LED-Stereo-Leuchte         www.denfo.de / Dentalfotografie mit Matthias Steinhauser

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Veröffentlichung mit freundlicher Genehmigung des Flohrverlages / Rottweil.
[Den Originalbericht finden Sie in der Zeitschrift "Das internationale Zahntechnik Magazin" September / 2003]

Die selbstgebaute LED-Stereo-Leuchte

Um es vorweg zu sagen. Die hier angesprochene Lösung ersetzt nicht einen professionellen Zangenblitz in Verbindung mit einer hochwertigen digitalen Spiegelreflexkameras mit optischem Sucher. Für die Nutzer einer semiprofessionellen digitalen Kamera mit der Betrachtung über das Display, die mit einer LED-Ringleuchte liebäugeln,  stellt sich hier aber eine kostengünstige Alternative zur Verfügung. Die Handlichkeit ist bei dem käuflichen LED-Ringlicht etwas besser, dafür bietet die selbstgebaute LED-Stereo-Leuchte eine gezieltere Lichtführung und somit, speziell in der extraoralen Mundfotografie ohne Mundspiegel, meiner Meinung nach das eindeutig bessere Ergebnis.

Vorwort

LED-Ringleuchten für die Dentalfotografie sind von der Grundidee her optimal. Wir erhalten eine helle und schattenfreie Ausleuchtung nahe am fotografierten Objekt. Ebenfalls ist das Handling speziell bei beengten Mundverhältnissen einwandfrei. Allerdings haben wir einen Nachteil. Genau wie bei den Ringblitzen erreichen wir durch den senkrechten Lichteinfall eine flache Ausleuchtung. Außerdem erhalten wir bei extrem kurzem Aufnahmeabstand in der Bildmitte ein „Lichtloch“. Deshalb stelle ich hier für die Verfechter des Zangen- oder Scherenblitzes eine LED-Stereo-Leuchte vor (Abb.1). Zu kaufen gibt es diese Leuchten momentan noch nicht. Also gibt es eigentlich nichts zu Überlegen: Bauen wir uns das Ding doch einfach selbst! Der Selbstbau dürfte kein größeres Problem darstellen und bewegt sich in einem überschaubaren Zeitaufwand. Als angenehmer Nebeneffekt ist das excellente Preis-Leistungsverhältnis zu nennen.
 
Abb.1) Die LED-Stereo-Leuchte

Das zentrale Bauteil ist eine standartisierte 12 V LED-Leuchte mit der Gehäuseabmessung einer Halogen-Kaltlicht-Spiegellampe (Abb.2). Gesehen haben wir diese Niedervolt-Halogenstrahler alle schon bei den „Drahtseilkonstruktionen“, die an der Decke befestigt sind. Die LED-Leuchten können mit 12-14 V AC/DC (Gleichstrom oder Wechselstrom) betrieben werden. Durch die extrem hohen Stückzahlen ist der günstige Preis abzuleiten. Als Gehäuse wird das Verbindungsstück eines Wasserrohres (Abb.3) verwendet, welches in fast jedem Baumarkt zu haben ist. Jetzt brauchen wir nur noch eine Halogenlampenfassung (Abb.4), eine Niedervoltbuchse (Abb.5), ein Stromkabel mit Niedervoltstecker (Abb.6), einen Stativgewindeadapter (Abb.7) und diverse Kleinteile (Abb.8). Als Halterung verwenden wir eine käufliche Makroblitzschiene von Manfrotto und zwei bewegliche Kugelköpfe von Novoflex. Ansonsten wird nur noch ein wenig zahntechnisches Material benötigt. Die Bezugsquellen sowie die Bestellnummern finden Sie in Tabelle 1.).
 
