Hallo,
Ich habe versucht eine LED Beleuchtung fuer mein PZO Biolar zu bauen und habe eine befriedigende Loesung gefunden; der Thread findet sich hier: https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=11584.30
Noch nicht geloest habe ich das Problem der Kuehlung der LED. Ich moechte gern die Lampenfassung des Biolar behalten, da sich diese hervorragend zentrieren laesst (Abbildung 3). Allerdings bedeutet das, dass der Kuehlkoerper recht klein ausfaellt. Bei den meisten Loesungen die hier im Forum vorgestellt werden ist der Kuehlkoerper (aus gutem Grund) sehr gross dimensioniert. Sicher setzt die Physik hier Grenzen - aber wie klein koennte man den Kuehlkoerper dimensionieren?
Hier mein derzeitiger Aufbau: Die Originallampe ist eine Osram 8018 Niedervoltlampe mit BA15d Anschluss.
Fuer meinen Selbstbau habe ich einen BA15d zu G4 Adapter als Sockel verwendet (Abbildung 1).
Darauf habe ich mit Silikon einen Aluminium-Kuehlkoerper (14x14x14 mm; http://www.conrad-uk.com/ce/en/product/181178/SINK-ICK-PGA-6X6X14) geklebt.
Der LED Chip (Cree XR-E) wurde mit waermeleitendem, elektrisch isolierendem Kleber oben auf den Kuehlkoerper geklebt (nicht ideal; ich hatte nicht gewusst, dass der LED Chip auf der Rueckseite auch elektrische Kontakte hat; naechstes Mal werde ich eine LED nehmen, die schon auf einem PCB vormontiert ist).
Der elektrische Kontakt zum G4 Adapter ist ueber Kupferkabel (Abbildung 2).
Das Ganze hat fast die gleiche Bauhoehe wie die Osram-Lampe und passt problemlos ins Mikroskop. Das Problem ist, dass ich die LED nicht bei annaeherd maximaler Helligkeit betreiben kann (beim DIC mit 100x Objektiv ist es noch zu dunkel). Bei der von mir verwendeten Schaltung bleibt der Kuehlkoerper bei 170mA Strom (5V; https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=11584.30) noch kalt (<30 Grad); bei 5V 250mA erreicht die Temperatur 55-60 Grad und damit wohl das Maximum fuer den Dauerbetrieb.
Meine Frage:
Hat jemand eine Idee wie ich einen effektiveren Kuehlkoerper in die vorhandene BA15d-Lampenfassung einbauen koennte?
Zum einen koennte man sicher noch die Groesse des Aluminium-Kuehlkoerpers erhoehen. Zum anderen koennte man vielleicht fuer eine bessere Ableitung der Waerme durch die Kupferkabel in die Lampenfassung sorgen (dickere Leitungen?).
Hinweise auf kaeufliche LED-Fassungen oder Kuehlkoerper waeren besonders willkommen. Das wuerde sicher auch anderen helfen, die ihre Niedervoltlampen austauschen moechten.
Mit freundlichen Gruessen,
Jon
Abbildung 1: Osram Lampe und LED Selbstbau
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/91194_30723592.jpg)
Abbildung 2: LED
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/91194_51707739.jpg)
Abbildung 3: PZO Lampenfassung
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/91194_39642524.jpg)
Hallo Jon,
Dein Wald ist groß und birgt viele Problembäume ;D
Zu Deinem Bild 3: Du zeigst eine Steckfassung aus Al, vorn ist ein Bajonett dran für
die Osram, hinten ein Kunststoff-Kragen als Anschlag (?), dann noch ein leicht
konisch ausgeführtes Teil sowie Stromkabel.
Wenn die gezeigte Steckfassung inkl. Osram als Ganzes irgendwo hineingesteckt und erst
dann durch m.o.w. sinnhafte Stellschrauben justiert wird, dann ist es einfach.
