angemessene Beleuchtungsstärke

olli.mit.zwei.l · Juni 30, 2024, 15:59:27 NACHMITTAGS

Hey Leute, werte Forengemeinde,

Hab da mal eine Frage bezüglich der Stärke der Beleuchtung, daraus resultierend angemessene bzw ausreichemde oder mangelhafte Helligkeit im Bild.
Wenn ein Mikroskop als Bino mit 3W LED bzw 30W Halogen angeboten wird, und in einer zweiten Version als Trino mit der exakt gleichen Beleuchtung aber einer festen 50:50 Teilung, geht einem da in letzterem Fall nicht bei hohen Vergrößerungen schbell mal das Licht aus?
Oder anders gefragt, wieviel braucht man tatsächlich?

LG
Olli

K. B. · Juni 30, 2024, 16:23:13 NACHMITTAGS

Hallo Olli,

das Licht sollte meiner Erfahrung nach ausreichend sein solange damit keine sehr lichthungrigen Kontrastverfahren genutzt werden.

Viele Grüße
Kay

3nzo · Juni 30, 2024, 16:26:43 NACHMITTAGS

Hallo Olli,
Für Beobachtungen und Fotos reichen 3W grundsätzlich aus und 50:50 stellt kein Problem dar.
Bei normalen Beobachtungen liegt meine Einstellung bei 0,1W und bei hohen Vergrößerungen ohne oder mit Fae-Kontrast bei 0,6-0,8W.
Ich habe eine 10-W-LED, aber die vom Netzteil angezeigte maximale Leistung überschreitet 1,8 W nicht. Ich weiß nicht, ob die LED oder das Netzteil defekt ist.
Beste grüße.

Enzo

Gerd Schmahl · Juni 30, 2024, 17:04:28 NACHMITTAGS

Hallo Olli,
ob die Beleuchtung hell genug ist hängt nicht allein von der Lichtquelle ab, sondern auch vom übrigen Beleuchtung-Apparat und ob er ordentlich eingestellt ist. Hier ist die KOHLER-Beleuchtung immer noch das Optimum.
LG Gerd

3nzo · Juni 30, 2024, 17:31:54 NACHMITTAGS

Hallo Olli,
Ich habe es überprüft und die geringere Leistung hängt von der LED ab, die für 10 W gekauft wurde, aber es sind 10 W aus China

Tatsächlich kann das gleiche Netzteil mit einer 12-V- und 30-W-CREE-LED dafür sorgen, dass es mit 27,9 W funktioniert.
Beste grüße.

olli.mit.zwei.l · Juni 30, 2024, 17:55:30 NACHMITTAGS

Geht ja richtig fix hier.
Danke schonmal für die Antworten.
Ich habe mir halt Sorgen gemacht, weil bei fixer 50:50 Teilung ja nir mehr als effektiv 1,5W LED bzw 15 Halogen (also 150-200lm) im Bino für die Augen ankommen, da der Rest ja dann ständig ungenutzt in den Cam Anschluss versackt. Gerade bei den engen Ringblenden für Dunkelfeld kann ich mir halt schon vorstellen, dass es da schnell zu dunkel wird für optimale Kontrastwahrnehmung.
Aber beruhigt schon zu hören, dass das offenbar genug ist.
Wäre an sich nice, wenn man die Beleuchtung da etwas tunen könnte. Wenn das 30W Halogen abkann, geht da bestimmt auch 10W statt 3W LED

LG
Olli

Peter Reil · Juni 30, 2024, 18:37:12 NACHMITTAGS

Hallo Olli,

die Wattangabe der LED sagt nicht viel über deren Leuchtstärke aus - insbesondere am Mikroskop. Es kommt auf das Mikroskop an und wie der Lichtweg ist.
Bei meinem OLYMPUS BH2 ersetzt eine 3W LED sogar eine 100 W Halogenleuchte. Die Lichtstärke (am Kondensor gemessen) ist identisch.
Also wird eine 3 W Led (z. B. CREE XM-L) - korrekt eingesetzt - ausreichendes Licht auch für einen Trinokular bereitstellen.

Gruß
Peter

Stephan Hiller · Juni 30, 2024, 19:08:08 NACHMITTAGS

Hallo Peter,
eine Cree XML kann mit bis zu 3A bestromt werden. Die LED Spannung beträgt dann ca. 3,4 V. Ob man das macht ist eine andere Sache. Aber aus diesen Kenndaten erkennt man dass Cree XML LEDs 10 Watt und keine 3 Watt LEDs sind.
Grüße
Stephan