Abb.2) Das Hauptkonstruktionselement ist eine standartisierte weiße 12 V LED-Leuchte
 

Abb.3) Als Gehäuse verwenden wir das Verbindungsstück eines Wasserrohres
Abb.4) Die Halogenlampenfassung mit Sockel G 5.3
Abb.5) Die Stromversorgung wird über eine Niedervoltbuchse eingespeist
Abb.6) Das Stromkabel mit angespritztem Niedervoltstecker
Abb.7) Ein ¼ Zoll auf 3/8 Zoll Übergewindeadapter
Abb.8) Kleinteile wie Büschelstecker, Buchsen, Filmdosendeckel, Schrauben und Flügelmuttern

Vorteile:

Nachteile: Als Halterung für die LED-Leuchten wird eine Manfrotto Makroblitzschiene eingesetzt. Diese stabile und trotzdem günstige Makroblitzschiene wird normalerweise in Verbindung mit Blitzgeräten eingesetzt. Dazu besitzt sie 2 feste Blitzschuhe, in die normalerweise die Blitzgeräte eingesteckt werden. Diese Blitzschiene modifiziere ich ein wenig. Die beiden Blitzschuhe entferne ich und bohre dort jeweils ein Loch. Durch dieses Loch befestige ich mit 2 ¼ Zoll Stativgewindeschrauben die beweglichen Blitzhalteköpfe mit Blitzschuh von Novoflex. Dadurch können die beiden Blitzköpfe bzw. die verwendeten LED-Leuchten in Ihrer Position individuell eingestellt werden.

Der (Zusammen)-Bau

Zuerst bohren wir ein Loch in das Lampengehäuse und schrauben den Übergewindeadapter ein (Abb.9). Jetzt wird der Blitzschuh vom Novoflex Kugelkopf abgeschraubt und der Kugelkopf demontiert (Abb.10). Das Stativgewinde der Kugelhalterung wird leicht mit Vaseline eingefettet und in den Übergewindeadapter eingeschraubt (Anm.: dient als Platzhalter) (Abb.11). Zur besseren Stabilität wird die Anschraubstelle von Innen mit „Flüssigmetall“ oder Kaltpolymerisat etc. verstärkt und man läßt die Klebestelle aushärten (Abb.12).
 
Abb.9) Zuerst wird ein Loch in das Gehäuse gebohrt und der Übergewindeadapter eingeschraubt
Abb.10) Der demontierte Kugelkopf
Abb.11) Die Kugelhalterung wird eingeschraubt
Abb.12) Die Anschraubstelle wird verstärkt

Jetzt werden die festen Blitzschuhe der Makroblitzschiene entfernt und je ein Loch in den Auslegerarm gebohrt (Abb.13). Anschließend wird das untere Stück des Kugelkopfes mit der Stativgewindeschraube an den beiden Armen der Blitzschiene angeschraubt (Abb.14). Zum Schluß wird der Kugelkopf wieder montiert und zur Kontrolle das Gehäuse aufgeschraubt (Abb.15). Zum weiteren Bau schrauben wir das Gehäuse vom Kugelkopf wieder ab.
 
Abb.13) Die Bohrung samt einer ¼ Zoll Stativgewindeschraube
Abb.14) Der untere Teil des Kugelkopfes wird an den Auslegerarmen fest angeschraubt
 Abb.15) Der fertig montierte Kugelkopf und das angeschraubte Gehäuse

Damit beim weiteren Arbeitsschritt kein Silikon in das Lampengehäuse eintreten kann, werden die Lüftungsschlitze am Lampengehäuse mit Tesafilm abgeklebt (Abb.16). Zum besseren Erkennen wurde ein gelbes Klebeband verwendet und die Lüftungsschlitze nur halb abgeklebt. Das Gehäuse wird wie auf der Abbildung senkrecht auf die Leuchte gestellt und am Rand dicht mit Klebeband fixiert (Abb.17). Von oben wird nun bis zur Abschlußkante der Steckfassung ein „hartes“ Dubliersilikon eingefüllt (Abb.18) (Anm.: Die „weichen“ Silikone sind zu schmierig). Nach der Aushärtung des Silikons werden die 3 Komponenten (Leuchte, Gehäuse und Silikonteil) wieder demontiert. Mit einer kleinen Schere entfernen wir die Federränder an der entstandenen „Silikonhalterung“ (Abb.19). Außerdem wird der Tesafilm an der Leuchte wieder entfernt.
 