Es ist ein Vollkörper aus Aluminium zu drehen, welcher in der Form in etwa der von
Dir in Bild 3 gezeigten Zusammenstellung Osram+Steckfassung+Kunststoffkragen+konisches
Teil MINUS Seithöhe Deiner LED entspricht.
Solch ein Vollkörper birgt genug Potenzial, um die erzeugte Wärme abzuleiten.
Anschliessend braucht es eine gescheite Befestigung der LED inkl. Wärmeleitpaste vorn
auf dem neuen Vollkörper, zwei Längsnuten für die beiden Kabel. anschliessend zwei
Bohrungen, um die Kabel sinnvoll aus der Angelegenheit heraus zu führen.
Alternativ wäre das Modell einer Osram (ebenfalls minus Seithöhe der LED) anzudenken,
die in das Originalbajonett Deiner Steckfassung kraft- und thermoleitschlüssig einrastet.
Den, der sowas nahezu aus dem Stand machen kann, kennst Du schon ;D ;D
(nein, ich beziehe keine Provosion von ihm, und verheiratet bin ich mit ihm auch nicht ;) )
Gruß
Joachim
Hallo Jon,
solche Kühlkörper sind schon von einigen Kollegen im Forum gebaut worden. Dann brauchst Du sie nur noch einstecken.
Das Bild steht nur stellvertretend für die vielen Lösungen.
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/91205_67090807.jpg)
Bastian
Hallo,
@Bastian
Vielen Dank fuer den Hinweis! Ich habe den Thread wiedergefunden: https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=10976.0
@Joachim
Hier mal eine Vorstellung der Biolar-Lampenfassung. Der mechanische Aufbau ist so schlicht wie genial.
Bild 4: Vorderseite mit den beiden Polen (Metallschlifte innen) der BA15d Fassung. Danke fuer den Hinweis auf die Ableitung durch die Fassung. Der auessere Kragen der Fassung ist aus Metall und wuerde sich hervorragend zur Waermeableitung eignen. Da koennte ich ansetzen.
Bild 5: Zerlegt. Der gesammte Traeger wird in das Leuchtrohr des Biolar von hinten eingefuehrt. Der auessere Messingzylinder hat eine kleine Spange ausgeschnitten mit der der Traeger im Leuchtrohr fixiert wird. Innen liegt ein Federmechanismus der den innersten Zylinder zentriert wenn man von aussen entsprechend einwirkt. Keine Stellschrauben. Ein einfacher Aluzylinder kann also den Traeger nicht ohne weiteres ersetzen.
Allerdings ist auch kein Platz um zB die Stromleitungen aussen am Leuchtrohr zu verlegen. Deshalb mein Wunsch nur die Osram Gluehlampe auszuwechseln. Die elektrischen Kontakte sollten beibehalten werden.
Bild 4:
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/91219_66368538.jpg)
Bild 5:
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/91219_36755520.jpg)
Diese Bastelloesung sieht nachvollziehbar aus:
http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/indexmag.html?http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artaug10/msr-lamps.html
Ich wuerde die alte Fassung meiner BA15d Osram benutzen um den elektrischen Kontakt herzustellen. Waermeableitung erfolgt ueber die Metallfassung des Osram-Sockels auf die Biolar-Fassung.
Was mir also fehlt ist ein (zylindrischer) Kuehlkoerper etwa der gleichen Groesse wie die Osram (2,5cm x 2 cm) mit glatter Vorderseite um die LED aufzukleben. Auf der Website oben wurde ein Stueck Blech genommen - ich weiss nicht ob das gross genug fuer eine 3W LED waere. Kennt jemand eine kommerzielle Quelle fuer einen geeigneten Kuehlkoerper (zylindrisch, etwa 2 cm Durchmesser)? Schwarzes Aluminium ist nicht schlecht, den koennte man mit Waermeleitkleber am Sockel befestigen. Kupfer oder Messing koennte man sogar festloeten.
