Mikro-Forum

Für Zeissianer: Leuchte 30 ist am universalsten!

Eigentlich ist sie ja für eine Halogenlampe 12 V, 30W vorgesehen.

Dankenswerterweise kann man aber einfach ein Türchen öffnen, die Halogenlampe herausnehmen und entweder eine preiswerte Xenonlampe vom KFZ-Bedarf reinstecken. Diese muss bekanntlich in waagerechter Lage betrieben werden und die Leuchte 30 erlaubt das - egal ob man sie hinten am Mikroskop befestigt oder ob sie bei einem Inversmikroskop nach unten strahlt. Das wurde aber an anderer Stelle bereits diskutiert.

Aber LED ist wegen der bequemen Regelmöglichkeit für die Routinearbeit doch die Beleuchtung der Wahl - deshalb der folgende LED-Finger:

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/83844_33512385.jpg)

Gegenüber den Leuchten 60/100 hat die Leuchte 30 nun doch einen Nachteil: Man kann das Leuchtmittel nicht zentrieren.  Die LED (3 A) auf dem Finger ist aber nur mit zwei Polyamid-Unterlagscheiben festgeklemmt und das Zentrieren ist deshalb kein Problem. Wärme ist auch kein Problem, die wird über den Flansch an das Gehäuse abgeleitet.

Wer nun ein besonders buntes Bild fotografieren möchte und deshalb Halogen bevorzugt - kein Problem. Mit zwei Griffen die Halogenlampe wieder eingesetzt, mit weiteren zwei Griffen die Stromversorgung umgestöpselt und los gehts.

Ehre, wem Ehre gebührt - zwar hatte ich mit einem aus Kupfer handgeschnitzten Teil ausprobiert ob das wirklich so geht, aber den Prototyp wollte ich hier lieber nicht zeigen - so habe ich gewartet, bis mir Bernd (Nomarski) etwas fotogeneres gedrechselt hat.

Viele Grüße

Rolf

Hallo Rolf,

welche LED sieht man auf diesem Bild? Die Leuchtfläche scheint ja recht groß zu sein.

Viele Grüße

Gerd

Hallo Rolf,

die Idee stammt von dir, ich habe nur den Träger angefertigt, den Aufbau hast du gemacht.  8)
Sonst hatte ich immer die Leuchte 60 und 100 mit solchen LEDs ausgestattet, aber wenn man wenig Platz hat, dafür so große Stative, dann dürfen eben die Lampenhäuser nicht mehr so groß sein. ;)

Viele Grüße
Bernd

@Gerd:

Es handelt sich um die Cree XM-L T6, weiß, 910 Lumen, bis zu 3 A belastbar. Ich tausche meine weißen LEDs Zug um Zug gegen diese aus - nicht wegen der Lichtstärke, denn die LED ist nicht so viel heller als die 700/1000 mA-Version, sondern wegen des von dir richtig erkannten großen Emitters, der tatsächlich manches Ausleuchtungsproblem gelöst hat, im Gegensatz zu den Leuchtflächen, die aus 4 Emittern zusammengesetzt sind und dann ein Kreuz projizieren.

@Bernd:

Ja, Ideen haben viele - aber die meisten davon scheitern halt mangels vernünftiger Durchführung!


Viele Grüße

Rolf

Hallo Rolf,

schöne Lösung, nur Leuchte 30 ist soooo selten!

Wenn Dir der Sinn nach großem Emitter steht, schau doch mal nach der Seoul P7, der Emitter ist noch ein gutes Stück größer. Zumindest ist die Linse erheblich größer, wenn man die Flächen betrachtet die leuchten, so sind die wohl in etwa gleich groß. Aber da es hier ja um die Ausleuchtung geht, könnte die P7 vielleicht noch ein gleichmäßigeres Licht liefern?


(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/84000_14214551.jpg)

Grüße,
Bastian

Hallo Bastian -

wie schon erwähnt ist es ein Kreuz mit dem breiten Kreuz zwischen den vier Emittern der P7. Das ist breit genug, dass es die Ausleuchtung ohne Mattscheibe ziemlich stört, während die feinen Trennlinien auf dem einen Emitter der Cree gut wegzufokussieren sind.
Dasselbe Problem war bei einigen UV-LEDS die ich mal ausprobiert habe um die teure Nichia zu umschiffen.

Viele Grüße

Rolf

Rolf,
beim erneuten Durchlesen Deines Beitrags sehe ich es auch. Da habe ich wohl nicht genau genug gelesen. Nichts für ungut.