Abb.16) Die Lüftungsschlitze werden abgeklebt
Abb.17) Das Gehäuse wird mit Klebeband an der Leuchte fixiert
Abb.18) Bis zur Kante wird Silikon eingefüllt
Abb.19) Die fertige Silikonhalterung

Jetzt wird entsprechend dem Durchmesser der Niederspannungsbuchse ein Loch in den Filmdosendeckel gebohrt und die Buchse montiert (Abb.20). Anschließend löten wir mit handelsüblichem Elektronikweichlot und dem Lötkolben die Kabel der Fassung an die Buchse (Abb.21). Mit lichthärtendem oder kaltpolymerisierenden Löffelmaterial (Anm.: Der Kunststoff darf nicht mehr „fließen“), wird die Buchse dicht ummantelt, damit beim nachfolgenden Bearbeitungsschritt kein Silikon in die beweglichen Kontaktfedern der Buchse gelangt (Abb.22). Etwa 1 cm vom hinteren Ende des Gehäuses bohren wir ein 3 mm Loch, stecken eine M3 - Schraube durch und schrauben von innen eine kleine Flügelmutter auf. (Anm.: Wir verwenden deshalb eine Flügelmutter, damit wir eine bessere Retention in dem nachfolgend eingebrachtem Silikon haben). Der Filmdosendeckel (Abdeckkappe) wird bündig in das rückseitige Gehäuse gesteckt. Die Anschlußdrähte ragen nach oben heraus. Da die Buchse aus der Abdeckkappe etwas herausragt, stellen wir das Ganze auf ein kleines Podest (z.B. Kunststoffdeckel), wo wir den Bereich um die Buchse ausgefräst haben. Die vorbereiteten Komponenten sehen wir auf Abb.23). Jetzt wird ca. 15 mm hoch Silikon eingefüllt, damit die Flügelmutter satt eingebettet ist. Nach der Aushärtung des Silikons entfernen wir die Schraube und ziehen die entstandene hintere Abdeckkappe ab. Die Federränder des Silikonteils werden wiederum mit einer kleinen Schere entfernt. Der hintere Verschlußstopfen ist jetzt fertig (Abb.24). Alle benötigten Teile der LED-Leuchte sind jetzt für die weitere Montage bereit.
 
Abb.20) Die montierte Niederspannungsbuchse
Abb.21) Das Kabel der Fassung wird mit der Buchse verlötet
Abb.22) Die Buchse wird mit Kunststoff ummantelt
 

Abb.23) Jetzt kann das Silikon für die Abschlußkappe eingegossen werden
Abb.24) Die fertige Abdeckkappe

Die „Explosionszeichnung“ zeigt uns nochmals alle notwendigen Komponenten vor dem Zusammenbau (Abb.25). Zur Endmontage stecken wir die Silikonhalterung in das Gehäuse. Anschließend wird die LED-Lampe eingepaßt. Es empfiehlt sich, daß die Leuchte ca. 3 – 4 mm weiter in das Gehäuse eingeschoben wird. Die Konstruktion hält wunderbar ohne irgendwelche weiteren Verriegelungselemente. Nun wird die Fassung auf die Kontaktstifte der LED-Lampe gesteckt und Abdeckkappe von hinten eingeschoben. Wir achten darauf, daß das gebohrte Loch mit dem Gewinde der Flügelmutter exakt fluchtet. Zur leichteren Montage der Verschlußkappe werden die Kontaktdrähte wie eine Schraubenfeder gewickelt (Abb.26) und die Gleitfläche des Silikonstopfens ganz dünn mit Vaseline oder Handcreme eingerieben. Jetzt wird die Sicherungschraube montiert (Abb.27).
 
