Experiment: 5 µs Blitze mit 80 W LED

Begonnen von treinisch, März 30, 2015, 22:11:07 NACHMITTAGS

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Johannes Kropiunig

Hallo Jorrit,

fließendes Wasser transportiert auch die Wärme schneller ab.  Ansonsten wäre das Wasser in den alten Kupferleitungen von Heizungen nicht notwendig.

Viele Grüße,
Johannes
Biologische Mikroskop: Zeiss Standard 16
Stereomikroskop: Lomo MBS 10
Kameras:  EOS 1100D, EOS 1000D, EOS 1000Da, und EOS 350Da Peltier gekühlt

Sag es mir - und ich werde es vergessen. Zeige es mir - und ich werde mich daran erinnern. Beteilige mich - und ich werde es verstehen.
Laotse

reblaus

Hallo Jorrit -


ja, is klar. Aber es ist ein Unterschied, ob dieses hässliche Kilogramm noch zusätzlich in und an der Leuchte hängt oder die linden Lüfte ihre Vibrationen dezent irgendwo im Hintergrund austoben können. Das Stichwort flexible Schläuche hast du ja genannt.
Kühlungsmäßig wäre da die Wasserleitung ideal, aber die Zeit ist halt vorbei, als man noch stundenlang die Wasserstrahlpumpe rauschen ließ um ein wenig feuchtes Vakuum zu erzeugen.

Viele Grüße

Rolf


the_playstation

Hallo Johannes.
Richtig. Trotzdem benötigen auch alte wasserdurchflossene Heizungen Heizkörper. Denen ist es prinzipiell egal, ob innen warmes Wasser fließt oder ein Strom Hitze erzeugt.

Rolf hat es treffend beschrieben. Man muß halt die Vorteile und Nachteile gegeneinander abwegen. Z.B. Kühlpumpenaufall, Leck + Wasserschaden, Absinken des Wasserstandes, Wartungsaufwand, ... Der wichtigste Vorteil wäre für mich, daß das Lampenhaus nicht so stark zersört/verändert werden müßte (2 Löcher vs aufgeschnittene Wand). Ansonsten ist der PC Heatpipe-Kühler wesentlich sicherer, ...

Liebe Grüße Jorrit,
Die Realität wird bestimmt durch den Betrachter.

reblaus

Hallo -

im Grunde gibt es nichts abzuwägen.

Vor kurzem war ich stundenlang mit einem rätselhaften Phänomen am Phomi meiner Frau beschäftigt. Die Fotos waren irgendwie immer unschärfer als vorher. Nach langem Experimentieren entdeckte ich als Ursache das Netzkabel des Computers. Dieser steht zwar separat vom Mikroskoptisch auf dem Teppichboden. Aber ein Knick des Kabels war durch Verschieben der Einrichtung in kräftigen Kontakt mit der Glasplatte des Tisches gekommen und übertrug die Vibrationen der Computerlüftung.

Also kommt kein Lüfter mit mechanischer Verbindung zu der Leuchte in Frage. Selbst wenn der Lüfter separat befestigt wird: Bei kräftigem Wind würden vermutlich schon die Erschütterungen durch Luftwirbel im Kühlkörper ausreichen, die einer CPU völlig wurscht sind.

Heat pipes in Verbindung mit Passivkühlung wären vielleicht elegant, aber auch ohne genaue Kenntnisse der Materie würde ich dafür ein turmartiges Gebilde veranschlagen, das ich bei eBay noch nie gesehen habe. Nicht mal Johannes hat so was in Erwägung gezogen  ;D

Viele Grüße

Rolf



the_playstation

#19
Hallo Rolf.
Was verursacht mehr Vibrationen? Luft oder gepumptes Wasser incl. der Pumpenvibrationen über den Schlauch? Bei beiden Varianten läßt sich etwas machen. Z.B. weiche Silikonschläuche oder einen frei aufgehängten Lüfter. Ich sehe aber keinen Vorteil der Wasserkühlung.

Dein Beispiel:
Ich sehe keinen Unterschied zwischen einem Computerkabel und einem Wasserschlauch. Außer der Eigenbewegung des Schlauchs.