Bastian

Hallo Rolf,

ich will die Qualität der mechnaischen Ausführung des "LED-Halters" für die Zeiss Leuchte 30 in keinster Weise schmälern, aber ich hege die Befürchtung dass die Cree XM-L, wenn sie längere Zeit über 700 mA bestromt wird, ein Kühlungsproblem bekommen dürfte. Hast du mal unter diesen Bedingungen mit einem Infrarotthermometer die Temperatur des LED Halters gemessen? Lt. Datenblatt hat die Cree XM-L bei 120 Grad in der Sperrschicht nur noch 80 % Ihrer Ausgangsleistung. Und wenn der Kühlhalter nur 80 Grad warm wird dann hat die LED garantiert über 120 Grad. Die Folgen für die Lebensdauer und die Farbtempertur sind bei "überhitzen" LEDs erheblich.
Die wärmetechnisch bessere Ankoppelung - bei der man freilich die Versabilität der unterschiedlichen Lichtquellen verliert - ist eine direkte Ankopplung mittels geschraubtem Kühlkörper an Stelle des Hohlspiegels der Leuchte 30. Das ermöglicht nebenbei auch eine ganz einfache Zentrierung in x-y von Aussen. Bei dieser Ankopplungsmethode kann das gesamte Gehäuse der Leuchte 30 als sehr effizienter "Kühlkörper" wirken. Und wenn man mehrere Leuchten 30 sein Eigen nennt ist man hinsichtlich der Lichtquellen auch wieder flexibel ;D.

Grüße

Stephan

Hallo Stephan -

deine Argumente sind durchaus richtig und ich bin mir der Probleme bei der Wärmeableitung auch durchaus bewusst. Ich habe das wegen der Schmiererei noch nicht gemacht aber man könnte die Ableitung noch etwas verbessern, z.B. mit Wärmeleitpaste auf der Auflage - aber den Spiegel würde ich niemals antasten wollen, denn Bastian hat ja schon darauf hingewiesen, dass die Leuchte 30 selten, d.h. recht teuer ist.

Meine Wärmemessung hat sich bisher auf die Fingerrückenmethode beschränkt und der Finger wird tatsächlich so heiß, dass man nicht länger als eine Sekunde dranbleiben möchte.

Allerdings habe ich diese LED auch nur für die Fingerprobe mal mit 3 A betrieben, denn z.B. für die Blaufluoreszenz ist eine blaue LED mit 500 mA immer noch wesentlich ergiebiger als die dicke weiße mit 3000 mA.

Mir geht es einzig um den großen Emitter und die wesentliche Verbesserung der Ausleuchtung.

Viele Grüße

Rolf

PS. Die UV-LED lebt und leuchtet noch!

Hallo Rolf,

ich habe im letzten Jahr einen Thermoelement Messverstärker mit Datenlogger entwickelt, wenn Du willst, kannst ja die Temperatur damit einmal genau vermessen :D ;)

Aber Scherz bei Seite, von diesen Wärmeleitpasten und Klebern halte ich nicht all zu viel. Die Wärmeleitfähigkeit ist i.d.R. um mindestens eine bis zwei 10er Potenzen schlechter als bei den Metallen. Zugegeben Luft ist noch schlechter, aber wenn man die Kontaktflächen der LED und des Kühlkörpers entsprechend fein schleift (FEPA 2000), bzw läppt, ist die Wärmeleitfähigkeit bei Metall auf Metall ziemlich gut....

Deine "geschnizte" Betaversion aus Kupfer dürfte aber auch die Wärme um einiges besser abgeleitet haben: Wärmeleitzahl Aluminium (99,5% Al) 236 Wm^-1K^-1, höher legierte Al-Sorten entsprechend weniger. Kupfer 401 Wm^-1K^-1. Noch besser wäre Silber mit 429 Wm^-1K^-1. Als Vergleich Wärmeleitpaste 4-10 Wm^-1K^-1 und Luft 0.3 Wm^-1K^-1

Vielleicht sollte Bernd mal was aus Cu drehen?

Bastian

ZitatVielleicht sollte Bernd mal was aus Cu drehen?

Warum denn nicht gleich Gold oder Platin? ;D Einen kleinen CPU-Lüfter könnte man übrigens auch noch am oder im Gehäuse unterbringen, der die aufkommende Wärme abbläst. Solche Aufsatzlüfter hat es auf jeden Fall für das Lampenhaus 100 gegeben.

Viele Grüße
Bernd

Bernd,

ZitatWarum denn nicht gleich Gold oder Platin?

weil das eine schlechteren Wärmeleitfähigkeit hat als Silber  ::)
Pt: 71 Wm^-1K^-1, Au: 314 Wm^-1K^-1

Ich denke allerdings schon dass das mit Kupfer etwas bringen sollte.
Bastian

ZitatIch denke allerdings schon dass das mit Kupfer etwas bringen sollte.

Deswegen auch diese Cree mit dem Kupferkern:  ;)

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/84137_7249823.jpg)

Hallo Bernd -

Mattschwarz würde durch Wärmeabstrahlung auch noch was bringen!

Gruß

Rolf

Hallo Rolf,

dann laß uns doch gleich Nägel mit Köpfen machen und noch ein paar Kanäle für das Kühlwasser setzen. Darauf kommt es nun auch nicht mehr an.