Beste Gruesse,
Jon
Hallo Jon,
ich würde mich an deiner Stelle mal an den Klaus Herrmann wenden. Der kennt sich mit solchen Sachen aus und kann dir bestimmt helfen. ;)
Viele Grüße
Bernd
Hallo Jon,
bevor Du nun wieder einen neuen Problem-Baum anschleppst... ;D
sei doch bitte so nett und gib kund, was Du denn (so ungefähr) ausgeben
möchtest.
Dein angedachter Ersatz für die Narva/Osram hat ja gut 8cm3
Masse, muss aber noch für die Zuleitungen zwei mal durchbohrt und es
müssen zwei isolierte Kontaktpunkte an der Unterseite eingebracht werden.
Ob das verbleibende bisschen Al dann noch ausreicht?
Nach wie vor bin ich der Meinung, dass ein Vollkörper wie beschrieben
einfacher wäre. Eventuell notwendige Zentrierarbeiten lassen sich einmalig sehr
leicht an der LED vornehmen, danach dürftest Du so für 5000 h Ruhe haben,
bestimmungsgemässe Strom- und Spannungsversorgung vorausgesetzt.
Gruß
Joachim
Guten Morgen Jon
Bitte bedenke, es ist die Fläche an der die Wärme abgegeben werden kann und nicht die Masse die das Problem beim Kühlkörper löst. Voraussetzung ist natürlich einen Verteilung der Wärme zu den Oberflächen mit einem möglichst geringen Wärmewiderstand ...
Liebe Grüße aus Wien
Gerhard
Moin,
ZitatDein angedachter Ersatz für die Narva/Osram hat ja gut 8cm3
Masse, muss aber noch für die Zuleitungen zwei mal durchbohrt und es
müssen zwei isolierte Kontaktpunkte an der Unterseite eingebracht werden.
Ob das verbleibende bisschen Al dann noch ausreicht?
Nach wie vor bin ich der Meinung, dass ein Vollkörper wie beschrieben
einfacher wäre. Eventuell notwendige Zentrierarbeiten lassen sich einmalig sehr
leicht an der LED vornehmen, danach dürftest Du so für 5000 h Ruhe haben,
bestimmungsgemässe Strom- und Spannungsversorgung vorausgesetzt.
Dem muß ich nun mehr oder weniger beipflichten, besonders wenn dann auch mal für längere Zeit mit höhrerer Lichtintensität gearbeitet werden soll, um mal zu untersuchen, wie kurz man mit der Kamera oben dran dann so belichten kann. Das Auswechseln einer überhitzten LED dauert dann jedenfalls erfahrungsgemäß länger als eine tausendstel Sekunde.
Und ich denke auch, daß man in dem Fall auf die Zentriermöglichkeit der Originalfassung verzichten kann, wenn man die LED mittig am Ersatz-Alukolben befestigt.
Viele Grüße
Bernd
Hallo,
Vielen Dank fuer Eure Hinweise!
Der derzeitige Kuehlkoerper (gekauft fuer 80 Cent) kuehlt muehelos die LED wenn sie mit etwa 0.5 - 1W getrieben wird - ausreichend fuer Hellfeld und Phasenkontrast. Aber wie Ihr schon sagt, brauche ich fuer den 3W-Betrieb deutlich mehr Oberflaeche als jetzt. Ein Vollkoerper waere natuerlich ideal aber der Zentralzylinder der derzeitigen Fassung ist so komplex aufgebaut, dass ich einen Alu-Drehkoerper aus Kostengruenden im Moment noch nicht in Erwaegung ziehe. Dazu muss ich erst mit meinem Selbstbau scheitern. Ich hoffe ich zeige mich nicht als zu beratungsresistent!
