LED als Bogenlampenersatz gesucht

[Kai B]

Hallo zusammen,

bei uns an der Schule wurde aus Sicherheitsgründen die gute alte Bogenlampe außer Betrieb gesetzt. Das extrem stabile Stativ von Spindler und Hoyer mit der optischen Bank würde ich aber gern erhalten und weiterhin nutzen. Spektral reicht mir der VIS-Bereich völlig aus, mit der Türkislücke kann ich leben und als UV-Quelle haben wir eine Hg-Hochdrucklampe.

Wer kann mir eine Bezugsquelle für eine Hochleistungs-LED benennen, deren Leuchtfläche hinreichend klein ist?

Mir schwebt eine Leistungsaufnahme zwischen 10 und 50 Watt vor.
Platz für einen starken Kühler ist im Gehäuse vorhanden.

Viele Grüße
Kai

[reblaus]

Hallo Kai -

hier nur mal als Anregung. Die erwähnte LED scheint mir von der Größe des Emitters her eventuell geeignet, obwohl der Brennfleck eine Kohlebogenlampe m.W. wesentlich kleiner ist. Aber i.A. haben die sehr starken LEDs meistens eine große Emitterfläche, was die Anpassung einer Kollektoroptik sehr erschwert:

http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=27431.0

Billig ist diese LED allerdings nicht, ich habe seinerzeit so etwa 120.- dafür aufgewendet

Viele Grüße

Rolf

[koestlfr]

Hallo Kai!

Schau mal da: http://cgi.ebay.at/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=191789536564&var=490813979661#ht_11873wt_1156

Die habe ich bereits im Einsatz und die gehen gut!

Liebe Grüße
Franz

[Klaus Herrmann]

Hallo Franz,

ist ja irre billig! Muss die gekühlt werden?

[koestlfr]

Hallo Klaus!

UNBEDIGT!

Die sind nur bedingt nach unten dimmbar, dafür haben sie dann aber ein schönes gleichmässiges Licht.

Liebe Grüße
Franz

[Werner]

Der einzig mögliche Ersatz für eine Bogenlampe ist eine Xenonlampe! (Ist ja auch eine).
Am günstigsten sind Autobirnen, die haben auch gleich ein UV-Schutzrohr um den Xenonbrenner.

Die quadratischen Hochleistungsleds (Arrays) haben bis 3 cm Kantenlänge und sind demnach nicht fokussierbar! Man bekommt keinen Brennpunkt, nur eine helle Fläche, eben die Abbildung der gesamten Led.

Leds mit 1 W haben etwa 1 mm, 3-W-Typen etwa 1,5-2 mm und 5-W-Typen etwa 3 mm Kantenlänge. Das liegt im Bereich normaler Mikroskoplampen, ist also gerade noch befriedigend fokussierbar.

Eine Diaprojektorbirne (150 W) bringt etwa 6x6 mm Leuchtfläche und kommt mit Luftkühlung statt eines großen Kühlkörpers wie für eine Led aus.
Den Projektor könnte man als Ersatz zuerst ausprobieren, mit Abstrichen für die Abbildung (im Vergleich zum Bogen).

Ideal wäre eine Led kleiner Fläche mit 50 W Verlustleistung, aber ich habe keinerlei Hoffnung, daß das technisch realisierbar ist. Das schaffen nicht mal Leistungshalbleiter auf kleiner Fläche - und die dürfen heißer als eine Led werden.
Eine 50-W-Einzel-Led kleiner Fläche braucht bei 4 V ganze 12 A Strom, also eine dicke Zuleitung und einen dicken Bonddraht im Gesichtsfeld. Die 50 W müssen als Wärme auch abgeführt werden, 90° Chiptemperatur dürfen nicht überschritten werden, da versagt sogar Silber als Wärmeleiter...

Ergo: Xenonlampe

Gruß   -   Werner

[Kai B]

Lieber Rolf,
Deine Lösung wäre ideal - bis auf einen Punkt: Schule in NRW bedeutet "low-budget" :-(
Eventuell wäre etwas weniger Lichtleistung und damit Kühlaufwand ein guter Kompromiss für uns.
Ich denke, dass ich die Stromversorgung aus Beständen stellen könnte, Kühler habe ich diverse PC-(CPU)-Kühler.


Lieber Franz,
vielen Dank für den guten Tipp. Preislich ist das genau das Richtige, jedoch sind die LED zu groß (Leuchtfläche).


Lieber Werner,
an Xenon-Lampen hatte ich noch gar nicht gedacht. Ich muss mal sehen, wie es da mit gebrauchten Vorschaltgeräten aussieht.