Viele Grüße
Bernd

Ich plädiere für einen kleinen Dewar und flüssig Stickstoff Kühlung  :D

Spass beiseite,

es ist primar mal nicht das Material bei dieser Ausführung was die Probleme machen dürfte sondern die Übergänge zum Gehäuse der Lampe. Wenn ich das Bild von Rolf genau ansehe und verstehe wurde der Finger 2-teilig aufgebaut (Dreh und Frästeil). Kritisch sind daher zuerst mal die Übergangsflächen der 3 Komponenten: LED Star Kühlkörper auf Finger - Finger auf runden Sockel und dann noch runder Sockel auf Lampengehäuse. Speziell die letzten beiden werden Probleme machen, der Übergang LED auf Finger weniger. Auch ein Silber Kühlkörper hilft nicht, wenn seine Masse gering ist und am Ende kein Übergang zur Ableitung der Wärme besteht - er wird nur schneller heiß  ;). Insofern habe ich auch bei der gezeigten Lösung für das Lampe 60 Gehäuse von Bernd - so schön und sauber wie sie augeführt ist Bedenken, dass die Wärme unter Vollast der Cree XM-L ausreichend abgeführt wird. Ich habe lange mit wesentlich größeren und sogar schwarz eloxierten Kühlkörpern für das Leuchte 60 Gehäuse experimentiert und solange der Kühlkörper über die original Lampenfassung eingebracht war ist die LED im Dauerbetrieb unter Volllast immer überhitzt. Sogar dann noch, als ich die eigentliche Lampenfassung herausgeschmissen habe und den Kühlkörper direkt in die Lampen-Zentriereinheit über ein Gewinde eingebracht hatte. Bernd weiss sicher genau warum das so ist - er hat die Zentriereinrichtung der Zeiss Leuchte 60 sicherlich schon zerlegt und gereinigt und kennt von diesen Arbeiten her die Übergangsflächen zum Lampengehäuse die nur aus ein paar Stellschrauben und einer schlecht kontaktieren Gleitfläche bestehen. Meine Kühlkörper haben über 300 g Masse und sind thermisch großflächig mit dem Rippengehäuse der Leuchten verbunden und selbst dann wird die Lampe bei einer 11 W LED im mehrstündigen Dauerbetrieb noch über 45 Grad warm. Man verliert bei dieser Lösung die Zentriermöglichkeit, die man aber bei sauberer Ausführung der Drehteile nicht benötigt, aber die LED überhitzt so nicht.
http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=3355.msg20987#msg20987
Vor mehr als 2 Jahren noch mit der Cree MC-E heute mit Cree XM-L oder Luminus LEDs.

Also Vorsicht!

Grüße
Stephan

Stephan,

Zitates ist primar mal nicht das Material bei dieser Ausführung was die Probleme machen dürfte sondern die Übergänge zum Gehäuse der Lampe

das mag für Rolf's Lösung von Bedeutung sein aber lässt sich m.E. nicht so pauschal  für alle Anwendungen in der Mikroskopbeleuchtung sagen: Was die thermischen Übergänge von der Alu LED Fassung zum Stativ und deren respektive Kontaktflächen angeht kann ich Dir folgen. Aber das Ganze stimmt eben nur wenn man "nur" die Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers betrachtet, was ja nur eine von dreien Eigenschaften von Kühlkörpern ist. Man sollte auch erwähnen dass ein großer Teil der Wärme bei passiven Kühlkörpern durch Konvektion abgeführt wird. Der Vollständigkeit halber soll nicht unerwähnt bleiben dass  bei steigenden Temperaturen auch die Wärmeabstrahlung zunehmend eine Rolle spielt, wozu dann auch matte/dunkle/eloxierte Körper einen höheren Emissionsgrad aufweisen als blanke Kühlkörper.
Speziell in Leuchte 60, die ja nicht nur Kühlrippen aufweist, sondern auch Aussparungen um eine Konvektion (Luftzirkulation) zu gewährleisten. Immerhin war da vorher eine 60 W Birne untergebracht, die mindestens 55 W direkt in Wärme umgesetzt hat.
Bernd's Leuchte sollte also gut funktionieren, da ausreichend Luft durch den Kühlkörper streicht. Da ich eine ganz ähnliche Lösung in meiner Leuchte 60 untergebracht habe, die seit etlichen Monaten ganz hervorragend funktioniert bin ich zuversichtlich, dass Bernd's schöne Lampe natürlich auch funktioniert.