Muß halt jeder selbst entscheiden. Aber man darf und sollte nicht Faktoren bei Variante A ignorieren und bei B nicht.

P.S. Die Wasserkühlungsvariante hat, wie schon geschrieben, natürlich auch einen 1kg Kühler mit Lüfter. Aber zusätzlich noch die Wasserpumpe.

Liebe Grüße Jorrit.
Die Realität wird bestimmt durch den Betrachter.

Lupus

Hallo,
ZitatDie Wasserkühlungsvariante hat, wie schon geschrieben, natürlich auch einen 1kg Kühler mit Lüfter. Aber zusätzlich noch die Wasserpumpe.
mal eine dumme Frage: Warum benötige ich 1 kg Kühler um 20 W zu kühlen? Und bei z.B. 10 K Temperaturerhöhung müssen nicht einmal 2 Liter Wasser pro Stunde fließen ...... da reicht ja fast eine Schwerkraftzirkulation ???

Hubert

treinisch

Hallo Hubert,

Zitat von: Lupus in April 11, 2015, 00:26:39 VORMITTAG

mal eine dumme Frage: Warum benötige ich 1 kg Kühler um 20 W zu kühlen? Und bei z.B. 10 K Temperaturerhöhung müssen nicht einmal 2 Liter Wasser pro Stunde fließen ...... da reicht ja fast eine Schwerkraftzirkulation ???

kleines Missverständnis: es geht um rund 80 W, bei denen der Chip dann schon mal 24 °C wärmer ist, als der Kühlkörper. Das ist nicht spektakulär, aber auch kein Pappenstiel.

Solange man nicht bei voller Leistung ist, dürfte in der Tat die Schwerkraftzirkulation genügen, für 80 W benötigt man meines Erachtens auch keine Lüfter am Radiator und die Pumpe kann ganz gemächlich vor sich hinzuckeln. Die hypothetischen 1 kg Wasser würden allein schon 1 Stunde brauchen um auf 90 °C zu kommen, bei adiabatischen Verhältnissen wohlgemerkt.

Ein weiterer Vorteil übrigens liegt genau darin: Merkt man, dass man sich vertan hat, kann man einfach das was jenseits der Schnellkupplungen hängt (Radiator, Lüfter, Ausgleichsbehälter, Pumpe) nach belieben umfrickeln, ohne Platzmangel und Druck. Und wenn ich nur bei Hellfeld schaue, schließe ich einfach gar nichts an die Schnellkupllungen an und fertig. Sehr flexibel und entspannt.

vlg

Timm
Gerne per Du!

Meine Vorstellung.

Lupus

Hallo Timm,

Zitatkleines Missverständnis: es geht um rund 80 W, bei denen der Chip dann schon mal 24 °C wärmer ist, als der Kühlkörper.
Warum geht es um 80 W? Ich dachte die LED verträgt im Dauerbetrieb nur etwa 21 W, die 80 W sind doch die Pulsleistung? Du hast beschrieben, dass du 5 µs Pulse mit dieser Spitzenleistung erzeugen willst, das Lüfterbeispiel hatte 150 µs Pulsabstand, also 3.3% Tastgrad. Ich kann mir nicht vorstellen, dass die LED diese Überlastung selbst mit einem Tastgrad von 25% und damit der Nominalbelastung auf Dauer durchhält - da muss man eventuell auch die Dynamik der thermischen Belastung in der Diode berücksichtigen, nicht nur den zeitlichen Mittelwert. Und 100% Tastgrad macht je eigentlich wenig Sinn, da bekommt auch deine Kamera Probleme mit der Auflösung der Einzelereignisse  ;)

Hubert


treinisch

Hallo Hubert,

Zitat von: Lupus in April 11, 2015, 08:05:37 VORMITTAG
Warum geht es um 80 W? Ich dachte die LED verträgt im Dauerbetrieb nur etwa 21 W,

21 Ampere! Macht bei etwa 4 V Uf dann rund 80W.

Zitat
die 80 W sind doch die Pulsleistung?

Die Pulse haben 60 A, also irgendwo u 250 W. Uf kenne ich bei der Leistung nicht, wird aber nur minimal höher liegen.