Mein naechster Versuch wird deshalb ein Kuehlkoerper angeklebt an eine Osram-Basis, in der Hoffung, dass genug Waerme ueber den Lampensockel abgeleitet werden kann. Dies ist der einzige passende Kuehlkoerper den ich bisher finden konnte: http://www.led-tech.de/de/High-Power-Zubehoer/Kuehlkoerper/Massiver-Alu-Kuehlkoerper-fuer-LT-662-LT-888_106_114.html
P.S. Was denkt Ihr ueber meine Wahl der Cree XR-E als LED (http://www.led-tech.de/de/High-Power-LEDs-Cree/CREE-XR-Serie/CREE-XR-E-7090-Q5-Emitter-LT-1144_120_77.html) ? Gibt es eine bessere Wahl fuer eine 3W LED?
Mit freundlichen Gruessen,
Jon
Hallo Jon,
das sieht doch gut aus. Einzig die Ableitung der Wärme vom Alu-Kühlkörper zur Fassung, und noch (viel schlechter) von der Fassung zum Lampengehäuse bereitet mir etwas Sorgen. Allerdings nicht so viele, als dass man das nicht einfach ausprobieren sollte. Bei einer 3W LED, sollte das im Rahmen bleiben. Du kannst ja mal die LED auf den (gekürzten) Kühlkörper befestigen (mit Wärmeleitpaste/Kleber) und die LED unter Vollast eine Stunde laufen lassen. Dann hast du zumindest einen schnell&dreckig Test gemacht, und weißt ob Du Dir den weiteren Umbau antun sollst oder nicht.
Vielleicht hast Du ja noch irgendwo ein Digitalthermometer, dann könntest du mal die Platine neben dem Emitter messen, und aus dem Datenblatt der LED die Effizienz ableiten.
Zur LED selber kann ich nicht viel sagen, da ich diese noch nicht verbaut habe. Aber das Licht wird eher auf der kalten Seite sein...
Viel Spaß,
Bastian
Hallo Jon,
ZitatMein naechster Versuch wird deshalb ein Kuehlkoerper angeklebt an eine Osram-Basis, in der Hoffung, dass genug Waerme ueber den Lampensockel abgeleitet werden kann. Dies ist der einzige passende Kuehlkoerper den ich bisher finden konnte: http://www.led-tech.de/de...T-662-LT-888_106_114.html
Kein schlechter Ansatz, aber beim Übergang in den Lampensockel, aus dem der Glaskolben entfernt wurde, müßte der Querschnitt dann wieder rund sein anstatt so Sternförmig, um den flächigen Kontakt zu bewerkstelligen.
Du kannst also wählen zwischen Stückeln und einem Vollkörper, der mit entsprechenden Kühlrippen versehen wird, wie es Bastian bereits gezeigt hat.
Und wie gut sich die Wärme vom Sockel auf die Fassung übertragen kann, hängt außerdem noch von der Passung ab.
Viele Grüße
Bernd
Hallo Bastian,
Gute Idee. So einen Schnelltest werde ich machen.
Als LED meinte ich eigentlich diese hier http://www.led-tech.de/de/High-Power-LEDs-Cree/CREE-XR-Serie/CREE-XR-E-7090-Q4-Emitter-LT-1530_120_77.html in neutral-weiss; die neutralweissen Cree scheinen das ausgeglichenste Farbspektrum zu haben.
Der Chip ist recht gross - die LED eignet sich ganz gut. Aber ich wollte mal sehen ob es im Hinblick auf Chipgroesse und Abstrahlwinkel (hier: 90 Grad) nicht noch eine bessere Wahl gibt.
Beste Gruesse,
Jon
Hallo Bernd,
"aber beim Übergang in den Lampensockel, aus dem der Glaskolben entfernt wurde, müßte der Querschnitt dann wieder rund sein"
Da plane ich mit der Metallfeile den Alu-Kuehlkoerper in Form zu bringen und buendig in die Fassung zu stecken. Der Durchmesser des Osram-Sockels betaegt 14 mm.
Jon
Jon,
ohne mich in Bernd's Beitrag einmischen zu wollen..