Herzlich,
Bastian

Hallo,

da sich meine arme LED leider nicht selbst verteidigen kann, werde ich es für sie tun. Die LED ist sehr leistungsstark, strahlt mit einer hohen Lichtintensität und kann mit einem maximalen Strom von 3Ampere betrieben werden. Unter Vollast betrieben, sei es mal dahingestellt, ob ausreichend gekühlt oder nicht, ist die Lichtensität viel zu stark, um damit Mikrosopieren zu können. Im Hellfeld sowieso, selbst bei den lichtschluckenden Kontrastverfahren kommt man mit viel weniger aus. Wenn ich diese LED nur mit einigen hundert Milliampere betreibe, reicht mir das völlg. So drehe ich die LED je nach Kontrastverfahren maximal bis zur halben Last auf. Und wenn es mal wirklich eng wird, kann ich sie auch zumindest kurzzeitig mit Vollast fahren, habe dabei aber immer festgestellt, daß es visuell zumindest keinen wesentlichen Helligkeitsgewinn eingebracht hat.
So betreibe ich diese LED schon seit Monaten ohne Ausfälle. Sollte es irgendwann tatsächlich dazu kommen, dann sind zwei Kabel abzulöten und zwei Schrauben zu lösen. Und die LED als Ersatz kostet weniger als 10 Euro.
Außerdem liegt wie schon paarmal erwähnt der Vorteil weniger in der Lichtintensität, sondern viel mehr in der Größe des Emitters, was für die Ausleuchtung der Kondensorpupille eben von Vorteil ist, um eine höhere Auflösung zu erzielen.
Desweiteren sollte man also erstmal abwarten, wie lange es dauern wird, bis Rolf seine LED auswechseln muß, bevor man mit seinem Mikroskop ins Kühlhaus umziehen muß. ;D

Viele Grüße
Bernd

P.S.: Bastian, Danke für den Beistand! :)

Hallo Bastian,

ich darf deine Werte zitieren:

Zitat von: Bastian in Januar 27, 2012, 22:38:01 NACHMITTAGS


und Luft 0.3 Wm^-1K^-1

Bastian

400 zu 0,3 das sind deutlich mehr als 3 Zehnerpotenzen da wird sogar der Physiker hellhörig  ::)
Konvektion hilft solange sie nicht Lüfterunterstützt abläuft in diesen Dimensionen praktisch gar nicht. Da kann man noch so viele Kühlrippen reindrehen. (Ich spreche aus eigener Erfahrung).
Aber bevor wir lange rumdiskutieren: messt doch einfach mal am Kühlkörper bei 700 mA LED Strom nach 1 h Betrieb nach.
Bernd, ich weiss dass 40 mA locker für alle Hellfelddurchlichtanwendungen ausreichen, aber ich kenne auch Leute, die Ihr Mikroskop im Auflicht betreiben und den ganzen Tag die Beleuchtung im oberen Bereich fahren. Und wenn eine LED 3 A bestromt werden kann, dann kenne ich genügend Leute die das auch machen.
Schade, ich wollte nur eine Warnung aussprechen.
Werde mich also zukünftig mit weiteren Kommentaren zurückhalten.

Stephan

ZitatBernd, ich weiss dass 40 mA locker für alle Hellfelddurchlichtanwendungen ausreichen, aber ich kenne auch Leute, die Ihr Mikroskop im Auflicht betreiben und den ganzen Tag die Beleuchtung im oberen Bereich fahren. Und wenn eine LED 3 A bestromt werden kann, dann kenne ich genügend Leute die das auch machen.

Dann sollen sich diese Leute doch ganz einfach eine Leuchte 100 kaufen, die ist auf dem Gebrauchtmarkt ofters und daher auch günstiger zu kriegen. Außerdem läßt sich dort auch viel problemloser ein fetter Kühlblock unterbringen, ohne daß man dazu den Spiegel ausbauen muß. Auch diese Lösung habe ich schon realisiert.

Viele Grüße
Bernd

Stephan,

Zitat400 zu 0,3 das sind deutlich mehr als 3 Zehnerpotenzen da wird soger der Physiker hellhörig

Ja, das hoffe ich, und ich hoffe er denkt auch bis zu Ende ;) denn das bezieht sich auf das  Vermögen stehender Luft Wärme zu leiten. Was glaubst Du wohl warum die ganzen Dämmstoffe so gut funktionieren? Stehende Luft!! Aber da dies bei der Leuchte 60 nicht der Fall ist (Schlitze im Gehäuse) funktioniert die Konvektion wohl schon ganz gut. Wenn dem nicht so wäre hätten doch die Zeiss Ingenieure damals nicht so ein Lampenhaus entwickelt? Ich wiederhole 55W Wärmeleistung sind abzuführen, und dass wie Du selber schreibst  nicht über genügend thermische Kontaktflächen verfügt um eine Wärmeableitung sinnvoll zu gestalten:

Zitat...die Übergangsflächen zum Lampengehäuse die nur aus ein paar Stellschrauben und einer schlecht kontaktieren Gleitfläche bestehen.

Bleibt also Konvektion und Wärmestrahlung übrig. Würde Konvektion und Wärmestrahlung nicht funktionieren (siehe Wärmeleitkoeffizient Luft) was Du ja implizierst, dürfte das Gehäuse doch auch nicht warm werden?

