Äquivalenz UV-LED / HBO-Leuchtmittel

[Peter V.]

Hallo,

mir ist bewusst, dass die vermeintlich einfachsten Fragen oft die am schwierigsten zu Beatwortenden sind. Man hat mir vermittelt, Sachverhalte möglichst immer so erklären, dass es die Großmutter ohne fachliche Vorkenntnisse versteht, insofern habe ich hier auch die Frage ,,großmütterlich-trivial" gestellt: ,,Wieviel kommt vorne raus und wie gefährlich ist das?"
Ich denke, dass Carsten meine Frage am ehesten richtig interpretiert hat.

Mir ist klar, dass man auch die Strahlungsquellen nicht direkt miteinander vergleichen kann, da eben neben dem vollen Spektrum der HBO und dem schmalbandigen Spektrum der LED auch zu beachten ist, dass eine HBO 360 Grad (im Prinzip wohl sogar kugelförmig) strahlt und ein LED-Emitter nur in einem bestimmten Winkel. Insofern kann womöglich die Strahlungsintensität auch bei insgesamt geringerer Strahlungsleistung punktuell bei der LED größer sein - denke ich mir zumindest so.
Meine Frage ergab sich deshalb, weil ich mich an sinngemäße Aussagen in alten Threads zu UV-LEDs  zu erinnern glaubte, dass UV-LEDs  ,,mehr" UV abstrahlten als eine HBO und deshalb ,,gefährlicher" seien. Das scheint aber nach dem Aussagen von Hubert – ich mir eigentlich reichen – nicht so zu sein.

Natürlich ist mir bewusst, dass das Risiko einer unbemerkt ,,annen" UV-LED größer ist als das einer hell strahlenden und vor sich hinbruzzelnden HBO. (Das führt mich gerade zu der Überlegung, ob es nicht sinnvoll wäre, UV-Einsätze für Lampenhäuser zusätzlich mit einer kleinen roten LED zur Anzeige des Betriebszustandes zu versehen?)

Ich selbst gehöre zu den eher übervorsichtigen Menschen und frage deshalb lieber einmal zuviel nach als zu wenig.  Als Brillenträger bin ich ohnehin zumindest ,,etwas" geschützt. Ich habe gestern einmal meine Brille vor die LED gehalten und das zuvor hellblau strahlende Papier blieb schlagartig dunkel. Ich hatte schon vor geraumer Zeit einmal bei meinem Optiker nachgefragt und in Erfahrung bringen könne, dass die normalen Kunststoffgläser meine Brille (nicht Sonnenbrille) bereits einen sehr hohen UV-Absorptionsgrad haben.

Herzliche Grüße
Peter

[peter-h]

Lieber Peter,

ich verstehe die Frage sehr gut. Es wäre sooooo einfach das einmal nachzumessen, hätte man beide Strahler vor sich. Die UV-LED ist bei mir vorhanden, aber eine HBO kommt mir nicht ins Haus. Zum messen müßte das 365nm UV durch ein Schmalbandfilter geschickt werden um wirklich nur den peak bei 365nm zu messen. Dann mit einem Empfänger, z.B. Si-Diode von Hamamatsu G 1125 200-600nm, die Intensität vergleichen. Fertig !
Ich prüfe ab und an mit dieser Diode, ob mein LED-Strahler nachläßt oder noch über 90% hat.

Jedenfalls achte ich sehr darauf, dass auch Streustrahlung nicht meine Augen treffen. Wie intensiv die Strahlung ist kann ich bei allen Kleinstlebewesen sehen. Nach 5 - 10s beginnt die Auflösung und ich betreibe die LED oft bei nur 0,7 A.
Dass ich auch schon ein wertvolles Diatomeenpräparat mit der kleinen UV-LED zerstört habe wird bekannt sein.
Dass man heute (2020 !) noch mit HBO belichtet finde ich ..... 
Weiterer Vorteil : ich kann die LED 10x pro Sekunde ein und ausschalten, bzw. nur dann einschalten wenn ich sie wirklich brauche. Macht das eine HBO ?

Mehr kann ich nicht dazu beitragen
Peter

[chishoro]

Guten Abend,

Die Frage lässt sich – so wie gestellt - eher schlecht beantworten – insbesondere nicht als einzige Abhängigkeit der Eingangsleistung.

