Meine Version der LED-Beleuchtung für ein Zeiss Standard 16

1. offizieller Beitrag

    So, mein erster Beitrag hier. Seit etwa einem Monat bin ich jetzt (wieder) Besitzer eines, nein eigentlich dreier Mikroskope. Ein Wilozyt 365, ein Chinesenstereomikroskop und ein Zeiss Standard 16 mit PhaKo, aber ohne Lampenhaus, nur mit externer "Taschenlampe". Also musste eine Beleuchtung für das Standard her. Und das ist mal das "Konzeptdesign" mit dem Prototypen:

    • NICHIA CoB Module Serie 36, 20 W und knapp 2400 Lumen um € 4,99
    • Anschlusselement für Nichia COBs 036/066/110/121 (damit die LED lötfrei montiert/getauscht werden kann) € 1,49
    • eine Meanwell-Konstantstromquelle LC-60 um €39,90 (mit integriertem Dimmer, der sich über ein einfaches Poti in der Stromstärke verstellen lässt, keine PWM, daher auch kein Flimmern. Aber Vorsicht! Hohe DC-Leerlaufspannung, wenn keine Last dranhängt!)
    • Arctic Silver 5 Wärmeleitpaste um € 6,90 (reicht noch für einige LEDs oder Leistungstransistoren)
    • ein Poti 220 kOhm
    • Aluprofile, Alu-Blech, Alu-Stangenmaterial
    • Elektrokleinmaterial

    Vorerst habe ich das ohne Lüfter gebaut, sollte die LED zu warm werden, passt oben drauf ein CPU-Lüfter.

    Und das ist daraus geworden:

    Die Seitewände aus Alublech haben noch die Schutzfolie drauf, darum sieht es ein wenig rustikal aus :D

    Das ist die LED von vorne mit dem montierten Lampentubus.

    Das Netzteil mit dem Poti.

    Die montierte LED.

    Der selbst gebastelte Lampentubus mit der Ausfräsung für die LED und den Halter.

    Die LED hab ich verbaut.


    Und so steckt's dann im Mikroskop...


    Der Praxistest hat dann ergeben, dass es einem im Hellfeld die Augen rausbrennt ;( , dafür kann man die Aperturblende weit zumachen ohne dass es zu dunkel wird. Oder natürlich dimmen.

    Für das improvisierte Dunkelfeld ist die Beleuchtungsstärke ganz brauchbar. Wenn man weit herunter dimmt, passt es ganz gut. Am unteren Ende der Potistellung ist dann eine zu geringe Spannung an der LED und sie erlischt ganz. Das werde ich noch korrigieren mit einem Festwiderstand am unteren Ende. Voll aufgedreht verheizt die LED ganz schön Strom und das große Aluprofil wird langsam aber sicher gut handwarm. Unter ca. 70% bleibt alles etwa auf Raumtemperatur. Grundsätzlich funktionert es, die Ausleuchtung ist mit freiem Auge sehr gleichmäßig, mit der Kamera muss ich erst testen.


    Klemens

    • Offizieller Beitrag

    Hallo Klemens,

    vielen Dank für die Vorstellung deiner neuartigen wie auch ungewöhnlichen LED-Beleuchtung für ein Standard 16. 8o
    Da ich selber schon einige LED-Beleuchtungen für dieses Mikroskop gebaut habe, weiß ich durchaus zu schätzen, welchen Aufwand du dabei getrieben hast.
    2400 Lumen bringen schon eine ordentliche Helligkeit zustande, aber mit dem Zuschnüren der Aperturblende wird zwar die allgemeine Helligkeit, aber eben auch die Auflösung reduziert.
    Es geht sogar auch mit viel weniger, dafür muß die LED eben im Brennpunkt des Kollektors.
    Bei deiner Lösung müßte noch etwas am Abstand gefeilt werden. Das Steckrohr könnte man dazu als Ansatz schon nehmen. ;)

    Viele Grüße
    Bernd

    Hallo Bernd,

    mit der Aperturblende regle ich die Helligkeit nicht. Ich wollte damit ausdrücken, dass sozusagen genügend Reserve vorhanden ist für Verfahren oder Einstellungen, die etwas mehr Licht brauchen z.B. mit dem Polfilter.
    Besonders das Netzteil mit Dimmer war mir wichtig, da ich mit möglichst wenig Bauteilen auskommen wollte.
    Ich hab den Strahlengang der Bleuchtung jetzt mit Transparentpapier kontrolliert und die Belichtungsverteilung über die USB-Kamera gemessen. Die LED dürfte schon ganz gut positioniert sein. Köhlern geht auch, soweit ich das beurteilen kann. Wie gesagt, es ist ein Prototyp. Mechanisch hat die Konstruktion sicher noch Potenzial elektrisch bin ich schon zufrieden.

