Umbau Kaltlichtbeleuchtung fürs Mikroskop

[mangani84]

Hallo zusammen,
bin noch blutiger Anfänger in Sachen LED Beleuchtung und bräuchte euren Rat und Hilfe.

Also meine jetzige Kaltlichtbeleuchtung fürs Mikroskop ist mit 2 Schwanenhälsen ausgestattet und wird mit einer 90 Watt Halogen Beleuchtung angetrieben. Da die LED Technik vom Stromverbrauch viel niedriger ist, reizt mich natürlich ein Umbau.
Doch ich weiß nicht ob ich mit einem Umbau mindestens die selbe Lichtausbeute oder sogar eine höhere erreichen kann? Da ich Fotos mit dem Mikroskop mache brauche ich je nachdem sehr helles Licht (ich denke ihr versteht was ich meine). Es gibt zwar teure LED Kaltlichtquellen, die jedoch eine zu geringe Lichtausbeute haben.

Meint ihr ich könnte mein Gerät umbauen und es mit LED Licht betreiben und evtl. sogar noch mehr Leisung erziehlen?

Im Anhang mal 2 Fotos von der Kaltlichtquelle.

Freue mich schon auf eure Antworten

Gruß
Alex

Kaltlichtquelle

[Beatbuzzer]

So wie ich das sehe, werden dort Lichtwellenleiter (nachfolgend LWL) verwendet. Für die Biegsamkeit wahrscheinlich viele dünne LWL-Fasern. Das Licht von der Halogenlampe wird im Gerät eingekoppelt.
Das bringt schonmal einige Vorteile, da man so eine größere Kühlung nicht am Lampenkopf realisieren muss.

Es handelt sich wegem dem erkennbaren Trafo wohl um Niedervolt Halogen, also etwas höähere Effizienz der Lampe.
Ich gebe einfach mal einen groben Wert von 2000lm für die 90W an. Aber nicht drauf festnageln.

Um das Licht effizient in die LWLs zu bekommen, muss man mit der Chipfläche der LEDs kleiner als die Fläche der LWLs bleiben. Sonst lässt sich nicht alles Licht einkoppeln.

Wie groß ist den die Fläche, die bestrahlt werden muss? Also der Durchmesser des LWL-Bündels?
Oder sind es innen im Gerät immernoch zwei getrennte Bündel? Und kannst du ungefähr sagen, ob alles Licht der Lampe auch in die Fasern trifft, oder wieviel ungefähr vorbeigeht (%) ?

[Romiman]

Das gleiche Licht wird problematisch, noch mehr Licht noch problematischer.
Aber mit einer brauchbaren Lichtmenge ist da durchaus was zu machen!

Mein Vorschlag:

Du bräuchtest:
-diese LED
http://www.leds.de/p612/High-Power_LEDs ... weiss.html
-diesen Treiber (wird direkt zwischen die LED und 230V AC geschaltet):
http://www.leds.de/p560/Zubehoer/Strom_ ... _IP20.html
-diesen Kühlkörper
http://www.leds.de/p281/High-Power_LEDs ... x38mm.html
-diesen Wärmeleitkleber (damit wird die LED auf den Kühlkörper geklebt):
http://www.leds.de/p203/High-Power_LEDs ... x_35g.html

Die 4 einzelnen Chips der LED müssen auf der Star-Platine in Reihe geschaltet werden.
Wichtig wäre, daß der Kühlkörper im Luftstrom des Lüfters sitzt. Theoretisch müßte auch ein kleinerer (leistungsschwächerer) Kühler reichen.
Insgesamt hättest Du zwar weniger Licht, aber dafür auch erheblich weniger Stromverbrauch, und das gewünschte kaltweiße Licht.

[URS]

Es handelt sich wegem dem erkennbaren Trafo wohl um Niedervolt Halogen, also etwas höähere Effizienz der Lampe.
Ich gebe einfach mal einen groben Wert von 2000lm für die 90W an. Aber nicht drauf festnageln.

Da ist ein Aufkleber für die Lampe: 14,5V, 90W. Die Halogenlampe sieht aus wie eine 12-Volt-Lampe, also gehe ich von hellerem Licht bei reduzierter Lebensdauer aus.
Die beiden Lichtleiter sehen so aus, als ob die Halogenlampe einfach nach vorne strahlt und zwei kreisförmige Glasfaserbündel trifft -- es geht also heute schon Licht verloren.

