Die regelbare LED für das Beleuchtungsrohr mit Kollektor

[Bastian]

Liebe FormumskollegInnen,

nachdem ich vor einiger Zeit eine regelbare LED Lösung für die Leuchte 60 als Ersatz für die 12V 60W Glühlampen vorgestellt hatte https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=10976.0, habe ich nun für ein Forumsmitglied eine LED Lösung für das Leuchtrohr oder um die Terminologie korrekt ein zu halten: Beleuchtungsrohr mit Kollektor (467050), entwickelt.


Diese LED wird nun an einem simplen 6V Schaltnetzteil (Gleichstrom) betrieben. Dafür lässt sich die LED nun von 0-100% regeln. Die Elektronik verträgt Eingangsspannungen in einem Bereich von 3-12 V, läuft aber am verlustärmsten bei 5-6V, was dann auch einer Batterie betriebenen Lösung nicht im Wege steht. Tests mit der 4.5 V Stufe meines Steckernetzteiles verliefen sehr sehr zufriedenstellend.
Der Regler ist am hinteren Ende der LED Fassung angebracht. Regelung erfolgt per PWM bei 1 MHz und ist in der Fassung untergebracht, da ein längeres Kabel bei einem Megahertz wohl durchaus als Funkantenne fungieren würde, was natürlich nicht erlaubt ist  

Die verbaute LED ist eine CREE XML U2, mit einer maximalen Leistung von 10 W. Da es wenig sinnvoll ist die LED bei maximaler Leistung zu betreiben (auch LED's reagieren mit Effizienzeinbußen wenn sie bei 125 ºC betrieben werden...) habe ich die Stromzufuhr auf 2.3 A begrenzt.

Die LED Lösung wurde heute einige Stunden auf dem Labortisch betrieben, d.h. ohne dass diese im Leuchtrohr eingesetzt wurde um zu testen, ob diese den thermischen Belastungen standhält: Ja sie hält den Belastungen stand  





*Die weitere Nutzung der alten Trafos ist zwar technisch problemlos umsetzbar, aber um eine genügend geringe Restwelligkeit der resultierenden Gleichspannung zu gewährleisten hätte der Einsatz des Gleichrichters mit einer nachfolgende Glättung und Siebung  einen größeren finanziellen Aufwand mit sich gebracht als sich ein Steckernetzteil zu besorgen. Diese Lösung deshalb in die Kiste mit den unpraktischen Ideen geworfen. Schade eigentlich denn die elektronische Lösung für die alten Regeltrafos fand ich ein ganzes Stück spannender....

Herzlich,
Bastian

Edits: Typos und Terminologie, technische Daten

[Nomarski]

Hallo Bastian,

ich muß schon staunen, mit dem Stellrad ist das wirklich praktisch. Die Krönung wäre ein Stellring, so wie er beim Leuchtrohr für die Klemmung vorhanden ist. Das wäre dann nur beim Universal etwas ungünstig, weil man dann eben einen langen Arm bräuchte.

Viele Grüße
Bernd

[derda]

Hallo Bastian,

ich finde so integrierte Lösungen auf kleinem Raum prima.

"... Der Regler ist am hinteren Ende der LED Fassung angebracht. Regelung erfolgt per PWM bei 1 MHz und ist in der Fassung untergebracht, da ein längeres Kabel bei einem Megaherzt wohl durchaus als Funkantenne fungieren würde, was natürlich nicht erlaubt ist  ..."

Was hätte gegen die Verwendung eines Koaxialkabels gesprochen?

VG, Erik

[reblaus]

Hallo Erik -

Koaxkabel sind halt borstig und dann würde das PWM-Kästchen als lästiges Hindernis auf dem Tisch rumfahren. Die Lösung mit dem Knopf hinten ist (zumindest für die kleinen Standards) doch wirklich elegant. Wie Bernd schon bemerkt hat muss man für die Uniphomis  dann doch eine andere Lösung finden - für Bastian dürfte ja ein Funkfernbedienung keine besondere Schwierigkeit bieten  ?

Viele Grüße

Rolf

[Bastian]

Hallo Bernd, Erik und Rolf,

zunächst mal danke für eure freundlichen Worte!