    Mein Wilozyt habe ich sehr günstig mit defekter Beleuchtung gekauft und umgebaut. Momentan hat es noch eine Glühlampe, aber schon einen kleinen PWM zur Helligkeitsregelung eingebaut bekommen (so ein 15 € Chinateil). Demnächst folgt da auch der Austausch auf LED, jedoch nur mit ca 700 Lumen.

    VG
    Klemens

    • Offizieller Beitrag

    Hallo Klemens,

    wie gut die Ausleuchtung ist, kannst du sehen, wenn du in den leeren Tubus nach abgenommen Okular schaust. Der Kondensor sollte mindestens die Apertur des Objektives haben. Was man sieht, sind die Brennebbenen, wo sich auch die Aperturblende des Kondensors befindet. Diese sollten bei geöffneter Aperturblende bis zum Rand ausgeleuchtet sein.
    Natürlich kann man dazu auch ein Phasenrohr nehmen. Aber wenn die LED schon so stark ist...

    VG
    Bernd

    Hallo Bernd,

    bei allen Objektiven 10, 20, 40, 100 sieht es zumindest mit freiem Auge gut aus. Am Wochenende werde ich wahrscheinlich mal mit der Kamera nachmessen, wobei ich da nicht das gesamte Gesichtsfeld drauf habe.

    Die DIP-Schalter am Netzteil sind zur Einstellung des Maximalstromes. Gedimmt werden kann mittels 10 Volt PWM-Signal, 0-10 Volt Analogsignal oder einem Poti (bei mir 220 kOhm). Es sind also insgesamt nur 6 Drähte anzuschließen, dann hat man eine deppensichere und dimmbare Stromversorgung für LED-Beleuchtungen. Wärme entwickelt das Netzteil bei der Belastung gar nicht. Die vollen 60 W hab ich noch nicht probiert, dürfte für das Teil aber überhaupt kein Problem sein. Für diese Beleuchtung hätte es die kleinere Version LC-40 auch getan. Diese Netzteile können übrigens noch mehr, z.B. Temperaturüberwachung der LED, siehe http://www.meanwell.com/mw_search/lcm-40/LCM-40-SPEC.PDF

    VG
    Klemens

    • Offizieller Beitrag

    Hallo Klemens,

    hier noch das Datenblatt zu der LED:
    http://www.leds.de/out/media/NFCWL036B-E.pdf

    Wie schon gesagt, könnte der Wirkungsgrad der LED erheblich gesteigert werden, wenn man den Emitter im Brennpunkt des Kollektors, also tief im Leuchtrohr platzieren würde. Das Problem ist dabei eben, daß die Abmessungen es so leider nicht zulassen. Vielleicht, wenn man an den Ecken etwas wegnehmen könnte...
    Der Emitter ist zwar relativ groß von der Fläche her, aber ich vermute mal stark, du könntest es zeigen, daß auf der Fläche nur kleine Punkte Leuchten, die zu einer Matrix angeordnet sind und dabei einen gewissen Abstand haben. Diese sind wie bei einer Lichterkette hintereinandergeschaltet, daher auch die relativ hohe Betriebsspannung von über 30V, für die man eben so ein Netzteil benötigt. ;)

    Für meine Lösungen nehme ich halt immer LED mit kleineren Betriebsspannungen und etwas höheren Maximalströmen, die man aber bei weitem nicht ausnutzen muß, wenn die LED an der richtigen Stelle im Beleuchtungsstahlengang platziert ist.
    Hier einige Beispiele dazu:
    https://mikroskopie-forum.at/lexicon/index.…ED-Beleuchtung/

    VG
    Bernd

    Hallo Klemens -

    ich schieße ja auch gerne mit Kanonen auf Spatzen, deshalb hast du mein volles Verständnis für deine mächtige Konstruktion:

    CBT-140-Kühlung, die Dritte.