Was haltet Ihr davon, direkt hinter jedem Faserbündel eine kleine High-Power-LED anzubringen, die beide auf einem massiven Kühlkörper angebracht sind? Dann wäre der LED-Chip direkt vor dem Lichtleiter, und es geht nicht so viel Licht verloren. Ein Lüfter ist ja sogar schon vorhanden, so daß der Kühlkörper seine Wärme gut loswird.

Ach ja, und die LED sollten mit einem Dimmer angesteuert werden.

[Romiman]

Klar, eine einzelne LED pro Faserbündel würde sicher noch mehr Licht am anderen Ende ankommen lassen.
Die verlustreiche derzeitige Anordnung verspricht durchaus realistische Chancen auf gleichviel oder sogar doch mehr Licht durch die LEDs.
Je nach Durchmesser der einzelnen Einspeiseflächen käme evtl. sogar die Verwendung von Optiken für die LED in Frage.
( http://www.leds.de/c2453/High-Power_LED ... tiken.html )
Dann würde noch weniger Licht ´danebengehen´...

[mangani84]

Hallo zusammen,
konnte mich erst jetzt wieder zu Wort melde
Ich habe nicht so viel Ahnung von der Materie, aber wie ich euch verstanden habe, währe es evtl. sinnvoll eine LED vor dem Doppelarm (LWL) anzubringen, richtig? Ich habe mal ein Foto von dem "Stecker" des Doppelarms gemacht. Wie ihr seht, teilen sich hier die 2 Arme auf. Der Gesamtdurchmesser des vorderen "Kreises" beträgt 25mm, der silberne Innenkreis etwa 7,9mm.
Meint ihr dass die Chancen immer noch realistisch sind mindestens gleich viel Licht mit einer LED zu erzeugen oder sogar die Lichtleistung steigern zu können? Die jetzige Lichthelligkeit müsste ich mindestens erzeugen müssen. Da ich Fotos schieße würde mir ein schwächeres Licht meist nichts bringen.
Nun bin ich gespannt auf eure weiteren Antworten und hoffe dass ich mein erstes LED Projekt realisieren kann (vorrausgesetzt ich kann die Lichtstärke realisieren).

[Beatbuzzer]

Ist da noch eine Linse o.ä. zwischen Lampe und Faserbündel? Wenn nicht, dann geht da praktisch nichts von dem Licht was die Lampe bringt in die LWLs.
Die Lampe ist wohl eine 50mm. Das gibt eine Fläche von knappen 20cm². Das Faserbündel hat etwa 8mm. Das ergibt 0,5cm².

Also geht dann gerade mal ein 1/40 des Lichtes in das Bündel. Vorausgesetzt die Lampe strahlt über ihre gesamte Fläche gleichmäßig.
Das wären dann nur noch 50lm, also 25lm pro Arm.
Da würde selbst eine gute Superflux-LED reichen.
Die Montage einer Rebel oder Q5 vor dem Bündel ergäbe wahrscheinlich eine ERLEUCHTUNG.

[Romiman]

Sehe ich ähnlich.
Eine Superflux wird aber meines Erachtens allerdings nicht reichen.

Aber wenn Du meine Anordnung mit der einen Cree MCE, oder auch nur einer einzigen Cree XR-E* und diesem Mini-Netzteil** umsetzt, wird es mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit genug (also gleich viel oder mehr) Licht geben, da, wie wir schon mehrfach festgestellt haben, die jetzige Anordnung mit der völlig überdimensionierten 90W Halogenlampe und der extrem ineffizienten Einspeisung sehr viel Licht verschwendet!

*diese LED:
http://www.leds.de/product_info.php?id= ... cts_id=598
**diesen Treiber:
http://www.leds.de/p558/Zubehoer/Strom_ ... _IP65.html

Mit dieser Lösung fährst Du auch erheblich günstiger!

Ich weiß allerdings nicht, wie es mit der Stromversorgung des Lüfters ist. Wird der mit dem gleichen (12-15V) Netzteil versorgt, müssen wir neu konstruieren, da es möglicherweise problematisch ist (zu wenig Mindestlast), wenn das originale Netzteil nur noch den Lüfter versorgt, und das neue kleine LED-Netzteil** den Lüfter definitiv nicht mitversorgen kann!

Wenn dem so ist, müssen wir in diese Richtung umdenken:
Entweder 12V Netzteil und Konstantstromquelle, sowie die Cree MC-E (mit den 4 Chips, davon 3 in Reihe schalten, einen ungenutzt lassen,) und den jetzigen oder einen neuen schwächeren 12V- (PC-)-Lüfter verwenden,
Oder
Ein neues ca 6V Netzteil statt des bisherigen einsetzen, dazu die Cree XR-E und einen 5,5V ("USB") PC-Lüfter...