Die Krönung wäre ein Stellring, so wie er beim Leuchtrohr für die Klemmung vorhanden ist

Das hatte ich mir auch erst überlegt, aber der Aufwand 

Das wäre dann nur beim Universal etwas ungünstig, weil man dann eben einen langen Arm bräuchte.

Wie Bernd schon bemerkt hat muss man für die Uniphomis  dann doch eine andere Lösung finden

Ich habe zwar ein Universal, aber kein Leuchtrohr, ich habe die Leuchte 60... Sitzt denn das Leuchtrohr beim UNIPHOMI nicht auch  mehr oder weniger aussen bündig abschließend? Denn dann wäre der Weg zum Regler wahrlich nicht zu weit...

Was hätte gegen die Verwendung eines Koaxialkabels gesprochen?

Rolf hat es eigentlich ganz gut beschrieben:

Koaxkabel sind halt borstig und dann würde das PWM-Kästchen als lästiges Hindernis auf dem Tisch rumfahren.

Es lässt sich ja nun darüber streiten ob das Reglergehäuse lästig ist oder nicht, aber Fakt ist, dass man dann noch ein Gehäuse gebraucht hätte. Wozu zwei Gehäuse, wenn es in einem geht? Bei borstigem Koaxialkabel hätte es dann auch ein etwas schwereres sein müssen, so dass auf dem Tisch dann auch auf dem selben Platz bleibt und sich nicht immer selbstständig macht.

Zudem: Wie oft ist es notwendig die Helligkeit eurer LED's zu verstellen?

@Rolf
Ich hatte tatsächlich noch über eine ganze Reihe anderer Lösungen nachgedacht. Aber wem die Regler-am-Gehäuse-Lösung nicht gefällt, dem kann ich meine zweite Lösung empfehlen: Alles was man dazu braucht ist eine regelbare Spannungsquelle 0-12(15)V. Die Helligkeit der LED wird dann in Relation zur anliegenden Spannung  (zur Zeit 6-12V) von 0 auf 100% geregelt. Es ist dies die gleiche Lösung, wie die die ich im o.g. Thread vorgestellt hatte. Einziger Unterschied: ich habe auf die Wechselstromgeschichte verzichtet....

Bastian

[reblaus]

Hallo Bastian -

auch Mikroskopiker sind ja nur Menschen und haben demgemäß die unterschiedlichsten Gewohnheiten, deshalb kann ich hier nur ganz subjektiv antworten:

Ja, also ich benutze mit meinen altersschwachen Augen die Helligkeitsregelung der LED ununterbrochen, jeder Objektivwechsel oder Wechsel des Kontrastverfahrens macht das notwendig. Deshalb habe ich dafür gesorgt, dass an jedem Mikroskop die Regelung ungefähr an der gleichen Stelle sitzt, egal ob bei Auflicht oder Durchlicht, ob das Mikroskop nun ein bescheidenes 15W-Kollektorchen oder einen Kürbis oder Leuchte 100/60/30 hinten, links, oder (beim Inversen) oben besitzt.

Deshalb ist mir selbst der Weg meiner Hand zur Leuchte 60 am Universal zu unbequem und ich fluche jedes Mal, wenn ich die LED wegen Mängeln der Ausleuchtung verschieben muss, vor allem mit einem Siedentopf-Tubus vor Augen.

Übrigens ein Leuchtrohr müsstest du in deinem Universal auch haben, das ist nämlich der Flansch, an dem die Schwalbe der Leuchte 60 sitzt). Man kann aber stattdessen auch den kleinen Kollektor, wie beim Standard 14/16/18/WL, verwenden - der schließt bündig ab und dann reicht die Hand auch wieder nach hinten  .

Die Sache mit der Spannungsregelung bringt auch wieder das Problem, dass man dann mit der Hand an das (Stecker)netzgerät muss, oder wieder was überflüssiges auf dem Tisch stehen hat, nachdem man die brummenden Trafos endlich los ist und sich der Tisch etwas weniger durchbiegt. Und wer wird sich schon mit Gleichrichtern und Elkos herumplagen, wenn er für 12 € ein 3A/5V-Stecker-Netzteil kaufen kann.

