Ziel aus dieser Entfernung nicht sehen können, bedeutet das nicht, dass das Licht das Ziel nicht erreicht. Jemand am anderen Ende könnte es sehen, wenn das Licht stark genug ist.
     
  36. Ja, klar. Ich muss hier aber keine optischen Gesetzmäßigkeiten "beweisen". Was haben wir davon? Ich zeige einige grundlegende Dinge und, wie sie sich in halbwegs praxisnahen Situationen auswirken können.
     
  37. 10.000m:

    [​IMG]
     
    Xandre hat sich hierfür bedankt.
  38. In Beitrag 7 hatte ich mehrere LEDs unter identischen Bedingungen untersucht. Ich habe jetzt unter diesen Bedingungen auch mal die neuen LEDs von Osram, welche ich bereits hier erwähnt habe, getestet.

    Osram KW CSLNM1.TG @863lm (Nachfolger der Black Flat):
    [​IMG]

    Osram KW CSlPM1.TG @1745lm (Nachfolger der Q8WP):
    [​IMG]
     
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