ZitatAber bevor wir lange rumdiskutieren: messt doch einfach mal am Kühlkörper bei 700 mA LED Strom nach 1 h Betrieb nach.

Das ist eine hervorragende Idee, daran werde ich mich mal machen und dann ein paar Temperaturprofile zeichnen. Dann hätte man doch eine tolle Grundlage weiter zu diskutieren und Lösungen zu finden, die den Mikroskopiker weiter bringen, anstatt im Trüben der Spekulation herum zu fischen. Das soll übrigens nicht heißen, dass ich Deine Versuchsreihen gering schätze. Das Deine LED Kühlkörper nur 45 ºC nach 1 h bei 700 mA Stromaufnahme haben ist eine gute Leistung, da laufen die meisten LED's ja noch mit 95 % der

ZitatSchade, ich wollte nur eine Warnung aussprechen.
Werde mich also zukünftig mit weiteren Kommentaren zurückhalten.

Den ersten Satz verstehe ich, und ich danke Dir für die Warnung. Ich dachte das Forum sei zum Diskutieren da? Den zweiten Satz verstehe ich allerdings nicht  ??? und es wäre schade wenn Du Dich zurück halten würdest. Warum denn? Ich schätze Deine Erfahrungen im Bereich der LED Lösungen jedenfalls sehr. Wie zum Beispiel den Thread gestern über das Leitz.

Herzlich,
Bastian

Hallo Stephan -

ich fände es schade, wenn der Disput jetzt hier unterbrochen würde, denn wir haben zu der Materie im Forum in letzer Zeit keine so verständliche Sammlung an Grundlagen und Erfahrungen aus unterschiedlichsten Perspektiven zusammenbekommen.

Es ist natürlich ein Unterschied ob man für sich selbst was zusammen pfriemelt und deshalb die Schwächen der Konstruktion kennt oder für Fremdanwender,  die glauben, dass eine LED eine "kalte" Lichtquelle sei. Nun weiß aber schließlich auch nicht jede Hausfrau, dass sie ein normales Rührgerät im schweren Teig nicht länger als 5-10 min mit voller Pulle laufen lassen darf.

Manch witzige Bemerkung bringt einen ja erst auf die richtigen Ideen! Ein Problem ist z.B., dass sich manche für ihre 30- bis 60-jährigen Mikroskope die Justierbarkeit der Lichtquelle noch erhalten möchten, um eventuell einen Zentrierfehler an anderer Stelle ausgleichen zu könne. "Um einen Bug herumprogrammieren" nannte man das im Assemblerzeitalter  ;D.

Bei der Anmerkung "flüssiger Stickstoff" fiel mir z.B. ein, dass ich vor gefühlten 100 Jahren mal mittels einer dicken, flexiblen Kupferlitze die Kälte aus einem Dewar mit flüssigem Stickstoff zur schockgefrosteten Probe in die Kammer eines Zeiss-DSM-Rastermikroskops geleitet habe, was dann einige Minuten Untersuchung eines pilzbefallenen Blattstückchens ohne Zusammenbruch des Vakuums erlaubte.

Genau so könnte man z.B. die Wärme von einem beweglichen LED-TRäger an einen massiven Wärmesink bringen.

Weiterhin fiel mir ein, dass die Computerkonstrukteure mit sehr effizienten flexiblen Miniaturkühlungen auf Flüssigkeitsbasis (niedrig schmelzende Legierungen) schon viel weiter sind.  Da ich früher mal damit beschäftigt war in einem Messgerät etwa 150 W Verlustleistung von einem 50 x 50 mm großen Peltierelement  abzuführen weiß ich wohl, dass man alle Versuche mit Luftkühlung in diesem Zusammenhang vergessen kann, zumindest vom Raumbedarf her.

Immerhin ist meine Neugier angeregt und ich werde mal ein Infrarotthermometer organisieren um die Fingerrückenprobe auf exakte Grundlagen stellen zu können!

Viele Grüße

Rolf

Ich neige auch dazu, die Argumente von Herrn Hiller hinsichtlich der Konvektion ernst zu nehmen, schließlich geht es doch nicht um die abgeführte Wärme, sondern darum ob wir die Sperrschichttemperatur überschreiten. Oder geht es nicht mehr um Physik, sondern ums Rechthaben?
Werner Jülich

Immer Wärmeleitpaste verwenden!!

Bei einer Paste mit 4 W / m x K sind das bei 0,1 mm Schichtdicke (0,0001 m) 40000W/K, die Leistung wird also praktisch widerstandslos ins Metall weitergegeben, und zwar über die GANZE Fläche. Beim Zusammenschrauben zweier Metallflächen (Ebenen) erfolgt die verlustlose Leitung nur über die drei Berührungspunkte zweier Ebenen, die Restfläche ist Luftisoliert. Bevor ich die Flächen stundenlang feinstläppe (wie bei Endmaßen) nehme ich doch lieber die Paste, die den Rest ausfüllt.