Abb.25) Die Explosionszeichnung zeigt uns alle Komponenten
 

Abb.26) Zur Montage wird das Verbindungskabel wie eine Schraubenfeder gewickelt
Abb.27) Die Sicherungsschraube der Abdeckkappe wird eingeschraubt

Die zweite Leuchte fertigen wir selbstverständlich parallel zur ersten. Jetzt sind unsere beiden Leuchtenköpfe fertig (Abb.28 und Abb.29).
 
Abb.28) Der fertige Leuchtenkopf von vorne
Abb.29) Von hinten sieht man die Niederspannungsbuchse

Spannungsversorgung

Jetzt fehlt nur noch die Spannungsversorgung. Hier kann jede 12 - 14 Volt Gleich- oder Wechselspannung nach eigenem Geschmack verwendet werden. Ich persönlich verwende einen 12 V Bleigelakku (Abb.30), dessen Kapazität für über 2 Tage Dauerbetrieb ausreicht. So habe ich immer genügend Strom zur Verfügung, auch wenn einmal das Aufladen vergessen wurde. Es kann durchaus ein kleinerer Akku oder ein 12 V Netzgerät verwendet werden. Das Kabel mag für den ein oder anderen als störend empfunden werden, aber man gewöhnt sich sehr schnell daran. Dafür sitzen im Lampengehäuse keine schweren Akkus und die Arbeit wird nicht zusätzlich erschwert.
 
Abb. 30) Der 12 V / 6,5 Ah Bleigel Akku hat immer genügend Stromreserven

Jetzt werden die Stromkabel fertiggestellt. Dazu löten wir mit dem Lötkolben die Anschlußdrähte der beiden Kabel an die Büschelstecker (Abb.31).
 
Abb.31) Die fertig verlöteten Niedervolt Stromkabel

Tabelle der verwendeten Komponenten
 
Artikel: Bestellnummer: Menge:
Weißer LED-Spot (d = 50 mm)
mit Sockel G 5.3		 Conrad Art.-Nr. 15 07 12-41
2
Halogenlampenfassung G 5.3 Conrad Art.-Nr. 58 19 09-41
2
Gehäuse: Länge: 87 mm
Innendurchmesser vorn: 50 mm
Innendurchmesser hinten: 36 mm		 Verbindungsstück für Wasserrohr aus dem Baumarkt
(Marley HTS DN 40/40)
2
Hama Übergewinde verchromt ¼ auf 3/8 Zoll Fotofachgeschäft
2
Einbaubuchse
Außen-d = 5,5 mm; Stift-d = 2,1 mm		 Conrad Art.-Nr. 73 39 46-41
2
Anschluß-Kabel (Stecker)
Außen-d = 5,5 mm; Innen-d = 2,1 mm		 Conrad Art.-Nr. 73 44 97-41
2
Büschelstecker Rot Conrad Art.-Nr. 73 13 15-41
1
Büschelstecker Schwarz Conrad Art.-Nr. 73 13 23-41
1
z.B.: 12 V / 3,4 Ah Panasonic Bleiakku Conrad Art.-Nr. 25 49 32-41
1
z.B.: Automatik-Bleiakku-Steckerladegerät Conrad Art.-Nr. 25 00 01-41
1
Buchse teilisoliert Rot Conrad Art.-Nr. 73 38 14-41
1
Buchse teilisoliert Schwarz Conrad Art.-Nr. 73 38 22-41
1
Kleinteile (Silikon, Schrauben, Flügelmuttern, Kabelschuhe, etc.) Labor bzw. Baumarkt
-
Manfrotto Makroblitzschiene MA-330 Fotofachgeschäft
1
Novoflex Mini Kugelneiger Fotofachgeschäft
2
¼  Zoll Stativgewindeschraube Fotofachgeschäft
2

Tabelle 1.)