[mangani84]

jetzt bin ich aber geschockt,
irgendwie kann ich mir nicht vorstellen, dass aus meinem jetzigen Schwanenhälsen nur 25lm Licht austritt. Nicht nur dass es so hell ist, dass man gar nicht reinschauen kann, sondern ein Freund hat auch eine LED Schwanenhalsbeleuchtung mit einer Lichtausbeute von 150 lm pro LED und diese ist meines Erachtens auch etwas schwächer als meine jetzige

Link zur Schwanenhalsbeleuchtung meines Freundes:
http://www.spectra-shop.de/main/ledkalt ... b08e4f974e

Diese jedoch ist zu Schwach für manche Bereiche für die ich sie einsetzen möchte. Ich mache Fotos von Bernsteineinschlüssen unter einem Stereomikroskop. Je größer man die Vergrößerung wählt, desto weniger Licht kommt durch die Linsen. Ich müsste für optimale Verhältnisse sorgen, also ein stärkeres Licht erzeugen können (desto stärker, desto besser). Ich möchte auch dass ich die Lichtstärke steuern kann, das ist auch noch ein wichtiger Faktor den ich vergessen habe zu erwähnen.

Währe es da nicht besser die Cree MC-E 752lm M weiß mit zu verbauen anstatt der Cree XR-E 7090 R2, weiß, 242 Lumen??

Ich könnte mein Gerät komplett neu umbauen, d.h. auch ein neues Netzteil und Lüfter einbauen. Währe nur super wenn ihr mir sagt, welche Teile ich benötige, denn sonst stehe ich aufm Schlauch

[URS]

Da ich Fotos schieße würde mir ein schwächeres Licht meist nichts bringen.

Pragmatische Frage zwischendurch: kannst Du einfach länger belichten? Ein Bernstein zuckt ja vor der Kamera nicht viel herum...

{Am Thema vorbei}
Da war mal eine philosophische Fragestunde mit folgender Frage: Ein Ballon mit einem Physiker, einem Chemiker und einem BWLer droht vor einen Berg zu prallen und kann gerettet werden, wenn einer "aussteigt". Wer sollte das sein?
Ein kleines Mädchen hat gewonnen mit der Antwort "Der Dickste!"
{/Am Thema vorbei}

Ganz so dunkel wie Beatbuzzer sehe ich das mit der jetzigen Lampe nicht, ist es doch eine mit Reflektorspiegel, die zudem wohl noch im Überlastbetrieb verwendet wird. Und wenn Du die High-Power-LED direkt vor dem Faserbündel anbringst, sollte recht viel Licht davon auch in die Glasfasern gehen.
Kannst Du vielleicht noch ein Foto von der Lichteintrittsstelle veröffentlichen?

[mangani84]

Die Antwort zu deiner prakmatischen Frage:
nein, mit höheren Belichtungszeiten in meinem Fall zu arbeiten währe zu arbeitsintensiv, da ich von einem Objekt je nachdem 10-50 Fotos machen und diese dann stacken muss, damit ein scharfes Bild rauskommt. Zum Anderen nimmt das Bildrauschen welches bei diesen Objekten schnell erzeugt wird zu wenn man mit höheren Belichtungszeiten arbeitet. Da ich sogar meist noch mit Photoshop nachschärfen muss, muss ich Bilder mit möglichst geringem Bildrauschen erzeugen.

Habe mal die Lichteintrittsstelle aus Sicht der Halogenlampe fotografiert. Könnte somit wie ich das verstehe die LED vorne an der Lichteintrittsstelle zum Schwanenhals anbringen. Was meint ihr?

[CRI 93+ / Ra 93+]

Vielleicht ist die am engsten abstrahlende Linse für die verwendete High-Power-LED noch sinnvoll, allerdings wird die dann auch wieder eine so große Fläche vorne haben, dass viel Licht flöten geht. Eine 3-Watt-LED mit 1-5° Abstrahlwinkel wäre ich vermutlich ideal, gibt's aber AFAIK nicht.

[URS]

Super Bild, Sternchen dafür.

Ach du liebes bisschen, das ist ja ein mechanischer Dimmer! Da sieht man es mal wieder, die Schweizer können besser Mechanik als Elektrik
Andererseits spart man sich damit einigen Aufwand an Elektronik oder mechanischem Dimmer, ist also tatsächlich die günstigste Lösung.