Ein Fall aus der Praxis: Bei einem Spektralphotometer mit Schrittmotorantrieb erfolgte die Wellenlängeneinstellung falsch, das Gerät war also unbrauchbar. Eine Messung bei betriebswarmen Gerät ergab fehlende oder zu kleine Impulse am Motor, er drehte nicht weiter. Die Leitpaste zwischen den Motor-Transistoren und dem großen Kühlkörper war ausgetrocknet, zu sparsam aufgebracht und somit wirkungslos. Die Leistungstransistoren waren aber nicht defekt. Deren Neumontage mit frischer Leitpaste beseitigte den Fehler, das Gerät lief wieder tadellos und der Kunde war zufrieden. Die Reparatur erfolgte also durch "baazen" (war ja auch in München).

Ich hätte vorher nie gedacht, daß fehlerhafte Leitpaste solche Fehlfunktionen verursachen kann!

Die Paste mit 10W/mK besteht aus Berylliumoxid, das aber wegen seiner Giftigkeit heute nicht mehr im Handel sein darf. Ich habe mich deshalb immer erfolgreich zurückgehalten, alte Transistoren oder Kühlkörper abzuschlecken.

Der beste Wärmeleiter ist immer noch eine "heatpipe", viel besser als Silber. Zu finden in defekten Notebooks; sie ist sogar in Grenzen nachbiegbar. Hatte ich mir schon überlegt, wird ab einer 10-W-LED interessant. Der Selbstbau einer funktionierenden  heatpipe ist aber zu kniifflig.

Viele Grüße   -   Werner

Zitat von: Werner in Januar 28, 2012, 12:57:10 NACHMITTAGS
Immer Wärmeleitpaste verwenden!!

Bei einer Paste mit 4 W / m x K sind das bei 0,1 mm Schichtdicke (0,0001 m) 40000W/K, die Leistung wird also praktisch widerstandslos ins Metall weitergegeben, und zwar über die GANZE Fläche.

Haaaa...lt Werner,

so geht das natürlich nicht, das ist natürlich nur die Wärmeleitfähigkeit oder Wärmeleitzahl

für die abgeleitete Wärmeleistung muss du natürlich auch die Fläche berücksichtigen

und es gilt die Formel: Wärmeleistung = Wärmeleitfähigkeit * Fläche/Schichtdicke*Temperaturdifferenz.

Wenn du in deinem obigen Beispiel also die Schichtdicke in m einsetzt musst die Fläche von z.B. 1 Quadratzentimeter also 0,0001 Quadratmeter auch berücksichtigen und es ergibt sich "nur" noch ein zehntausendstel deines errechneten Wertes nämlich 4W/K was natürlich immer noch locker ausreicht.

Aber auch für einen Luftspalt von 0,1 mm würde es bei einer Starplatine noch locker ausreichen.  ;)

Gruss
Wilfried

Hallo,

ZitatDie Paste mit 10W/mK besteht aus Berylliumoxid, das aber wegen seiner Giftigkeit heute nicht mehr im Handel sein darf. Ich habe mich deshalb immer erfolgreich zurückgehalten, alte Transistoren oder Kühlkörper abzuschlecken.

Als Alternative könnte man aber Montagepaste für Heizpatronen verwenden. Diese gibt es noch und ich verwende sie gelegentlich. Auch sie stellt den verbesserten Kontakt zur Wärmeübertragung zwischen der Heizpatrone und dem Heizblock her.

Viele Grüße
Bernd

Danke Wilfried!

Ist natürlich so richtig, die 1/Meter sind ja durch Kürzen von Meter/Quadratmeter entstanden...
Entweder lag mein Fehler an der Eile oder am Restalkohol...

Viele Grüße   -   Werner

P.S. 

Muss nicht unbedingt Berylliumoxid sein, Graphit-Wärmeleitpaste kommt sogar auf 10.5 W/mK:
https://www.distrelec.ch/graphit-w%C3%A4rmeleitpaste-mit-hoher-w%C3%A4rmeleitf%C3%A4higkeit/fischer-elektronik/wlpg

Gruss,
Stefan

Über den Einfluss von Schmieren und Salben beim Aufgehen psychischer und physischer Lichter

von

PHYLLOXER A. REBLAUS

Einleitung

wie im thread irgendwo versprochen wurde die subjektive Temperaturmessung durch Wange (Babyfläschchen) und Fingerrücken (LED-Träger) durch ein Thermometer ersetzt.

Material und Methoden

Nachdem für Infrarotthermometer mit einem sehr kleine Messfleck keine Drittmittel eingeworben werden konnten, wurde ein 15 mm tiefes 3mm Loch in die diversen LED-Träger gebohrt (unter der LED-Platine) und mit Wärmeleitpaste gefüllt. Dort wurde die Spitze eines  Küchen/Bratenthermometers (ALDI) gesteckt und die Geschichte mit 3000 mA einige Stunden betrieben.