Zitat
Du hast beschrieben, dass du 5 µs Pulse mit dieser Spitzenleistung erzeugen willst,

Blitze! Das soll keinesfalls eine Art überhaltende PWM werden, das würde auch kaum Sinn ergeben. Es geht wirklich um das Blitzen. Die Leistungs-Überlegungen gelten bei mir für den Fall, dass ich die LED im Analogbetrieb als ganz normale helle Lichtquelle benutzen will. Ohne Blitzsteuerung.

Zitat
das Lüfterbeispiel hatte 150 µs Pulsabstand, also 3.3% Tastgrad.

Das war eine Spielerei mit der möglichen hohen Wiederholrate, aber extrem exotisch, vielleicht falls man die Geschwindigkeit dieser kleinen Turbinen-Sprung Cellisten messen will o.ä.

vlg

Timm
Gerne per Du!

Meine Vorstellung.

Lupus

Hallo Timm,

Zitat21 Ampere! Macht bei etwa 4 V Uf dann rund 80W.
ja, klar. War im Gedanken immer bei W statt A - sollte mir mittlerweile eine Lesebrille für das Smartphone zulegen. ;D

Hubert

peter-h

Hallo Timm,

Du schreibst ...
Die Leistungs-Überlegungen gelten bei mir für den Fall, dass ich die LED im Analogbetrieb als ganz normale helle Lichtquelle benutzen will. Ohne Blitzsteuerung.

und dazu meine Frage: Bei welchem Kontrastverfahren benötigst Du eine LED mit 80 Watt Dauerleistung, Wasserkühlung usw ?
Wird das ein Projektionsmikroskop und die alte Kohlenbogenlampe soll ersetzt werden?
Da ich mit meiner Cree XM-L noch immer für alle Kontrastverfahren auskomme und nur ganz selten mal diese LED mit 2 A fahre, blicke ich nun bei einer realen Anwendung dieser Mega-LED nicht durch. Habe ich doch etwas übersehen?

Viele Fragen und Grüße
Peter


treinisch

Hallo Peter,

nun ja, Jede Jeck is anders!, wie es so schön heißt:

zunächst einmal wäre es für mich persönlich einfach unklug, wenn ich erheblichen Aufwand betreibe um die LED zu montieren und mechanisch solide in ein Gehäuse zu adaptieren, nicht die Möglichkeit vorzusehen sie auch voll aufdrehen zu können, wenn ich das wollte/bräuchte. Gar auf etwas zu kommen wie: Zwar Kühlung einbauen, aber dann nur bis zB 10 A fände ich noch schlimmer.

Sie hat einen messbaren Anteil im Bereich kurzer Wellenlängen, man könnte sie also auch mit einem Filter einfach als Quelle für kürzere Wellenlängen benutzen.

Wenn Du tatsächlich bei DIC mit 2 A aus der Cree eine 1/4000 Belichtungszeit hinbekommst, dann stimmt irgendwas an meiner Ausrüstung nicht, oder Du hast einfach viel viel bessere Pol-Filter als ich. Keine Ahnung wie viel Licht man für Fluoreszenz braucht?

Meine 50 W Halogenleuchte liefert mir jedenfalls viel zu wenig Licht, selbst im Hellfeld schaffe ich damit nicht bei jeder Einstellung wirklich kurze Belichtungszeiten und mit Filter schon gar nicht.

Das ist die Gefühlslage.

vlg

Timm
Gerne per Du!

Meine Vorstellung.

wilfried48

Hallo,

ich habe mich auch schon länger nicht mehr gemeldet, da der ursprüngliche hochinteressante "Blitzthread" in einen eigentlich unnötigen "Kühlthread" abgedriftet ist.

