Einfache LED Umrüstung mit Hilfe von Baumarktbauteilen.

[the_playstation]

Hallo,
Ich wollte hier einen Thread eröffnen, wo Ich meine LED Umrüstungen zeigen kann.
Das Motto lautet einfach, praktisch und günstig.

Als erstes an einem Carl Zeiss KF2 Mikroskop:
Verwendet wurde eine Cree xm-l U2 LED und eine Kupferendmuffe aus dem Baumarkt.
Die Kosten belaufen sich auf 4-8 Euro für die Endmuffe + 10 Euro für die LED + 1 Euro für den Stecker + 1 Euro für das Kabel.
Summe: ca. 16 Euro.
Der Umbau ist sehr einfach und in ein paar Minuten gemacht.

Hier einmal die Muffe im Beutel + eine zweite Muffe mit aufgeklebter LED + Anschlußkabel.
Das Kabel wurde zusätzlich mit einem Kabelbinder fixiert.

Hier der Mikroskopfuß mit ausgebauter Lampe und ausgebauter Trafo-Regler-Einheit.

Und noch eine Vergrößerung.


So einfach und günstig kann ein Umbau sein.
Es können gerne auch andere ihre Umbauten zeigen.

Liebe Grüße Jorrit.

[Hagen v.T.]

Hallo Jorrit (nochmal) !

Brauchst Du einen Vorwiderstand ?
Kann man einen Helligkeitsregler (Poti) installieren ?
Spricht etwas gegen eine Platine mit 3,4,5,6,7 LEDs wenn man zusätzlich einen Helligkeitsregler installiert ?

Liebe Grüße

Nils

[the_playstation]

Hallo Niels,
Nimm eine helle LED und keine 5-x schlechte LEDs!
Ja. Es reicht ein Vorwiederstand bei einer definierten Netzteilspannung.
Bei einem Poti wird es kritisch, da Potis nicht sehr stark belastet werden können.
Daher lieber eine einfache, variable "Konstantstrom"-Dimmerschaltung verwenden, wie Ich Sie schon gepostet habe.
Hier wird die "Vorwiederstandsleistung" an einem Leistungstransistor verbraten.
Ein kleins Poti würde heiß werden und könnte durchschmoren.


Liebe Grüße Jorrit.

[Hagen v.T.]

Hallo Jorrit,

vielen Dank für Deine Hilfe.

Sehe ich das richtig:  gedimmt wird über Stombegrenzung- nicht über Spannung.

Muß der Transistor gekühlt werden ? (Kupferplatte oder gar Kühlkörper)

Wieviel Watt muss das angegebene Poti aushalten ?

Wieviel Ampere muß die Stromquelle bereithalten.

Sorry wegen der dummen Fragen - Biochemie, Benzin- und Dieselmotoren, Drehbank, Mikrobiologie  -  alles kein Problem, ABER:  Elektronik  ->  NULL Peil !

LG

Nils

[the_playstation]

Hallo Nils,
Die LED wird ausschließlich über den Strom geregelt.
Dieser bestimmt automatisch die an der LED anliegende Spannung.
Dieser und die von der LED benötigte Spannung hängt vpm LED Typ ab.
In der Regel bei den leistungsstärkeren LEDs zwischen 1 und 2 Ampere.

Der Transistor braucht nur einen sehr kleinen Kühlkörper. Ca. 1x1x2cm oder ähnlich groß.
Oder eine Montage am Mikroskopfuß. Ziemlich egal.

Das Netzteil / oder Stromquelle sollte 5-10 Volt und 2 Ampere liefern.

Bei der Schaltung funktionert jedes Poti, da dort nur ein kleiner Strom fließt.
Genau darum benutzt man ja die Schaltung. Um sich ein teures Hochlast-Poti zu sparen.
Die Luxusvariante ist, die beiden Wiederstände durch Trimmer zu ersetzen.
Statt 680 Ohm 1k Trimmer und statt dem 22-100 Ohm Wiederstand ein 100 Ohm Trimmer.
Kosten auch nicht mehr und man kann den "Endanschlag" (Minimalstrom und Maximalstrom) noch exakter einstellen.