Die Idee, einen alten 150-W-Diaprojektor umzubauen werde ich alternativ verfolgen. Die Technik ist simpel und vom Gesamtvolumen her sollten die Bauteile in das alte Gehäuse passen, incl. Spiegel. Allerdings handelt es sich nicht - wie Du ja schreibst - um eine "Punkt"lichtquelle.

Herzliche Grüße
Kai


P.S.:
Weitere Tipps - vor allem in Richtung Xenon-Licht - sind weiterhin willkommen...

[reblaus]

Hallo Werner,

Kai hat recht - mein Vorschlag auf der Basis der in meinem Link vorgestellten Leuchte 100 mit  CBT 140 wird in diesem Fall zu teuer.

Aber diese LED hat einen kreisrunden Emitter mit einer Fläche von knapp 14 mm²,  bei einem Betrieb mit 21 A schluckt sie etwa 80 W und dabei ist die Wärmeabfuhr auch für Bastler kein Problem, denn sie ist bereits mit geringstmöglichem  Wärmeübergangswiderstand auf einer  3 mm dicken Cu-Platine (28 x 27 mm) montiert. Um dies auf dem Kühler zu befestigen genügt gewöhnliche Wärmeleitschmiere.
Bei 21 A Dauerbetrieb zeigte der Thermofühler neben der knapp 40 °C, gemäß Datenblatt wären das etwa 50 °C Sperrschichttemperatur

Leider steckt ein großer (auch finanzieller) Aufwand in der Kühlung (hier mit Wasser) und in der Stromversorgung, weil regelbare Netzgeräte, die über 20 A Niederspannung liefern nicht besonders preiswert sind.

Insofern dürfte Dein Vorschlag einen Diaprojektor zu schlachten die Methode der Wahl sein, auch wenn durch den großen Leuchtfleck etwas verloren geht, aber Optik, etwas Kühlung und Stromversorgung sind komplett und die Dinger kriegt man heute ja nachgeworfen - notfalls von mir 

Viele Grüße

Rolf

@ Kai: Wenns Xenon sein soll: Eine Xenon-Stromversorgung (wohl für Motorrad) mit Kabel und Fassung (ohne Birne) kann ich spendieren. Ich hatte die problemlos mit einem Computernetzteil betrieben, das 12 V/6 A geliefert hat, war aber mit der Lichtleistung bei der Mikoskopie (eingebaut in eine Leuchte 30) nicht so zufrieden.

[knipser009]

hallo Kai

wie Werner schon anmerkte :  Warum nicht einen 12 V Xenon - Umrüstkit aus dem Autozubehör in der Bucht  (Xenonbrenner, Elektronik, bis 55W und  12 000 K ), Kosten ca € 20-30 .-

[Werner]

...ich hatte es schon erwähnt: Auto-Xenonlicht.
Nun habe ich mal nachgegoogelt, eine Nachrüstung ist für die meisten Autos illegal, aber für Mikroskope nicht.

Es gibt aber Umbausätze, die 2 Lampen und Steuergeräte nebst Kabeln enthalten. Die waren vor einigen Jahren sehr teuer (um 400 Euro), drohen aber jetzt wegen der Illegalität zu Ladenhütern zu werden...

Nur als ein Beispiel einen Link:
http://www.ebay.de/itm/Dodge-Viper-GTS-Gen-2-Xenon-Umbau-Satz-Set-Kit-HID-conversion-kit-6000-K-/172475524601?hash=item282857a5f9:g:AG8AAOSw2XFUeeeQ

Könnte man sich auf Verdacht direkt zulegen, auch wenn sie noch nicht direkt verbaut werden.
Jedenfalls besser als ein Beamer, wo das Netzteil und unbekannte Ansteuerbefehle irgendwo auf den Platinen verstreut sind...

Gruß   -   Werner

P.S.  Wolfgang war schneller

[Kai B]

Hallo zusammen,

auch ich hatte Preise von mehreren Hundert Euros für Xenon-Licht in Erinnerung, bei Amazon gibt es aber für unter 50 Euro zwei 35 Watt Leuchtmittel mit jeweils passendem Vorschaltgerät. Soviel Geld kann ich da wohl einmal investieren...

Der Diaprojektor-Umbau bleibt die Notlösung. Aus eigenen Versuchen weiß ich, dass diese Lampen doch nur recht unvollkommene "Punktlichtquelle" sind. Da verspreche ich mir vom Xenon-Bogen mehr. Mal sehen 

Also noch einmal besten Dank für Eure guten und schnellen Tipps!

Herzliche Grüße
Kai

P.S. @Rolf: Die Regelbarkeit der Hochleistungs-LED reizt mich schon noch. Vielleicht wird das Xenon-Licht nicht der letzte Umbau. Aber damit fange ich jetzt erst einmal an.