Sammler und Ästheten mögen mir die letzte Bemerkung verzeihen .

Fazit: die derzeitige Lösung ist optimal - selbst wenn man für Dickmikroskope statt des Direkt-Potis eine Buchse für eine externe Regelung (am kurzen Kabelschwanz) vorsehen müsste.



Viele Grüße

Rolf

[TPL]

Eine wirklich schöne Lösung, Bastian!

Mit der hochfrequnten PWM hast Du Dich für einen Weg entschieden, der wahrscheinlich wenige oder gar keine Schwierigkeiten in der Nutzung belässt, aber die von Dir genannte Problematk einer Antennenwirkung berücksichtigen muss. Kurze Wege sind ja nicht nur bei der Elektrik gut...

Aber mir geht es ähnlich wie Rolf. Die Finger gehen ähnlich oft - eher öfter - an den LED-Regler, wie an den Kondensor. Bei einem Wechsel des Objektivs oder des Kontrastverfahrens (auch LPL / XPL !) muss ich die Helligkeit regulieren und das würde ich bei den Phomiversalen ungern am "anderen Ende" tun.

Bei den ganz kleinen Stativen mit Reisetauglichkeit finde ich möglichst strippen- und kastenfreie Lösungen sehr erstrebenswert. Bei einem großen Trum wie denen von 'unsereiner' wäre es mir lieber anders herum.

Herzliche Grüße
Thomas

[Bastian]

Guten Morgen Forum,

Ich fürchte ich habe mich in der Terminologie vertan. Die LED kommt natürlich in den kleinen Kollektor von dem Rolf sprach. Ich dachte bisher immer das Leuchtrohr und kleiner Kollektor und Leuchte 15 seien alternative Termini für einen  identisches Objekt?

Übrigens ein Leuchtrohr müsstest du in deinem Universal auch haben, das ist nämlich der Flansch, an dem die Schwalbe der Leuchte 60 sitzt). Man kann aber stattdessen auch den kleinen Kollektor, wie beim Standard 14/16/18/WL, verwenden - der schließt bündig ab und dann reicht die Hand auch wieder nach hinten  Zwinkernd.

In das Leuchtrohr meines Universals passt die jetzige Fassung übrigens nicht, denn das Rohr mit dem Flansch für Leuchten 60 und 100 hat einen geringeren Innendurchmesser. Aber wenn ich das richtig verstehe, dann kommt der "kleine Kollektor/Leuchte 15" ja auch stattdessen in das Stativ.

Aber mir geht es ähnlich wie Rolf. Die Finger gehen ähnlich oft - eher öfter - an den LED-Regler, wie an den Kondensor. Bei einem Wechsel des Objektivs oder des Kontrastverfahrens (auch LPL / XPL !) muss ich die Helligkeit regulieren und das würde ich bei den Phomiversalen ungern am "anderen Ende" tun.

Ja, eine universale Lösung für alle eventuell auftrtetenden Probleme, und schlimmer Vorlieben der Nutzer  , wird es nicht geben können.

... selbst wenn man für Dickmikroskope statt des Direkt-Potis eine Buchse für eine externe Regelung (am kurzen Kabelschwanz) vorsehen müsste.

Also ich komme noch ganz gut während der Mikroskopierens an das untere Ende des Stativs um die Regelung zu bedienen, und das obwohl ich die letzten sechs Jahre mehr am Mikroskop als auf dem Sportplatz war 

Und wer wird sich schon mit Gleichrichtern und Elkos herumplagen, wenn er für 12 € ein 3A/5V-Stecker-Netzteil kaufen kann.

Eben...
Bastian

[Nomarski]

Moin Bastian,

also einen Verbesserungsvorschlag hätte ich noch: Wegen dem ollen Kabel, was zur Stromzufuhr da reingeführt werden muß (für Batterien/Akkus war wohl kein Platz mehr... ) warst du gezwungen die Achse vom Regel-Lenkrad aus der Mitte zu versetzen. Die Rändelung könnte das Kabel irgendwann durchscheuern, wenn einige da ständig schrauben müssen, wie schon bekundet wurde. Das Kabel kann doch auch genausogut zur Seite rausgeführt werden, so daß das Stellrad zentrisch bleiben könnte.