Gefragt ist hier eigentlich die Bestrahlung in J/m2 – z.B. mit Auflichtfluoreszenz gemessen mit beleuchtetes Präparat in der Bildebene bei korrekt eingestellter Schärfe – für ein bestimmtes Band der Strahlung also z.B. alle kurzwellige Strahlung unter 400 nm.

Nun ist es aber so dass eine HBO oder XBO Lichtquelle eine Plasmakugel eines bestimmten Durchmessers darstellt der in allen Richtungen abstrahlt.
Selbst unter den HBO Lichtquellen gibt es da unterschiede – eine HBO 250 hat z.B eine geringere Bestrahlung als eine HBO 100 weil trotz höherer Eingangsleistung der Durchmesser der Plasmakugel auch grösser ist.
Eine LED hat da schon deutlich besser Kollimation als eine HBO – ein UV Laser natürlich noch mehr so dass z.B. der Laser bei gleicher Eingangsleistung & falls korrekt fokussiert eine grösser Bestrahlung aufweisen wird.

Zudem strahlt die HBO in einem kontinuierlichen Spektrum mit bekannten Spitzen (579 nm, 456 nm, 436 nm, 405 nm, 365 nm, 293 nm). Eine LED wird da schon ein deutlich schmaleres Band haben.
Geht es jetzt aber darum welche Rest UV Strahlung entweder als Streustrahlung des Präparats das menschliche Auge erreicht oder aber durch den gesamten Strahlengang im Okular ausgestrahlt werden kommen noch einige andere Faktoren dazu.

Die Transmission des Strahlenganges die mit normalem optischen Glass unter 350nm stark abnimmt und die genaue Transmissionskurve des Erregungsfilters, Farbteilers und Sperrfilters.
Ein Sperrfilter der z.B. das Erregungsspektrum einer 365nm UV LED mit Bandbreite +/- 5nm korrekt sperrt funktioniert tut nicht notwendigerweise für eine viel breiteres Spektrum.

Richtig schlau wird man hier nur mit einem (seltenen und teuren) UV Mikrospektrophotometer – unter Austausch der Lichtquelle und beim beibehalten aller anderen Faktoren.

Als Tipp noch aus der Praxis – einige Okulare erlauben es zusätzlich einen weiteren Filter einzuschrauben – ist bei meinem Mikroskop der Fall.

Mit dieser Anordnung (& zusätzlichem UV Filter) und einer HBO 100 habe ich auch schon mit Auflichtfluoreszenz gearbeitet  - bisher ohne offensichtliche Schäden an meiner Sehkraft – obwohl die Strahlung ausgereichtet hat um die Fluoreszenz auszulöschen also auch das Eindeckmittel zu beschädigen (!).

Ich möchte die Gefahr hier nicht kleinreden – laut meiner Referenz über Strahlenschutz dürfte es sich allerdings auf eine akute Reizung ähnlich der Schneeblindheit handeln resp. Langzeitschäden wie z.B. des grauen Stars wie sie bei Bergführern und Schweißern üblich sind.

Dem Gegenüber gesellt sei die Arbeit mit einen Leistungsfähigen (UV) Laser – hier können selbst eine sehr kurze Einstrahlung auf Grund von der sehr hohen Bestrahlung bezogen auf die sehr kleine Fläche den optischen Nerv dauerhaft schädigen.

   R. Chisholm

[Stephan Hiller]

Hallo Peter,

als Lieferant der LED möchte ich jetzt auch noch einen Kommentar abgeben. Deine Frage kann wenn überhaupt nur in Bezug auf die abgegebene Leistung im Wellenlängenbereich von 365 +/- 4 nm beantwortet werden. Nur dieser Wellenlängenbereich kann von beiden Systemen (HBO und UV LED) wenn überhaupt verglichen werden.
Peter (Höbel) hat es ja schon erwähnt, dass man das - sofern man die Leuchtquellen und ein Spektrometer hat - rel. leicht ausmessen könnte. Ich habe keines von Beiden. Zudem wird der Vergleich dadurch erschwert, dass eine HBO in alle Raumrichtungen abstrahlt, die LED als Lambert Strahler aber nur gerichtet in einem bestimmeten Raumwinkel nach vorne. Die technischen Daten zur LED habe ich dir alle übermittelt. Was einen wenn überhaupt möglichen Vergleich angeht, sollte man die abgegebene Leistung beider Leuchtquellen im Bereich von 356 nm +/- 4 nm z.B. an der Stelle messen in der der UV Strahl auf eine Probe trifft.  Alle vorgeschaltete Optik muss dabei identisch sein. Ich kann dir hier nur folgende qualitative Aussage anderer Nutzer geben:

An einem Zeiss Axioskop hat ein Nutzer vorher eine Zeiss HBO 100 Watt Lampe für Auflicht Fluoreszenz benutzt (medizinsiche Anwendung in der Dematologie). Die HBO Leuchte wurde durch eine Zeiss Leuchte 15 mit klarem Lampenkollektor (3-Linser) ersetzt und mit einer Nichia NVSU233B (T) UV LED als Stecksockeleinsatz betrieben, also der LED, die du auch von mir bekommen hast.