Bezug:

Welche Kameras:

Grundsätzlich können alle Digitalkameras verwendet werden (Anm.: Für Analogkameras ist das Licht in aller Regel zu schwach). Bei den reinrassigen digitalen Spiegelreflexkameras mit (richtigem) optischem Sucher arbeiten wir wie bei der Analogkamera mit dem manuellen Fokus. Ich persönlich mag das Betrachten des pixeligen Monitorbildes direkt oder indirekt (Anm.: eingeblendet in den Sucher) der „Pseudo-Spiegelreflexkameras“ überhaupt nicht. Aber jetzt kommen ja bald die professionellen digitalen Spiegelreflexkameras mit Wechseloptik und optischem Sucher in ein bezahlbares Preisniveau. Zu nennen sind hier z.B. die Canon EOS 10 D, die Fuji Fine Pix S2 Pro, die Nikon D 100, die Pentax * ist D und die Sigma SD 9.

Wird mit semiprofessionellen Digitalkameras fotografiert, kommt man manchmal um eine Scharfstellung mit dem Autofokus nicht herum, da die Betrachtung des Bildes an dem pixeligen Monitor eine manuelle Scharfstellung nicht immer optimal zuläßt. Hier sollte beim Kauf der Kamera auf eine schnelle und korrekte Autofokusfunktion geachtet werden. Dies sollte vor dem Kauf im Kamerageschäft unbedingt ausprobiert werden. Legen Sie einfach ein 20 Cent Stück auf den Ladentisch und fotografieren Sie es bei normalem Raumlicht ohne Blitz leicht schräg von oben. Hier trennt sich sehr schnell die Spreu vom Weizen. Ein Kamerasystem, das hier nicht schnell und korrekt im Makrobereich scharfstellt ist für die Dentalfotografie gänzlich ungeeignet.

Praktische Anwendung

Für kleine Kameras empfiehlt sich die die Einstellung der Auslegerarme der Halterung über Kreuz (Abb.32). Zur Gewichtsreduzierung kann hier die Klappgrundplatte entfernt (Anm.: Die Klappgrundpatte ermöglicht Hochformataufnahmen) und ein Loch an der richtigen Stelle in der Grundplatte gebohrt werden, wo sich an der verwendeten Kamera das Stativgewinde befindet.
 
Abb.32) Bei kleinen Kameras Arme über Kreuz festschrauben

Dagegen ist bei großen Kameras meist die normale Ausrichtung der Haltearme angebracht (Abb.33).
 
Abb.33) Position der Lampen bei „großen“ Spiegelreflexkameras

Die Kamera wird auf der Makroblitzschiene ausgerichtet und mit der Stativgewindeschraube festgeschraubt (Abb.34). Der helle und trotzdem relativ diffuse Lichtkegel ist auf Abb.35) zu sehen.
 
Abb.34) Die Kamera wird nun auf der Halterung festgeschraubt
Abb.35) Das Foto verdeutlicht die hohe Lichtausbeute

Kameraeinstellungen

Wir arbeiten im Blendenmodus mit der Zeitautomatik, d.h. wir wählen die Blende vor und die Kamera wählt die dazu notwendige Belichtungszeit. Lichtempfindlichkeit an der Kamera bei Bedarf erhöhen, aber nur so stark wie nötig, damit wir kein zu starkes Bildrauschen erhalten. Die Leuchten werden eingeschaltet und ausgerichtet und schon können wir loslegen.

Wichtig: Weißabgleich nicht vergessen.

Beispielbilder

Mundfotografie:

Bei der Mundfotografie können alle Vorteile der verstellbaren LED-Stereo-Leuchte ausgespielt werden.
Wir erhalten auch nicht das „Lichtloch“, wie wir es mit der Ringleuchte bei einem extrem kurzen Aufnahmeabstand erhalten.
 