Ich glaube Bernd meint (ich schließe mich da übrigens an) dass, selbst wenn Du den Teil der im Sockel steckt mit der Feile bearbeitest, du trotzdem noch einen sternförmigen Querschnitt hast, bei dem vielleicht nur die Hälfte der möglichen Anlagefläche erreicht werden kann. Wenn Du feilst ist außerdem die Passung eher ungenau (:
U.U. ist der Übergang auch garnicht notwendig, je nachdem wieviel Wärme vom Kühlkörper abgestrahlt wird, bzw wieviel "kältere Luft" an Deinem Kühlkörper vorbei streicht...
Aber es ist müßig das jetzt weiter zu theoretisieren, Du wirst sehr schnell merken ob es funktioniert oder nicht.
Schönen Sonntag noch,
Bastian
Hallo Jon,
ZitatDa plane ich mit der Metallfeile den Alu-Kuehlkoerper in Form zu bringen und buendig in die Fassung zu stecken.
Na, dann viel Erfolg.
Durchs Feilen bedingte Oberflächenunebenheiten können ja notfalls mit Wärmeleitpaste zugekleistert werden,
aber -Vorsicht- das Zeug leitet Strom ungemein gut ;D also nicht auch noch an die Kontakte bringen...
Gibt's denn keine 14er Al-Rundstäbe bei Euch??
Ich mein ja bloss - dann bräuchtest Du bloss zu sägen und mit der Handnudel zwei Bohrungen für die Kabel
und die Kontakte und natürlich auch noch zwei für die Arretierstifte zu setzen...
Über die Ausführung von LED's für eine Mikroskopbeleuchtung sowie die Eignung des einen oder anderen Abstrahlwinkels
wurde hier im Forum schon sehr, sehr viel gesagt.
Schönen Rest-Sonntag!
Gruß
Joachim
Hallo Jon,
ZitatDa plane ich mit der Metallfeile den Alu-Kuehlkoerper in Form zu bringen und buendig in die Fassung zu stecken. Der Durchmesser des Osram-Sockels betaegt 14 mm.
Nun begreife ich auch langsam, weswegen du auf die Zentriermöglichkeit der Original-Steckfassung nicht verzichten möchtest. Die werten Mitdiskutanten haben ihren Senf dazu schon bereits abgegeben. (Ob der auch als Wärmeleitpaste taugt?) ;D
Wenn nun diese Sternsäule einen Durchmesser von mindestens 14mm im Fußbereich der Sternrippen bietet, könnte man über eine Verwendung nachdenken. Trotzdem wäre die maschinelle Bearbeitung immer noch vorteilhafter. Aber im ersten Lehrjahr mußte man ja schließlich auch noch mit der Feile arbeiten, bis sich die Blasen an den Handinnenflächen gebildet hatten. ;)
Kleiner Tipp: Nimm die Säge für die grobe Vorarbeit.
Das Endziel, wann das auch immer erreicht sein möge, dürfte dann ungefähr so aussehen:
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/91517_44965472.jpg)
Du mußt dir jetzt nur den anderen Sockel vorstellen. ;)
Viele Grüße
Bernd
Hallo Jon,
was ist denn nun aus Deinem Aufbau geworden?
Ich habe eine Anfrage von einem anderen Forumsmitglied erhalten und wollte euch hier noch die PZO Lösung zeigen die ich für ihn gefertigt habe, weil ich dachte daß es hier am besten hin passt.
BILD 1: LED Aluminium Kühlkörper/Adapter. Glasperlengestrahlt, schwarz eloxiert.
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/94375_41014879.jpg)
Bild 2: Passsendes Steuergehäuse in lichtgrau (RAL 7035). Der Stecker mit Raste gewährleistet eine sichere Kontaktierung, was bei Klinkensteckern leider nicht immer der Fall ist. Diese Stecker sind außerdem spritzwassergeschützt, was besonders bei Tümplern und Reisemikroskopen von Vorteil ist :) ;)
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/94375_3888474.jpg)
Grüße,
Bastian
Lieber Bastian
Schön das Du jetzt diese Bilder von meinem LED Beleuchtung hier ins Forum eingestelt habe.