Ich bleibe dabei, eine LED nahe an dem Glasfaserbündel sollte den besten Effekt haben.
Hast Du Zugriff auf eine High-Power-LED-Taschenlampe, um einfach mal statt der Halogenlampe mit dieser in das Faserbündel reinzuleuchten?

[mangani84]

Ja, das ist ein meschanicher Dimmer

OK, wenn ich also die Power LED nahe dem Glasfaserbündel plaziere, dann fällt die meschanische Dimmung ja weg. Bräuchte dann eine Alternative damit ich das Licht dimmen kann.

Habe leider keine Power LED Taschenlampe, nur eine normale LED Taschenlampe. Wenn ich die Taschenlampe in die Glasfaserbündel leuchte, hat es den Anschein nach helles Licht, aber wenn ich damit das Objekt anleuchte ist es ziemlich dunkel, also sehr schwach. Hoffe dass ich mit einer Cree MC-E 752lm M weiß mein Ergebnis realisieren kann und mehr Lichtausbeute habe als mit dem LED Schwanenhalses meines Freundes.

Könnt ihr mir netterweise nochmal eine Zusammenstellung geben mit den Teilen die ich benötige um meine Halogen Kaltlichleuchte umzubauen, also LED mit Dimmer, Netzteil und allem was dazu gehört? Werde dan die komplette Elektrik aus meiner jetzigen Beleuchtung ausbauen und durch die Neue ersetzen. Hoffe das ist der richtige Weg? Schade dass es keine Erfahrungen in dem Bereich gibt, aber irgendeiner muss ja mal anfangen

[Beatbuzzer]

Nochmal kurz zu dem Lüfter.
Wo ist der denn angeschlossen? Per Gleichrichter nach dem Trafo, also an die 12 oder 14,5V da.
Oder hängt der direkt an 230V, was ja auch vorstellbar wäre.

Weil, wenn für den Lüfter noch Niederspannung bereitgestellt werden muss, müssen wir das noch beachten.

[mangani84]

Hi again

Wie gesagt, ich werde komplett alles neu verbauen, auch den Lüfter. Wenn es möglich ist, würde ich gerne einen sehr leisen PC Lüfter verwenden. Hätte einen mit 13db. Welche Teile ich nun noch benötige und für den Zusammenbau bräuchte ich natürlich noch eure Hilfe, um das Beste Resultat zu erziehlen, vor allem die bestmöglichste Helligkeit die aus den Glasfasern des Doppelarmes treten soll.

[mangani84]

Hallo zusammen,
also um das Projekt jetzt mal langsam ans laufen zu bringen möchte ich euch noch bitten mit mir die Liste durchzugehen ob auch alle benötigten Teile vorhanden und ob es die Richtigen sind:

-Power LED mit Plantine
http://www.leds.de/p612/High-Power_LEDs ... weiss.html

-Konstantstromquelle
http://www.leds.de/p560/Zubehoer/Strom_ ... _IP20.html

-Kühlkörper
http://www.leds.de/p281/High-Power_LEDs ... x38mm.html

-Wärmeleitkleber
http://www.leds.de/p203/High-Power_LEDs ... x_35g.html

-PC Lüfter (kann ich den einfach mitanschließen?)

Währe das Set somit komplett oder habe ich etwas vergessen?

[Beatbuzzer]

Folgende Probleme treten auf:
Die KSQ ist für 5-8 LEDs, die MC-E stellt aber nur 4 LEDs da. Du betreibst die KSQ also ausserhalb des zulässigen Bereiches. Wie gut oder schlecht sich das jetzt auswirkt, weiss ich nicht.
Der Kühlkörper ist mir trotz Lüfter noch etwas knapp. Zumal der Lüfter ja nicht direkt drauf sitzt.
Und der Lüfter kann nicht direkt an die KSQ mit dran. Ginge vielleicht parallel zur MC-E, dann liegen da so 12-13V an, aber an der MC-E fehlt dir der Strom, den der Lüfter braucht.

Meine Idee wäre diese KSQ in 1400mA, dann jeweils 2 Chips parallel und diese 2er Blöcke in Reihe. Dann kommst du mit der Flussspannung soweit runter, dass du ein 12V Netzteil mit mindestens 1,5A nehmen kannst. Da geht dann auch ein 12V PC-Lüfter mit dran.
Als Kühlkörper einen von diesen hier.
Weiterhin brauchst du noch einen Dimmer. Den kannst du an den Shutdown-Pin der KSQ anschliessen und somit auch dimmen. Bei der von dir gewählten KSQ wäre ein dimmen ohne Bastelei an der KSQ nicht möglich gewesen.