Beste Grüße
Bernd

[Bastian]

@ alle
habe oben noch ein paar technische Details ergänzt.

Moin Bernd,
das Stellrad ist deshalb azentrisch weil es auf diese Weise sehr schnell "blind" gefunden werden kann (feature, not bug!). Ich habe es aus ergonomischen Gründen versetzt. Die Idee dahinter ist das man das Teil derart einbaut das die gerändelte Fläche des Stellrades der Seite zugewandt werden kann auf der die Hand die Bedienung vornimmt. Das Rad ist so groß dass man fein dosiert die Helligkeit regeln kann.

Kabel aus dem zylindrischen Teil ausführen geht auch. Werde ich beim nächsten mal machen, wenn ich da nicht doch noch eine DC Buchse eingesetzt bekomme (in die Seite)....


Bastian

[Werner]

Hallo Bastian!

Sehr schönes Teill! ...und eloxiert!
Kannst Du uns bitte mal die Schaltung des Reglers zeigen?
Ich stelle bisher analog mit dem LM317 als Stromregler.

Viele Grüße   -   Werner

[Nomarski]

Hallo Bastian,

Kabel aus dem zylindrischen Teil ausführen geht auch. Werde ich beim nächsten mal machen, wenn ich da nicht doch noch eine DC Buchse eingesetzt bekomme (in die Seite)....

Das wird dann aber allenfalls so eine Miniaturbuchse sein, aber nicht so eine für die Hohlstiftstecker, die es in 2,1mm und 2,5mm-Ausführungen gibt.
Wenn die Buchse dann also wie ein Balken duch das Steckrohr geht, wird es eng mit deiner Poti-Achse.
Viel dicker als 30mm darf der Kopfdurchmesser auch gar nicht sein, sonst braucht das Standard wieder einen Untersetzer.

Viele Grüße
Bernd

[peter-h]

Hallo Bastian,

ein Kompliment für das Design und die technische Lösung. Klingt nach moderner Technik mit geringer Verlustleistung.
Allerdings könnte ich es mir für meine Arbeit nicht so recht vorstellen, da ich das Steuergerät direkt neben dem Trieb für den Tisch und Grob- und Feinbewegung brauche. Nicht nur bei einem Objektivwechsel, sondern auch bei einigen Präparaten ist der Dynamikumfang doch so groß, dass permanent das Licht angepaßt werden muß.
Da meine Stromregelung aber brav linear aufgebaut ist, habe ich auch keine Abstrahlung einer ungeliebten Frequenz zu befürchten.
Trotzdem würde mich die Schaltung interessieren 

Weiter gute Ideen und viele Grüße
Peter

[reblaus]

Hallo Bastian -

damit wir das mit unserer inexakten Nomenklatur endlich mal korrekt zu Ende führen - alle hatten ja ein wenig Recht:

46 70 50 Beleuchtungsrohr mit Kollektor - für 6V/15W, das verschwindet im Fuß.

46 70 50 Anschlussrohr mit Zwischenabbildung - das mit der Schwalbenaufnahme für dicke Leuchten, gibt es auch ohne Zwischenoptik, kann statt 46 70 50 eingebaut werden.

46 72 50 Lampengehäuse mit mattiertem Kollektor für 6V/15W.  Ist innerlich identisch mit dem Beleuchtungsrohr mit Kollektor. Findet man außerhalb z.B. als Mikroskopiereuchte an Stereomikroskopen.Hat ein M35 Gewinde zum Einschrauben in diverse Halter. Wird oft auch unkorrekt als "Leuchte 15" bezeichnet

Viele Grüße

Rolf

[Bastian]

Hallo Rolf,

46 70 50 Anschlussrohr mit Zwischenabbildung - das mit der Schwalbenaufnahme für dicke Leuchten, gibt es auch ohne Zwischenoptik, kann statt 46 70 50 eingebaut werden.

Du meinst wohl 46 70 40 
Bastian