Aussage des Nutzers: die Fluoreszenz ist wesentlich heller als bei der HBO und man muss das Steuergerät nur etwa bis zur Hälfte aufdrehen um eine deutlich hellere Fluoreszenz zu erhalten (ich vermute er meinte im High Mode meines Steuergerätes, also ca. bis 600 mA LED Strom).

Aus dieser Aussage würde ich schliessen, dass die UV LED in dieser Konfiguration deutlich mehr Leistung im 365 nm UV Wellenlängenbereich abgeben kann als die HBO Lampe im Zeiss Lampenhaus. Da die HBO Lampenhäuser zudem noch spezielle Kollimatorlinsen, die auf hohe UV Durchlässigkeit hin optmiert waren hatten, das Leuchte 15 Lampenhaus mit Sicherheit aber nicht, dürfte die abgegebene UV Leistung der LED im genannten Wellenlängebereich um ein vielfaches (!!) höher sein als bei der HBO.

Ich bin mir bewusst das das keine quantitative Aussage darstellt aber es beantwortet sicher deine Frage in so weit, dass die LED im 365 nm Bereich deutlich mehr Leistung ausspuckt als eine HBO.
Die von mir aufgeführten Vorsichtsmassnahmen im Beiblatt haben also durchaus ihre Berechtigung und sollten strikt Beachtung finden. Speziell auf Streustrahlung sollte man achten (leicht über ein weisses Papier zu detektieren, das man um den Strahlengang herum im abgedunkltem Raum zur Sichtbarmachung von Streustrahlung verwenden kann). Dem Nutzer der LED in der Leuchte 15 habe ich empfohlen eine schwarze aufgerollte Kartonmanschette in das Kührippengehäuse einzubringen, so dass aus der Leuchte 15 keine Streustrahlung mehr austreten kann. 

Vielleicht hilft dir das ja ein wenig die Gefährlichkeit der LED im Vergleich zur HBO einzuschätzen.

Grüße

Stephan

[Peter V.]

Hallo

@ Stephan:

als Lieferant der LED möchte ich jetzt auch noch einen Kommentar abgeben.

Wer sollte auch sonst mein Lieferant sein?  Danke nochmal für die schönen Wechseleinschübe für UV und Blaulicht für das Ortholux II-Lampenhaus.

Ich habe noch kein wirklich aktuelles Mikroskop mit HBO in Aktion geshene, insofern weiß ich nicht, ob es konstruktiv immer noch so ist. Bei den HBO-Lampenhäusern z.B. vom Orthoplan etc. ist es aber so, dass es reichlich Streulicht durch die Lüftungsschlitze und sonstige Öffnungen in den Lampenhäusern gibt. Es hat mich immer schon gewundert, dass da nichts abgeschirmt wurde, zumal diese Leuchtmittel ja lange in Betrieb sind (auch ohne genutzt zu werden), weil man HBOs ja nicht mal eben ein- und ausschalten kann.

Und was das vom prpäparat zurückgestrahlte Uv betrifft: Ich habe auf jeden Falls das Okular des Mikroskops, an dem ich auch mit UV arbeiten möchte, mit einem Baader UV/IR-CUT L Filter versehen.

Hezrliche Grüße
Peter

[deBult]

Peter,

Please take care as your Baader UV/IR filter starts at 400nm : so it does NOT protect for the LED emitted light (365 nm range).

Best, Maarten

[David 15]

Hello Maarten,

that's not true. The Baader Filter blocks the transmission of light from 400nm downwards. So it does protect from light below 400nm.

Best,
David

[peter-h]

Hallo,

ich habe das Filter vor Jahren gemessen. Kann sein, dass sich im Aufbau der Schichten etwas geändert hat.
Schönes Wochenende
Peter

[deBult]

Thanks for correcting me: I misinterpreted the diagram from the Baader website.

Maarten