Ergebnis

1. Wenn der Eingangs beschriebene LED-Finger ohne besondere Vorkehrungen in die Leuchte 30 gesteckt wird, erreicht er mit einer 3000 mA Cree bei voller Belastung nach ca. 30 min knapp 80 Grad C. Insofern sind die Bedenken von Stephan Hiller richtig, dass in der LED selbst über 120 Grad erreicht werden könnten, was ihre Lebensdauer vermindert, weil die im Datenblatt angegebenen Grenztemperatur von 150 Grad natürlich kurz vor dem Exitus steht.

2. Wenn der Kragen des Fingers bzw. dessen  Sitz in der Leuchte 30 ohne besondere Bearbeitung mit Wärmeleitpaste eingeschmiert werden, bleibt die Temperatur des Fingers unter der Starplatine unter 60 Grad - interessanterweise wird durch Befühlen des Leuchtengehäuses ebenfalls deutlich, dass in dieses mehr Wärme übertragen wird. Es fühlt sich deutlich wärmer an als in Versuch 1.

Diskussion

Schon im Datenblatt wird empfohlen, die CREE XML 3000 zwecks Erreichung maximaler Lebensdauer nur mit 1500 mA zu betreiben, ohne dass dabei die Temperatur diskutiert wird. Wie in anderer Stelle erwähnt, ist diese LED hauptsächlich wegen ihres großen, homogenen Emitters interessant.
Allerdings soll für Sonderfälle ein Betrieb an der Leistungsgrenze möglich sein bzw. unter gewissen Umständen ist einzukalkulieren, dass das Abschalten des Mikroskops zu Feierabend vergessen wird - dem Autor würde das natürlich niiiiiiieeeeee passieren.
Falls dies aber Anderen mal passieren sollte ist es beruhigend, dass auch bei voller Belastung die Lebensdauer der LED nur wenig abnimmt -  wenn man die WLP nicht vergessen hat.

Zusammenfassung

Schmieren und Salben hilft allenthalben

Literatur

Es ist alles nur geklaut

Hallo liebe LED-Diskutanten,
Noch auf Seite 1 dieses Threads, wollte ich eigentlich grad ganz spontan zu Bernd's Vorschlag

Zitatdann laß uns doch gleich Nägel mit Köpfen machen und noch ein paar Kanäle für das Kühlwasser setzen. Darauf kommt es nun auch nicht mehr an.

etwas schreiben, da zeigte mir der Editor, dass der Thread ja schon viel länger geworden ist.
Rolf, mein Zwerchfell bedankt sich sehr herzlich für Deinen wunderbaren Artikel  ;D
Ich habe ja von Physik leider nicht so sehr viel Ahnung (eigentlich gar keine ...), habe aber etwas getan,
was ich in der ganzen Diskussion ein bisschen vermisst habe. Nämlich zunächst einmal Temperaturen
gemessen. Zwar nicht mit einem Bratenthermometer von Aldi, sondern mit einem Digi-Labortemperaturfühler mit
Meßbereich -10°C bis +120°C (es lag grad kein anderer in der Schublade). Dessen Meßfühler selbst ist 150mm
lang (4,5 mm Durchmeser) und an der eigentlichen Meßspitze bei 15 mm Länge auf 2,2 mm abgestuft.
OK, ich habe nicht gegen ein amtl. geeichtes Thermometer kreuzvalidiert, man möge mir diesen greusslichen
Fauxpas einmal durchgehen lassen.
Meßort war eine Bohrung im Kühlkörper für eine LED (CREE, 3000 mA), den mir unser Bernd mal für das Gehäuse der
Leuchte HBO 50 gebaut hat. Die Bohrung ist so ausgeführt, dass der Meßfühler im Abstand von 2mm direkt hinter der
LED, die zusammen mit Wärmeleitpaste auf dem AL-Block befestigt ist, die Umgebungstemperatur des Al aufnehmen
kann. Auch die Spitze des Meßfühlers badete übrigens in Wärmeleitpaste.
Ergebnisse:
1.) 5 h Mikroskopie bei visuell gut erträglicher Hellfeld-Einstellung (das sind bei mir max. 700 mA): 31.0 °C
2.) 2 h DIC (1100 mA): 38.2 °C
3.) 3 h AL-Fluo (1600 mA): 44.5 °C
Klar, direkt an der LED konnte ich nicht messen, ich habe sie auch nicht bis an die 'Kante des Erlaubten' gefahren,
aber nach einem Jahr lebt diese LED immer noch und die Belichtungszeiten haben sich nicht wesentlich geändert.
Letzteres lässt den vorsichtigen Schluss zu, dass die LED auch nicht wesentlich an ihrer Leistungsfähigkeit verloren hat.
Was ich nun Bernd zu den 'paar Kanälen für das Kühlwasser' schreiben wollte?
"Lieber Bernd, Dein neues Universal bietet ja in dessen Stativkörper auch genügend Platz für die dann notwendig
werdende Umwälzpumpe nebst Wassertank und Peltier-Element zur Wärmeabfuhr.. ;D"
Schönes Wochenende!
Viele Grüße
Joachim