[mangani84]

Vielen Dank für die Tipps.

Also meine Liste sieht somit so aus:

KSP
http://www.leds.de/p361/Zubehoer/Strom_ ... uelle.html

Dimmer
http://www.leds.de/p297/Zubehoer/Strom_ ... egler.html

Kühlkörper
http://www.leds.de/p604/High-Power_LEDs ... ungen.html

Power LED
http://www.leds.de/p612/High-Power_LEDs ... weiss.html

Wärmeleitkleber
http://www.leds.de/p203/High-Power_LEDs ... x_35g.html

Jetzt stellen sich mir noch 2 Fragen:

1. Da der Lüfter nicht direkt am Kühlkörper sitzt, könnte ich doch einen zweiten verwenden oder? Somit würde die Wärme direkt abgeleitet und durch den zweiten Lüfter am Gehäuse nach draußen befördert. Was meint ihr?

2. Ich muss die LED ja nahe am Glasfaserbündel plazieren. Dennoch strahlt bestimmt auch viel Licht an den Seiten der LED ab. Ist es da nicht vom Vorteil die LED zu einem Reflektor auszustatten, so dass das ganze Licht in den Glasfaserbündel geleitet wird. Wenn ja, welcher Reflektor währe da der Richtige?

[mangani84]

Hallo zusammen,
bekomme ich keine Hilfe mehr von euch??
Währe sehr nett wenn ihr mir bei der letzten Frage helfen könntet, damit mein erstes Projekt auch ein Erfolg wird .

[URS]

Allgemeine Fragen können hier viele beantworten, spezielle Fragen nur spezielle Forumsmitglieder. Und manchmal muß man sein Thema halt nochmal in Erinnerung rufen...

Deine Teileliste sieht soweit in Ordnung aus, aber eine Garantie, daß das genauso hell wird wie das Originalgerät, kann Dir offensichtlich niemand geben.
Die Leuchtdiode erzeugt neben dem Licht noch eine Menge Wärme, und die muß abgeführt werden. Oder Kälte zugefügt werden, wie auch immer man das in der Thermodynamik ausdrückt. Das heißt, daß es eine gute Wärmekopplung zwischen LED und Kühlkörper geben muß, und daß der Kühlkörper Gelegenheit bekommt, diese Wärme auch loszuwerden.
In einem offenen Gehäuse steigt warme Luft nach oben, kalte kommt von unten nach, und mit dieser natürlichen Konvektion ergibt sich eine recht gute Kühlung. In Deinem Gehäuse sollte der Kühlkörper irgenwie in einem Luftstrom liegen, damit er eine Chance hat, seine Wärmeenergie loszuwerden. Der jetzige Lüfter kann reichen, muß aber nicht. Ein direkt angepusteter Kühlkörper ist sicherlich nicht schlecht.
Immerhin mußt Du keine Hochdruck-Gasentladungslampe mit 200W aus einem Beamern kühlen, sondern nur eine LED mit 11 Watt (laut leds.de-Kurzdatenblatt).

Frage an die anderen im Forum: das Datenblatt lese ich so, daß man jeden der vier Chips mit 350mA (maximal 700mA) ansteuern kann. Ist dem so?

[Synthy82]

Jeder der vier Chips lässt sich mit 700 mA bestromen, z. B. alle vier hintereinandergeschaltet und dann 700 mA durchgejagt. Das ist aber wärmetechnisch dann am Anschlag, da sollte man sich bei der Kühlung nichts mehr zu Schulden kommen lassen. Wie breit die LED zu den Seiten hin abstrahlt, kann ich nicht sagen, bis zu welchem Winkel sich das Licht noch einkoppeln lässt, auch nicht. Das Strahlprofil dürfte sich im Datenblatt befinden. Die einfachste Lösung, die mal ausprobiert werden könnte, wäre ein innen spiegelndes Rohr zwischen LED und Lichteintrittsfläche der Schläuche zu platzieren. Trotzdem sollte der Abstand nur kurz sein. Bezüglich des Lüfters muss ein bisschen probiert werden, es gibt ja mittlerweile auch Lüfter, die darauf optimiert wurden, möglichst leise zu sein. Je größer die Kühlkörperfläche ist, umso größer kann auch der Lüfter werden und dann wirds auch leiser. Der limitierende Faktor ist allerdings die Gehäusegröße, 120 mm wird das Gehäuse hochkannt nicht mehr aufnehmen, da müsste mann das ganze dann abwinkeln und die Wärme mit Heatpipes umlenken.