Abb.36) Das Ergebnis kann sich sehen lassen
Abb.37) Bitte Lächeln
Abb.38) Durch das gezielte Verschwenken der Leuchtenköpfe kann sogar der hintere Molarenbereich schattenfrei ausgeleuchtet werden
Abb.39) Bei geöffneten Zahnreihen erhalten wir das gleiche Ergebnis

Produktfotografie:

Auch bei der Produktfotografie kleiner Objekte haben wir gegenüber der LED-Ringleuchte durch die vielfältigere Lichtführung einen deutlichen Vorsprung. Für größere Objekte empfiehlt sich selbstverständlich der bewährte Einsatz von Tageslicht Leuchtstofflampen.
 
Abb.40) Bei der Produktfotografie kleiner Objekte zeigt sich der Vorteil der verstellbaren Leuchtenköpfe

Weitere Einsatzgebiete

Wo lassen sich die Leuchten sonst noch einsetzen? Zum Beispiel am Fräsgerät (Anm.: beim Wachsfräsen) und überall dort, wo helles, weißes Licht erwünscht ist und die Erwärmung durch eine Halogenlampe störend ist.

Mögliche Optimierungen:

Anm.: Teilweise ist auf den Abbildungen der Leuchten noch die Befestigung mittels eines Gummiringes dargestellt, die bei dem ersten Prototyp eingesetzt wurden. Diese Befestigung ist grundsätzlich möglich. Allerdings ist die beschriebene Lösung mit dem Übergewindeadapter und den aufgeschraubten Leuchten auf die Kugelköpfe sicher der elegantere Weg.

Haftungsausschluß

Die hier vorgestelle Bauanleitung wurde nach bestem Wissen erstellt. Für inhaltliche Fehler oder eine störungsfreie Funktion kann jedoch keine Haftung übernommen werden.
Durch den Selbstbau gelten Sie offiziell als Hersteller des Produkts. Deshalb wird der Einsatz ausschließlich für den persönlichen Gebrauch und nicht zur gewerblichen Vermarktung empfohlen.
Bitte beachten Sie, insbesondere bei der Verwendung von Netzteilen, die gültigen Sicherheitsrichtlinien beim Umgang mit der elektrischen Spannung.
Achten Sie speziell auf eine sorgfältige elektrische Isolation aller spannungsführenden Teile, da im Falle eines Kurzschlußes hohe Ströme fließen können.

Schluß

Wer hauptsächlich intraoral fotografiert (Anm.: Hier sind alle Ringblitzenthusiasten angesprochen) und ein besonders gutes Handling wünscht, ist mit einer LED-Ringleuchte eventuell besser beraten. Diejenigen aber, welche die extraorale Mundfotografie favourisieren (Anm.: Ich spreche all diejenigen an, die wie ich auf den Zangenblitz schwören), finden in der selbstgebauten LED-Stereo-Leuchte ein professionelles Arbeitspferd, mit welchem der Einstrahlwinkel des Lichtes mit Hilfe der beweglichen Kugelköpfe in sämtlichen Richtungen individuell eingestellt werden kann. So können wir  die Lichtcharakteristik gezielt steuern und erhalten Ausleuchtungenen, die uns die LED-Ringleuchte einfach nicht bieten kann. Ein kleiner Wermutstropfen stellt die erforderliche 12 V Versorgung dar. Aber mit einem handelsüblichen Netzteil oder einem 12 V Akku verschmerzt man dies leicht. Die Ergebnisse in der Mundfotografie sind durch die Verstellmöglichkeiten meines Erachtens  deutlich besser. Durch den äußerst geringen Preis kann man sich die LED-Stereo-Leuchte durchaus zusätzlich zulegen und je nach Verwendungszweck das entsprechende System gezielt einsetzen. Entscheiden müssen Sie jetzt selber. Ich wünsche Ihnen auf alle Fälle viel Spaß.

Wer die LED-Stereo-Leuchte selbst ausprobieren möchte, kann dies natürlich auch auf meinen Fotokursen tun (Info unter: www.denfo.de / Rubrik Kurstermine).