Werter Joachim,

ZitatWas ich nun Bernd zu den 'paar Kanälen für das Kühlwasser' schreiben wollte?
"Lieber Bernd, Dein neues Universal bietet ja in dessen Stativkörper auch genügend Platz für die dann notwendig
werdende Umwälzpumpe nebst Wassertank und Peltier-Element zur Wärmeabfuhr.. Grinsend"

dem kann ich nur zustimmen. Beim Junior hingegen sehe ich allerdings ein wenig schwarz. Ob das an der Lackierung liegt? ;D

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/86457_28293872.jpg)

Hallo Joachim -

warum hast Du Deine Messungen nicht konsequent weitergeführt?
Aus der Kennlinie der LED habe ich mal die von ihr bei verschiedenen Strömen konsumierte Leistung entnommmen:

700mA = 2,0 W = 31 Grad
1100mA = 3,3 W = 38 Grad
1600 mA = 5,0 W = 45 Grad
3000 mA = 9,9 W = ??

Interessant wäre schon die Temperatur bei 3000 mA Dauerlast.

Zwar nehme ich an, dass es auch nicht mehr als die von mir gemessenen 60 Grad ergibt, aber (wie Du richtig bemerkt hast): Vermuten ist gut, Messen ist besser.

Auf den üblichen Spruch, Messen betreffend, will ich hier verzichten  ;).


Gut mess!

Rolf

Hallo Rolf,
ich kann leider nur drei Gründe angeben, warum meine Meßreihe nicht konsequent ist.
a)
Mir ging es um Praktikabilität. Bei Voll-Last, also 3A resp. 9,9 W schaue *ich* jedenfalls
nicht gern in die Okulare.
b)
"Wollen hätt' ich schon können. Aber dürfen hab' ich mich nicht getraut."
Will sagen, ich habe die Endbelastung ausgelassen, weil ich (damals) vorsichtig war, da mir zum
Zeitpunkt der Messung zu wenig Erfahrungswerte zu diesen 'dicken' LEDs vorlagen.
c)
(Hauptgrund) Bin ich mich Mensch oberfaules....
Also:
werde ich bei Gelegenheit die noch fehlende Messung nachholen.
(Wenn's denn von Interesse ist).
Wie sagte Peter-h in einem anderen Techno-Thread ganz richtig-ironisch?

Zitat... das Forum gähnt schon.

Viele Grüße
Joachim

Zitat...und noch ein paar Kanäle für das Kühlwasser setzen.

Hallo Bernd,
nicht Wasser. In einer bublatschen Wissenschaftssendung im Fernsehen wurde mal eine kleine Kugel gezeigt, die sich infolge Anlegens einer Spannung augenblicklich mit Reif überzog. Will sagen, der Kühleffekt war beeindruckend. Wahrscheinlich beruhte er auf Peltier, aber sowas wäre doch für LED-Kühlung geeignet, oder? Habe allerdings keinen Überschlag der Wärme/Kälte- Bilanz gemacht.
Gruß - EFH

Hallo EFH -

hier eine erste Überschlagsrechnung:

Bei Nutzung des Peltierprinzips muss man für jedes Watt Kälteleistung zusätzlich noch ein Watt für die ohmsche Verlustleistung abtransportieren, d.h. die gekühlte Beleuchtung braucht doppelt so viel Strom wie nötig und entweder noch einen großen Rippenkühlkörper mit Gebläse (der hätte natürlich in Bernds Universal noch Platz) oder gleich einen Anschluss an die Wasserleitung.

Dann lieber etwas mehr Wärmeleitpaste  ;D.

Gruß

Rolf

Danke Rolf,
ich erinnere mich, beim Zuschauen der Sendung damals nicht der einzige Verblüffte gewesen zu sein, denn ein Raunen der Vorortzeugen verriet das.
Gruß - EFH

Hallo Rolf,

ich war so frech und habe aus den 3 Punkten rechnen lassen  ;) Mathematiker mögen mir verzeihen, dass ich so weit extrapoliere  :o , aber es sieht doch recht plausibel aus. Anfangstemp. 22°C könnte stimmen. Damit wären es schon 4 Punkte. Für 10Watt sind es vermutlich Werte zwischen 60°C und 70°C.

(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/86470_30738491.jpg)

Gruß
Peter

Hallo,
ich habe das jetzt für meine LED's ordentlich vermessen. Hier kann man das nachlesen: http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=11980.0

Herzlich,
Bastian