[vvbasti]

Ich selbst setze die 55w 6000k xenon brenner ein und bin damit glücklicher als mit led. Led hat nicht die lichtdichte wie eine hbo oder xbo.

Die 35W Modelle sind nicht so ganz mein Favorit.
Bis zu 30% mehr lumen leistet die 55w

Es ist jedoch einiges zu beachten leider taugen nur bestimmte vorschaltgeräte auf dauer.

Zudem wird ein labornetzteil mit mind. 10A bei 13.7V benötigt.
Getestet und funktionstüchtig
(Labornetzteil mit max 10A aus ebay.
Und der 20A 12V Lader von jamara aus dem Modellbau)
Das labornetzteil ist wegen der genaueren spannungseinstellung und Anzeige der Leistungsaufnahme besser geeignet. Zudem kann man es später auch für LED einsetzen.

Das kalt zünden der 55w xenon braucht ca. 7-8A
Das einbrennen ca. 5.8 bis 6
Und der Regelbetrieb läuft dann nach ca. 5 min mit 4.8 A

Alle Werte bei 13.7 V Regelboardspannung

Ich empfehle die VG's zu kühlen, werden sehr heiß und können schnell überhitzen. Ich nutze einen alten passiv cpu Kühlkörper den ich auf das vorschaltgerät montiert habe.

Es gibt auch eine 100W Variante die ich leider bisher nicht testen konnte. Ist aus dem LKW bereich und das VG arbeitet dann mit 25.8 V.

[vvbasti]

Nachtrag
Der kurzschluss schutz der netzteile sollte nicht schneller zuschlagen wie 200ms sonst braucht man noch einen 30v Elko in richtiger größe sonst schaltet das netzteil ab.

[Kai B]

Hallo zusammen,

zunächst noch einmal vielen Dank für Eure guten Tipps!

In der Zwischenzeit habe ich die Bogenlampe erfolgreich umgebaut. Als Leuchtmittel dient nun eine 55 Watt Xenonlampe, die bei Amazon im Paar (komplett mit Vorschaltgeräten) für ca. 50 Euro zu bekommen war. Als Stromversorgung konnte ich ein ausrangiertes Netzteil einer Playstation verwenden, welches jederzeit hinreichend viel Strom liefert und auch im längeren Betrieb nicht nennenswert warm wird. Das Vorschaltgerät habe ich anstelle der elektromechanischen Abstandsregelung an das Lampengehäuse gesetzt, der Hochspannungsteil befindet sich im Gehäuse, das Netzteil befindet sich im alten Trafogehäuse unter dem Tischchen mit der optischen Bank.

Natürlich braucht die Lampe ein paar Minuten, um auf die Arbeitstemperatur (und Druck) zu kommen, gibt dann aber praktisch weißes Licht ab.

Bemerkenswert ist die eher strichförmige Form der Entladung. Für Versuche zur Lichtaufspaltung mittels Gitter oder Prisma ist sie optimal, wenn ich eine Punktlichtquelle benötige, muss ich relativ viel Licht ausblenden oder die Intensitätsunterschiede akzeptieren.

Die Helligkeit der Lampe ist für den Unterricht in einem Klassenraum nicht spektakulär aber hinreichend - mindestens, wenn der Raum abgedunkelt wird. Die "Strahlengänge" sind sehr gut sichtbar, wenn man ein wenig Nebel mit der Nebelmaschine macht. Ein Finger leuchtet im Fokus einer Sammellinse blendend hell auf, ohne merklich warm zu werden. Meine derzeitigen Siebtklässler waren schon recht beeindruckt :-)

Herzliche Grüße
Kai

Die alte Spindler und Hoyer-Bogenlampe mit dem Vorschaltgerät:


Blick durch das Kontrollfenster auf den Xenon-Lichtbogen:


Abbildung der Birne und des Bogens auf der Wand. Der bläuliche Farbsaum kommt wohl durch die chromatisch unkorrigierte Optik:


Das Spektrum des Lichts durch ein Geradsicht-Handspektroskop, aufgenommen mit der Handykamera:

[vvbasti]

Perfekt !
Übringens noch ein tipp.
Die EVG's halten länger wenn sie zusätzlich passiv gekühlt werden. Ab einer betriebsdauer von mehr als 60min zu empfehlen. Am besten ein alter cpu kühler.
Leider ist die evg qualität der chinesen landestypisch.
Auch ein glättungskondensator hilft den start zu verbessern.
Wichtig ist das leuchtmittel mus beim ersten versuch zünden sonst geht es extrem auf die lebensdauer.

Im übrigen gibt es auch noch eine 100w version der xenon kfz lampen