Achtung: Diese Anleitung ist aus 1/2003 !
Heute gibts solche LED-Ringleuchten preiswert zu kaufen, z.B. bei DX.com.
Auch die verwendete Digicam ist nicht mehr ganz aktuell :-)
Das Projekt soll aber zeigen, was vor vielen Jahren schon möglich war.

LED-Ringlicht :


Allgemeines:

Bei Makroaufnahmen ist ausreichende Beleuchtung aus folgenden Gründen besonders wichtig :

Vorteile LED-Ringlicht gegenüber (Ring)Blitz :


Nikon bietet ein LED-Ringlicht mit 8 LED's an - allerdings paßt dies nicht für die Coolpix 5700.
Wahrscheinlich hätte ich es sonst gekauft - heute bin ich zufrieden mit einer wesentlich leistungsfähigeren Lösung !
Im Internet habe ich diverse Bauanleitungen und auch erwerbliche Produkte gefunden, die mir als Anregung dienten.
Die erwerblichen Produkte waren mir allerdings viel zu teuer. (Speziell für Zahnärzte und Labors gedacht)
Bei den Bauanleitungen gefiel mir die Schaltungstechnik (LED-Ansteuerung) nicht.

Also plante ich einen Eigenbau mit Eigenentwicklung !


Meine Vorgaben:

kleine Konstruktion - möglichst viele LED's: 32 5mm LED's passen um die Nahlinse
möglichst helle, energieeffiziente weiße LED's,
Beispiele: 
Nichia NSPW500BS:
9600 mCd typ., 20mA, 20º Abstrahlwinkel
Luxeon LXHL-NW98:
18 Lumen, 350mA, 10º Abstrahlwinkel 
kleines Zusatzgehäuse für Stromversorgung: Befestigung an Kamera mittels Blitzschiene
Möglichst einfach erhältliche Serienteile: Conrad, Bürklin, eBay, ... 
gleichmäßige Ausleuchtung Bildfeld
ab ca. 6cm vom Objektiv:
LED's entsprechend nach innen gerichtet,
Anordnung experimentell ermittelt. 
Betrieb mit Standard-Akkus: Mignon-AA-Zellen 1.2 Volt - maximal 4 Zellen,
daher muß Betrieb ab ca. 4 V möglich sein. 
Möglichst lange Brenndauer je Akkuladung: Hoher Wirkungsgrad LED-Ring:
Konstantstromquelle, möglichst viele LED's in Serie
Hoher Wirkungsgrad Stromversorgung:
Induktiver Boost-Schaltregler 

LED-Auswahl:

Entscheidend für die LED-Auswahl sind vor allem Der Vergleich von LED's ist nicht ganz einfach, da manche Hersteller die Lichtstärke (Lumen),
andere die Lichtintensität (Candela) angeben. Die Umrechnung erfolgt nach folgender Formel:
Lumen = Candela * Steradiants (Raumwinkel)
Der Raumwinkel ist ein Maß für den Leuchtwinkel einer LED, wobei 1 Steradiant dem Raumwinkel entspricht,
bei dem die beleuchtete Kugeloberfläche dem Quadrat des Kugelradius entspricht.
Nun geben aber die Hersteller den Leuchtwinkel einer LED mit dem normalen Flächenwinkel in Grad (Degrees) an,
und zwar ist die Grenze durch den Helligkeitsabfall auf 50 % (-3db)  definiert.
Die Umrechnung Steradiants-Degrees erfolgt nach folgender Formel:
Steradiants = 2 * ¶ (1 - cos (¶ / 360 * Degrees))
Die Lumen-Candela Umrechnung setzt natürlich gleichmäßige Ausleuchtung voraus, was für LED's nicht zutrifft.
Also nehmen wir das Ausleuchtdiagramm des Herstellers und ermitteln die Lumen "Ringweise":
Lumen = Summe { Ring-Fläche * Ring-Candela }
Das folgende Bild versucht den Zusammenhang darzustellen:

led4.gif


Ermitteln der Lumen einer LED aus Candela und Ausleucht-Diagramm:


led3.gif
Lumen = Summe { Ring-Fläche * Ring-Candela }
led2.gif

Das folgende Excelsheet liefert nun die Basisdaten für den LED-Vergleich, und zwar habe ich eine leistungsfähige
5 mm LED von Nichia mit einer mittlerweile ebenfalls beziehbaren Hochleistungs-LED von Lumiled verglichen:

led1.gif


Für mich war der letzte Punkt für die Entscheidung ausschlaggebend:

Konstruktionsansatz:



Gehäuseumbau:

gehause1.gif gehause2.gif

Akku-Standzeit:

LED - Leistung:
Leistung für Widerstand:
Akku-Leistung:
Akku-Strom:
Akku Kapazität:
Brenndauer: 
32 * 3,6 V * 0,02 A = 2,3 W
4 * 1,2 * 0,02 = 0,1 W
2,4 W / 0,82 = 2,9 W
2,9 W / 4,8 V = 0,6 A
1800 mAh
1,8 Ah / 0,6 A = 3 Stunden
 
Wirkungsgrad LED-Ring = 96 %
Wirkungsgrad Schaltregler = 82 % 

Die Akku-Standzeit ist stark abhängig vom Zustand der Akkus -
nur neue Akkus erreichen im günstigsten Fall die angegebene Kapazität !
Aber auch mit 2 Stunden bin ich durchaus zufrieden.

Schaltung: (ausgelegt für bis zu 10 LED-Bänke, also bis zu 80 Led´s)


schaltung.gif

Entwurf  LED-Ring:


Allgemeiner Aufbau LED-Ring:

ring1.gif

Geplante Ausleuchtung (durch Tests evaluiert):

ring2.gif

Platinenlayout für Foto-Ätz-Prozess:


  ring3.gif

Fertiger LED-Ring:

ring4.gif


Entwurf Stromversorgung (Schaltregler):


Gehäuseansicht mit Blitzschiene:



schiene.gif

Planung Gehäuseinneres:



booster1.gif 

Platinenlayout für Foto-Ätz-Prozess:


booster2.gif 

Bestückte Platine:

booster3.gif

Fertige LED-Stromversorgung:

booster4.gif
miniDIN.gif

Ansicht Kamera mit LED-Ringlicht:


beispiel1.gif
beispiel2.gif

Beispiele mit 1 Elpro VIb:

beispiel3.gif beispiel4.gif
libelle.gif

Beispiele mit 2 Elpro VIb:

beispiel5.gif beispiel6.gif


peter@danninger.eu
1/2003