Peter V. · Juni 30, 2024, 20:28:02 NACHMITTAGS

Hallo,

es wurde schon vielfach gesagt, dass es sehr von der Berechnung der Konstrukteure und damit der gesamten Beleuchtungseinrichtung abhängt. Das Maximum des Machbaren haben wohl seinerzeit die Konstrukteure bei Carl Zeiss Jena bei der CF 250-Serie erreicht. Das riesige Jenaval Contrast mit der großen Kontrastschleife, also einem enornm langen Lichtweg und DIK(!) arbeitet - man mag es kaum glauben - mit einer 25 (in Worten "fünfundzwanzig") Watt-"Funzel". Und es ist ausreichend hell bis inclusive dem 100er-Objektiv im DIK. Kurioserweise sind dafür sogar Mattscheiben (denen man ja eher eine lichtschluckende Eigenschaft zusprechen würde) mit verantwortlich. Ich habe keine Ahnung, wie das die offenbar genialen Konstrukteure dort seinerzeit hingezaubert haben. "Gefühlt" käme man bei einem soclhen Mikroskop schon mit 100 Watt an die Grenzen, aber hier reichen sogar 25 Watt aus. Ich denke, dass es kein zweites Beispiel einer solch enormen Effizienz bei der Nutzung des zur Verfügung stehenden Lichtes gibt.

Herzliche Grüße
Peter

olli.mit.zwei.l · Juni 30, 2024, 20:35:39 NACHMITTAGS

ziemlich reine Glassorten und eine verdammt gute Vergütung sind da auf jeden Fall essentiell. Aber ja, das ist schon ziemlich wow.
Vermutlich war ich an dieser Stelle mal wieder arg im "Over-Thinking".
Vielen Dank für die tollen Infos, da kann man echt mit arbeiten.

LG
Olli

Peter Reil · Juni 30, 2024, 22:37:23 NACHMITTAGS

Zitat von: Stephan Hiller in Juni 30, 2024, 19:08:08 NACHMITTAGSHallo Peter,
eine Cree XML kann mit bis zu 3A bestromt werden. Die LED Spannung beträgt dann ca. 3,4 V. Ob man das macht ist eine andere Sache. Aber aus diesen Kenndaten erkennt man dass Cree XML LEDs 10 Watt und keine 3 Watt LEDs sind.
Grüße
Stephan

Hallo Stephan,

du hast natürlich Recht, die CREE kann 10 Watt.
Ich hatte mich falsch ausgedrückt. Ich betreibe sie nur mit max. 3 Watt (3 V max 1 A.). So braucht sie keine zusätzliche Kühlung.

Freundliche Grüße
Peter

olli.mit.zwei.l · Juni 30, 2024, 22:55:58 NACHMITTAGS

Wobei 100lm/W (was mir shops spontan an Info ausspucken) für eine LED auch absolut nichts dolles sind. Über 200lm/W sind heutzutage eher die Messlatte. Wie einfach ist es denn, speziell Leuchtmittel selbst zu modden?

LG
Olli

Gerd Schmahl · Juli 01, 2024, 16:53:56 NACHMITTAGS

Hallo Olli,
wie ja schon mehrfach gesagt, ist die Konstruktionsweise des Mikroskops sehr entscheidend. Daher lautet der wichtigste Grundsatz für die Umstellung von Glühlampen auf LED:
"Die LED-Leuchtfläche sollte an genau der Stelle positioniert werden, an der bei der Glühlampe die Glühwendel sitzt."

Viele gute Mikroskop-Glühlampen haben Flachwendeln, damit die Leuchtfläche in einer Ebene liegt. Nur so lässt sich dann auch wirklich gut Köhlern, denn das ist ja ein optisches System mit mehreren Luken und Pupillen, die aufeinander abgestimmt sind. Schritt 1 ist immer das Leuchtmittel an die richtige Stelle zu rücken, damit es scharf auf der Ebene der Aperturblende abgebildet wird. Man tut also gut daran seinem neuen Leuchtmittel die gleiche Beweglichkeit zu gönnen wie dem alten, um es gut justieren zu können. Andererseits hat so eine Flachwendel auch eine relativ große Fläche. Die LED-Leuchtfläche sollte ähnlich groß sein.

Die optischen Grundlagen der Beleuchtungssysteme sind in der Mikrofibel im Kapitel 2.5 beschrieben.

Na, ja und dann muss man sich natürlich an die für die LED notwendige Bestromung machen. Die ist genau umgekehrt zur Glühlampe, bei der die Höhe der Spannung darüber entscheidet, wie hell sie ist, während die Helligkeit der LED von der Stromstärke abhängt. Wenn man Netzstrom verwendet und keine Batterien, muss man für eine gut Glättung der Wechselspannung zur Gleichspannung hin sorgen. Da gibt es sehr verschieden Schaltungen. Die einfachsten schneiden einfach mit einer Diode die falsche Stromrichtung weg, was aber zu Folge hat, dass Deine LED 50x in der Sekunde an und aus geht. Für die visuelle Beobachtung reicht das aus, da unsere Augen zu tröge sind, um das zu sehen, aber eine Kamera kann da mit recht "witzigen" Streifen daherkommen je nach dem mit welcher Belichtungszeit man arbeitet und welches Verschluss- oder Auslesesystem die Kamera hat.

