Umstellung auf LED-Beleuchtung

[plaenerdd]

Liebe Beleuchter der kleinen Dinge,
wenn ich "umstellen auf LED" in die Forums-Suche eingebe bekomme ich so viele Ergebnisse geliefert, die sich meist um ganz konkrete Probleme drehen. Gibt es irgendwo so etwas  wie eine grundlegende Anleitung, was ich dabei beachten muss? Sicher gibt es auch irgendwo Fertiglösungen, aber ich weiß dann nicht, ob die so einfach für mein Mikroskop passen. Also deshalb meine Frage: Was muss ich grundlegend bei der LED-Beleuchtung beachten und wo bekommt man die "Leuchtkörper" her.

Wo ich am meisten Bauchschmerzen habe: Die klassischen Lichtwurflampen haben ganz flach gedrückte Wendeln, damit sie eine gut einstellbare Ebene bilden. Die LEDs, die ich kenne sind selber wie Linsen aufgebaut. Wie bekomme ich da eine Ebene hin damit ich anständig köhlern kann?

Mein Mikroskop CZJ Nf von 1960 hat eine im Fuß integrierte Lichtwurflampe, die in eine Öffnung von 22,8mm eingeführt und separat über einen Trafo mit Strom versorgt wird.

Liebe Grüße
Gerd

[Guy Marson]

Hallo Gerd,

Das Prinzip ist "einfach":

- eine möglichst grosse und homogene LED-Leuchtfläche soll (genau) an die Stelle der Glühwendel gebracht werden, und im Optimalfall in den 3 Achsen (y-/ x-/z -Achse) um einigen Millimeter verstellbar (=anpassbar) sein. Die Leuchtfläche sollte dennoch nicht grösser sein als die Fläche der Wendel.
- der Kühlkörper sollte möglichst gross sein. (Denn je besser die Hitze des LED-Kristalls abgeführt wird, desto länger haltbar ist die LED und desto langsamer "altert" die  Fraunhofer´sche Paste über dem Chip, welche das blaue LED-Licht nach weiss konvertiert.

Die LEDs, die ich kenne sind selber wie Linsen aufgebaut.

Es hat sich bei meinen langjährigen Experimenten gezeigt, dass ein grosser Dom (die "Linse" über dem Chip) für kontrastreichere Bilder bei Durchlicht Hellfeld sorgt, als eine zu kleine "Linse" oder eine "platte" Leuchtfläche. Leider sind solche LEDs sehr selten. Optimal geeignet war die "P1" von SSC, die es aber leider seit Langem nicht mehr gibt.  

Viel Spass beim Experimentieren.

Ciao,

Guy

PS: sorge dafür, das (elektrisch betrachtet) nie Rückwärts-Spannungen von der doppelten Vorwärtsspannung am Chip anstehen. LED´s sind nicht in einer Graetz-Schaltung mit hohen Sperrspannungen einsetzbar!

[Bastian]

Hallo Gerd,
ich weiß nicht wie weit du bezüglich LEDs vorgebildet bist.
Aber ganz grundsätzlich: http://www.led-treiber.de Da werden die Grundlagen der LED besser besprochen als man das hier mal so eben kurz machen könnte.
Was Du brauchst sind folgende Komponenten:
+LED Emitter
+mechanische Anpassung an Dein Lampenhaus/Fassung/Leuchtrohr
+LED Treiber, auch Konstantstromquelle (KSQ), denn die Helligkeit der LED wird über die Stromstärke eingestellt und nicht die Spannung
+LED-Dimmer, wenn Du die Helligkeit variieren willst
+Gleichspannungsquelle, Steckernetzteil, z.B. 6V 1,5 A, um das alles ans Netz hängen zu können. Es hängt natürlich von der Leistungsaufnahme der LED ab welche Leistung dein Steckernetzteil haben muss.

Von hier gibt es verschiedene Wege:
Du musst die mechanische Anpassung herstellen oder herstellen lassen. Das Forum ist voll davon   Es gibt jede Menge Leute die hier so etwas können, falls Du keine Drehbank in der Nähe hast.

Hier mal drei prinzipielle Wege:

1. LED samt Anpassung -> Strom- und spannugsgeregeltes Labornetzteil -> fertig!
Vorteil: jede! LED kann problemlos betrieben werden. Nachteil: gute Labornetzteile kosten soviel wie gute Mikroskop. Labornetzteile sind in der Regel recht groß. Wenn sie nicht programmierbar sind muss man immer Stromstärke einstellen, bevor man loslegt.... China-Netzteile erfüllen den Zweck natürlich auch, die wären zumindest billiger (so ab 90 Euro)

2. LED samt Anpassung -> lineare KSQ -> Dimmer -> Steckernetzteil - fertig
Lineare KSQ sind einfach aufgebaut und kann man problemlos selber löten, wenn man Lust dazu hat und ein paar Rückschläge in Kauf nehmen mag, bzw. gerne. Farbtemperatur ändert sich bei Helligkeitsregelung, wobei es zu debattieren ist ob es stört. Ich habe etlich tausend Aufnahmen mit solch einer Lösung gemacht und mich hat es weder gestört, noch hatte es einen großen Einfluss auf die Identifizierbarkeit meiner Mineral/Phasen (POL Auflichtmikroskopie, für Durchlicht kann ich nichts sagen).
Nachteile: kaum welche. Was mich stört, ist das Energie im wahrsten Sinne des Wortes verheizt, d.h. am Widerstand in Wärme umgewandelt wird, wenn geregelt wird, sonst kann man kaum etwas dagegen haben.

3. LED samt Anpassung -> PWM (Pulsbreitenmodulation), d.h. elektronisch geregelte KSQ, oft zusammen mit Dimmer -> Steckernetzteil - fertig
Dies ist eine weitere Möglichkeit und entspricht im Prinizip genau der ersten Lösung, nur dass die Schaltung eben nichts anderes macht als es für die LED notwendig ist. Man kann die LED also nicht ausversehen zerstören. Da es sich miniaturisieren lässt kann man damit sehr kleine und elegante Lösungen realisieren.  Falls du fotografieren möchtest, wäre darauf zu achten dass die Frequenz des PWM Signals deutlich größer ist als Dein Verschlusszeit. Z.B. 1/1000 wären 1kHz, sprich, Du musst sehr großes Glück haben die volle Helligkeit zu erwischen, da der LED Strom 1000 mal pro Sekunde an und abschaltet. Bei 1 MHz (1000000 Hz) schaltet der Strom eine Million mal pro Sekunde an und ab. Da schaffst Du es dann mit der Kamera nicht mehr den abgeschalteten Strom (Helligkeitsverlust) zu fotografieren.

Ich sehe gerade dass Guy den Teil mit der Glühwendel bereits angesprochen hat. Das kann ich mir dann ja sparen...

Herzlich,
Bastian

[plaenerdd]

Hallo Gay und Bastian,
vielen Dank für die heißen Tipps. Jetzt muss ich erstmal ein wenig studieren, um das alles zu verstehen, aber das schadet ja nix.
Viele Grüße
Gerd

[Guy Marson]

Hallo Gerd,

Hallo Gay

  wusste ich noch gar nicht..  

Ciao,
Guy

[plaenerdd]

Oh, Sorry, Guy!
Hab ne leichte Lese-Rechtschreib-Schwäche. Tut mir leid.

[Nomarski]

...solange das schöne NF nicht mit einer Rosa-LED umgerüstet wird...

[Guy Marson]