Die halbe Nennhelligkeit der LED im Dauerbetrieb wird ja auch schon bei 5A also ca. 20 W erreicht, und die reicht doch dicke für alle Mikroskopieverfahren.
Und diese Leistung müsste sich doch über einen Kühlkörper im reichlich dimensionierten 100 W Lampengehäuse ohne Lüfter- und  Wasserkühlungs"gedöns" LED - gerecht abführen lassen.

viele Grüsse
Wilfried


vorzugsweise per Du

Hobbymikroskope:
Zeiss Axiophot,  AL/DL/Ph/DIC/Epi-Fl
Zeiss Axiovert 35, DL/Ph/DIC/Epi-Fl
Zeiss Universal Pol,  AL/DL
Zeiss Stemi 2000 C
Nikon Labo-/Optiphot mit CF ELWD Objektiven

Sammlung Zeiss Mikroskope
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=107.0

peter-h

Hallo Timm,

wir haben da ein kleines Verständigungsproblem. Zeiten von 1/4000 s fallen bei mir unter BLITZ. Klar kann meine eine Kamera auch 1 / 10 000 s , aber das verstehe ich nicht unter Dauerlicht. Ich denke eben an die "normale" Beobachtung mit Phasenk. , Pol. oder DIC -----> mit dem Auge !
Da wird doch immer eine kleine Cree ausreichen.

Und wenn geblitzt wird, dann ist die Kurzzeitleistung doch fast uninteressant. Die Wärme schluckt doch jeder Alu-Block.
Meine Frage war also : Für welche Anwendung die volle Leistung dieser SUPER-LED mit ~ 80 Watt Dauerlicht ?

Gruß
Peter


reblaus

Hallo Peter (vorvoriger Beitrag) -

Du hast übersehen, dass es hier nicht um reinen mikroskopischen Nutzen geht - der Weg ist das Ziel  ;D.

Bei mir hat sich aber schon ein Zusatznutzen gezeigt: Mit dieser mächtigen LED konnte ich endlich die HBO-50 im sichtbaren Bereich vollwertig ersetzen. Ich wechsle bei Fluoreszenz häufig die Wellenlänge (auf der Suche nach gewissen Pflanzeninhaltsstoffen mit charakteristischen Eigenfluoreszenzen). Wechsel der Filtersätze von UV bis rot sind mit einem 4fachen Filterschieber kein Problem, aber für Gelegenheitsmikroskopierer ist die dazu passende HBO-Lampe aus diversen Gründen halt sehr unpraktisch.
Nun benutze ich einen Leuchtenwechsler, an dem links eine UV-LED angeschlossen ist, deren letzte Version (NVSU) bei 365 nm mindestens so viel bringt wie meine HBO 50. Auf der rechten Seite war dann eine Cree XM-L, die für blau bis rot genügend Licht liefert, aber bei 430 nm fast nichts mehr bringt (natürlich gibt es die farbigen LEDs - die königsblaue ist bei ihrer Wellenlänge deutlich kräftiger als die Cree XML. Die grüne bringt aber sehr wenig und die Wellenlänge passt nicht zu dem übliche Zeiss-Filtersatz, außerdem ist die Umstöpselei lästig).

Mit der Dicken kann ich jetzt auch 430 nm Erregerbereich noch gut versorgen, nicht nur weil sie im Ganzen wesentlich heller ist, sondern auch weil das Maximum bei Blau etwas kurzwelliger ist als bei den Crees (beim kaltweißen Typ). Eine "Versorgungslücke" besteht dann noch bei 403 nm, aber das ist momentan entbehrlich, zumal man jetzt außer dem Filterschieber nur noch gelegentlich den Leuchtenwechsler betätigen muss.

Außerdem bin ich neugierig, welche Belichtungszeiten man bei den angestrebten 21 A max erzielen kann.

Du siehst - alle Anschaffungen und Tätigkeiten  bestens mit logischen Argumenten begründet. Als lange verheirateter Mensch hat man da schließlich Übung.

Viele Grüße -

Rolf

Nachtrag für die Beträge seit Peter:

@ Wilfried: Beträge zur Kühlung hier deshalb, weil es auch Timm daran gelegen war

@ Timm et al.: Letzter Stand der Temperaturmessung: Bei Dauerbetrieb mit 15 A und Zimmertemperatur von 22 °C kommt man mit dem abgebildeten CPU-Luftkühler bei 9V (Unterspannung) am Lüfter auf Thermistortemperatur von ca 49 °C.

Laut Datenblatt hat die CBT-140 bei 5 A etwa 40 % der Nennleistung (bei 21 A).
Die Cree ist mit ca 900 Lumen bei 3 A fraglos effizienter als die CBT-140, die dort einen ähnlichen Wert hat, aber dann aber je nach Art des Einbaus auch schon aktive Kühlung  braucht.