Es lauern da also schon ein paar Fallstricke. Wichtig ist natürlich auch eine saubere mechanische Verarbeitung und je nach Bedarf der LED ein mehr oder weniger großer Kühlkörper mit dem die LED thermisch verbunden werden muss (Wärmeleitpaste).

Wenn Du nur ein Mikroskop umstellen willst, rate ich Dir eher dazu, es von jemanden machen zu lassen, der da schon Erfahrung hat, sonst könnte das Lehrgeld teurer werden als der Kauf eines fertigen Systems aus LED, Treiber/Regler und guter Anpassung an DEINEN Mikroskoptyp.

Stephan Hiller ist jemand der "es drauf hat" und nicht wenige Foristen nutzen seine hervorragenden LED-Anpassungen - ich auch.

LG Gerd

olli.mit.zwei.l · Juli 01, 2024, 20:59:31 NACHMITTAGS

Nach fast einem Jahrzehnt in der Hardwareproduktion trau ich mir eine einzelne LED durchaus zu, aber danke für den ja sehr gut gemeinten Hinweis.
Und Sorry, wenn das tinkern mit mir durchgeht. Ich sehe irgendwie ständig überall Möglichkeiten zur Optimierung. Ist ne Macke von mir.

LG
Olli

Lupus · Juli 02, 2024, 14:17:52 NACHMITTAGS

Hallo,

noch eine Bemerkung zur allgemeinen Effizienz der Mikroskopbeleuchtung:

Zitatweil bei fixer 50:50 Teilung ja nir mehr als effektiv 1,5W LED bzw 15 Halogen (also 150-200lm) im Bino für die Augen ankommen

Es bestehen meist vollkommen falsche Vorstellungen darüber, wie groß der Anteil des Lichtes der Lichtquelle ist, der tatsächlich in der Bildebene des Objektives (und damit im Okular bzw. im Auge) ankommt. 100 lm einer Lichtquelle als gesamter Lichtstrom, der das Sehfeld ausleuchtet und durch die Pupille in das Auge eintritt, würde die Netzhaut nicht lange aushalten.

Man kann den Anteil nicht genau und verallgemeinert nennen weil - wie schon früher erwähnt wurde - es von der genauen Bauweise des Beleuchtungsstrahlenganges abhängt, aber auch von den verwendeten Objektiven (Verhältnis Abbildungsmaßstab/NA). Der konstruktionsbedingte Beleuchtungswirkungsgrad ist schließlich auch eine Frage der Kosten, und das erwähnte positive Beispiel des Jenaval weniger Genialität als das vorrangige Planungsziel, das Optimum zu erreichen.

Das Dilemma der Mikroskopbeleuchtung ist, dass sie für einen breiten Bereich einerseits der Objektiv-Abbildungsmaßstäbe (und damit der auszuleuchtenden Objektfeld-Durchmesser) und andererseits der numerischen Objektiv-Aperturen (und folglich der entsprechenden Beleuchtungswinkel) ausgelegt werden muss. Wenn das nicht mit großem Aufwand durch veränderbare Beleuchtungsoptik erreicht werden soll, wie z.B. durch variable Kondensorbrennweite, dann muss man bei der Auslegung einen Kompromiss wählen der gleichzeitig ein groß ausgeleuchtetes Objektfeld und hohe NA ermöglicht. Im Fall z.B. der Köhler-Beleuchtung ergibt sich konstruktiv eine feste Konstellation der Brennweiten des Kondensors und Kollektors, sowie der geometrischen Abstände und damit der Abbildungsmaßstäbe beider Systeme.

Man kann eine optimale Köhler-Beleuchtung leicht aus den bekannten Linsen-Abbildungsformeln berechnen, ein System aus 5 gekoppelten Gleichungen. Für die beispielhaften Randbedingungen einer vollen Objekt-Ausleuchtung noch für ein 10x-Objektiv und der Kondensorausleuchtung für eine NA 0.8, habe ich grob die Größenordnung des prinzipbedingten Lichtverlustes berechnet, mit LED als Lichtquelle:
Ein Objektiv 40/0.65 nutzt dann im günstigsten Fall (ohne Berücksichtigung von diversen Verlusten wie z.B. Mattscheiben oder nicht runden Lichtquelle u.ä.) maximal 0.7 % des Lichtes der Lichtquelle. Gering vergrößernde Objektive nutzen nur einen kleinen Teil der Leuchtfläche der Lichtquelle, Objektive hoher NA nutzen dagegen nur einen kleinen Teil des abgestrahlten Beleuchtungswinkels.

Bei Halogenbeleuchtung kommt noch dazu, dass aus Kostengründen oft auf den rückseitigen, justierbaren Reflektor verzichtet wird und allein schon aus diesem Grund die Effizienz der Lichtquelle zusätzlich halbiert gegenüber einer LED sein kann.

Hubert