    Eine Sache ist mir aber noch nicht ganz klar: Wenn ich das recht sehe, sitzt vor deiner LED kein Kollektor? Vermutlich ist nur eine Linse in dem Rohr tief im Mikroskopfuß noch aktiv?
    Nun strahlt die LED strahlt ja ihr Licht in einem breiten Winkel von über 100°ab. Das würde bedeuten, dass nur ein winziger Teil des Lichts im Mikroskop landet.
    Nun gut - bei dieser Lichtmenge kommt natürlich immer noch genügend an, aber schade im die 95% Licht, die verloren gehen und eine Kühlung erforderlich machen, die eigentlich nicht nötig wäre.
    Du solltest mal versuchsweise ziemlich nah vor der Emitterfläche der LED eine Linse platzieren. Wenn du mir den Innendurchmesser des Verbindungesstutzens mitteilst, könnte ich dir einige für Versuchszwecke schicken.

    Viele Grüße

    Rolf

    Hallo Rolf,

    die LED hat einen Abstrahlwinkel von 120° laut Datenblatt und noch keine Linse direkt bei der LED. Leider hab ich für den Typ noch keine passende gefunden. Das waren eben auch meine Bedenken bei der Auswahl dieser LED, da ich keinen echten Kollektor habe. Für die schwächeren LEDs gibt es Linsen für Austrittswinkel bis 6° herunter.
    Der Austrittswinkel des direkten Hauptstrahles am Alu-Lampentubus ist durch die röhrenförmige Geometrie wesentlich kleiner, aber es kommt noch genug Streulicht in einem größeren Austrittswinkel. Die Wärme selbst kommt so gut wie nur durch den Keramkikträger der LED in das Aluprofil dahinter. Der Alu-Lampentubus wird auch bei Vollgas nur leicht warm, obwohl er thermisch ganz schlecht an das Gehäuse gekoppelt ist. Ich denke, dass das Alu so gut reflektiert und natürlich durch die Drehriefen Streulicht produziert, so dass das Licht nur in sehr geringem Maß absorbiert und in Wärme gewandelt wird. Das Tubusrohr im Fuß des Mikroskops ist mit einer Streuscheibe und einer Linse ausgestattet.
    Ich hab mal von einer kleinen LED-Taschenlampe die Linse (plankonvex mit sehr kleiner Brennweite) genommen und so nahe wie möglich vor die LED hehalten. der Austrittswinkel ist damit natürlich kleiner (ca. 20°) und die 36 einzelnen LEDs werden fast scharf projiziert. In Kombination mit der bestehenden Kollektorlinse sollte sich ein nahezu paralleler Strahl ergeben.
    Der Innendurchmesser des Alu-Tubus beträgt 18,3 mm. Vielleicht hättest du ja was in deinem Fundus.

    "Coole" CBT-140 Kühlung Vielleicht schaust du dir für die nächsten LED-Projekte mal Konstantstromquellen an. Z.B. die Kombination aus Dimmer für LEDs und LED Module (PWM) mit Drehregler (Artnr. 95019) und einer passenden Konstantstromquelle (z.B. Artnr. 95048 für 100 mA oder eine stärkere) bei http://www.leds.de erspart viel Platz und Bastelei.

    VG
    Klemens

    Hallo Klemens.
    Sieht sehr gut aus. Mir wäre die Beleuchtung etwas zu groß. Wenn man keine so hohe Lichtintensität benötigt, würde ich versuchen, die Beleuchtung und den Dimmer so klein wie möglich zu halten. Bei DIK oder Fluoreszenz ist es eventuell nötig, hellere Beleuchtungen zu benutzen. Hängt für mich auch vom Mikroskop ab. Wenn das Mikroskop groß ist, kann auch die Beleuchtung groß ausfallen. An einem sehr kleinen Mikroskop würde ich eine kleine Beleuchtung bevorzugen.

    Beste Grüße Jorrit.

    • Offizieller Beitrag

    Hallo Jorrit,

    das nenne ich mal einen ausgeprägten Hang zu schlichtem Gigantomanismus ;)

    lg
    Franz

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    Die Welt wäre so schön wenn Frauen so einfach gestrickt wie die Maxwellschen Gleichungen wären --
    Mann könnte dann Störfelder berechnen und Wellen, Phasen und Ströme ....
    und die Harmonischen ganz leicht checken..
    http://interphako.at

    Hallo Franz.
    Ja. Den habe ich. :) Ich gehe gern an die Grenze des momentan möglichen. Allein aus wissenschaftlichen Gründen. Eine solche LED ist hervorragend für selbstgebaute LED-Beamer (oder eine leicht überdimensionierte Taschenlampe). Ich habe Sie noch nicht an einem Mikroskop getestet.

    Liebe Grüße Jorrit.

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