Ich möchte mich nochmals bei Dir bedanken für die wunderbare Arbeit die Du da gemacht hast.
Ich bin sehr zufrieden damit.
Herzlichen Gruss aus den Niederlanden
Jan
Hallo Bastian,
Ist das der "Innenzylinder" von Bild 5? Ich bin beeindruckt! Habt Ihr den in die restlichen Komponenten des PZO-Lampentraegers eingebaut? Verlaufen die Stromleitungen innen oder aussen?
Mein Ausbau war ins Stocken geraten weil bei LED Tech zwischenzeitlich die Kuehlkoerper ausverkauft waren.
Mit freundlichen Gruessen,
Jon
Lieber Jon,
nein, nein, es ist ein kompletter Ersatz für den Lampeneinschub. Die LED ist absolut mittig zentriert angebracht und Jan ist sehr zufrieden mit der Zentrierung.
Man könnte aber auch an das Drehen einen "Innenzylinders" denken, aber nur wenn man das Ding vor sich hat, oder wirklich genaue Maße des Ganzen hat. Da ich aber leider kein PZO Lampenhaus hier habe, kann ich das auch nicht bauen. Zugegeben, elegant wäre das schon, aber brauchen tut man es nicht, wie mir Jan bestätigt hat.
Vielleicht meldet er sich ja noch einmal selbst zu Wort?
Die Stromversorgung verläuft natürlich innen.
Bastian
Jon,
kannst Du mir mal bitte sagen ob man den Innenzylinder (dein Bild 5) auch noch ausbauen kann? Sehe ich da auf dem Foto eine kleine Madenschaube am vorderen Ende des Innenzylinders? Was passiert denn wenn man diese löst? Wäre es nicht denkbar den Innenzylinder zu tauschen, bzw den Lampenfassungspart zu ersetzen?
Nur so ein paar Fragen, trotzdem würde ich mich über Antworten freuen.
Bastian
Hallo Bastian,
Ich habe mir den Innenzylinder angesehen und der Innenzylinder scheint (fuer mich als Laie) ein massives Drehteil zu sein. Alle Teile, die unten mit roten Pfeilen markiert sind, scheinen aus einem Stueck gefertigt (Bild 6).
Die Madenschraube scheint die tief im Inneren liegende Baugruppe mit den elektrischen Kontakten zu fixieren. Auseinanderbauen moechte ich das Teil aber nicht, falls ich es nicht mehr zusammen gebaut bekomme.
Beste Gruesse,
Jon
Bild 6
(https://www.mikroskopie-forum.de/pictures002/94810_38118303.jpg)
Hallo Jon,
ZitatDie Madenschraube scheint die tief im Inneren liegende Baugruppe mit den elektrischen Kontakten zu fixieren. Auseinanderbauen moechte ich das Teil aber nicht, falls ich es nicht mehr zusammen gebaut bekomme.
Würde ich dir auch nicht raten, ohne die Feder vorher gegen Wegspringen zu sichern. Und der Zusammenbau wird wie es aussieht auch nicht ohne Vorspannvorrichtung gehen..
Viele Grüße
Bernd
Genau; die Feder ist sehr stark.
Dann glaube ich nicht, daß die kleine Madenschraube, von der du schreibst, die ganze Federspannung aushalten muß, sondern daß da entweder noch ein dicker Quersplint drinsteckt, der herausgetrieben werden muß, eine Querschraube oder daß sich die Feder entspannt, wenn die vordere Fassung irgendwie abgeschraubt wird.
Soll ich vorbeikommen und dir die Fassung zerlegen?
Guten Abend Jon und Bernd,
Jon, danke für die Klärung der Frage soweit. Ich werde mir das eines fernen Tages einmal in Augenschein nehmen um eine schöne Lösung zu entwickeln. Aber das eilt mit gar nicht. Ich hatte nach Jan's Adapter einfach nur noch mal Lust zum Experimentieren....
Nochmals danke an euch beide,
Bastian