Liebe Grüße Jorrit.

[Detlef Kramer]

Lieber Jorrit,

Deine Schaltung ist bestechend einfach. Ich werde sie nachbauen und das wird auch funktionieren. Allerdings gibt es auch kleine Probleme: wo kommen die 5 - 6 V Gleichspannung denn nun her? Steckernetzteil? ca. 5 - 10 € plus. Dann kann man feststellen, dass es sich bei Deiner Schaltung nicht um eine astreine Stromregelung handelt, sondern um eine schlichte Spannungsregelung, was aber in dem Bereich, der für uns wichtig ist (bis ca 1000 mA) keine Rolle spielen dürfte.

Klar muss der Transistor gekühlt werden, hat Jorrit in seinem Original-Beitrag aber beschrieben.

Ich werde es ausprobieren!

Herzliche Grüße
Detlef

PS habe ich geschrieben vor Deiner Antwort, ist also teilweise überholt!

[the_playstation]

Hallo Detlef.

Die Spannung ist in Grenzen variabel.
Je höher die Versorgungsspannung ist, um so mehr wird natürlich am Transistor "verbraten".
Dann braucht man halt z-B. bei 10-12 Volt einen etwas größeren Kühlkörper 1x2x2cm, ...
Um Sie also stromsparend zu machen, würde Ich ein 5-6 Volt Netzteil empfehlen.
Z.B. ein PSP Netzteil oder ein 5V USB Netzteil, ...
Die gibt es recht günstig für ca 5 Euro. Alles zusammen wird sehr schön klein und paßt fast überall rein.
Ich habe Sie z.T. in den Mikroskopfuß uoder in ein kleines Plastikgehäuse (3x5x7cm) eingebaut.
Sehr praktisch für die Hosentasche.
Die Schaltung läßt sich mit Trimmern bis zu 2 Ampere einstellen.
Das Netzteil muß dann allerdings auch 2A liefern.

P.S. Im letzten Pollin-Katalog ist auch ein günstiger Step Down LED Festspannungsregeler.
Allerdings ohne Regelung per Poti. Kostet 6,25 und regelt x-52 Volt auf 1 Ampere runter.
LDD 1000H

Liebe Grüße Jorrit.

[Hagen v.T.]

Lieber Jorrit,

Du schriebst:

" Die Luxusvariante ist, die beiden Wiederstände durch Trimmer zu ersetzen.
Statt 680 Ohm 1k Trimmer und statt dem 22-100 Ohm Wiederstand ein 100 Ohm Trimmer.
Kosten auch nicht mehr und man kann den "Endanschlag" (Minimalstrom und Maximalstrom) noch exakter einstellen. "

Ich gebe viel lieber 20/30/40.- Euro mehr aus und habe dafür eine robustere und/oder exakter einstellbare Lösung. So ein dickes Poti kostet ja nur ca. 25.- Euronen (z.B. 60W).

Wäre es zuviel verlangt wenn ich Dich bitte einen Schaltplan diesbezüglich hier zu zeigen - gerne "nur" Handzeichnung. Ich weiß Du hast es geschrieben wie es geht, aber mit einem Schaltplan tu' ich mich als Laie einfacher.

Danke !!!!

Herzliche Grüße

Nils v.T.

[the_playstation]

Hallo Nils.
Der Schaltplan ist ja oben zu sehen.
Bauteile sollten zusammen ca. 5-6 Euro kosten (mit Trimmern).
Dazu kommen noch Gehäuse, Buchsen, ein 5V Netzteil, ein bisschen Kabel und eine Cree LED.
In der Summe etwa 20-25 Euro + 5-10 Euro Porto (je nachdem, bei wievielen Händlern man bestellen muß).
Ich würde versuchen, alles bei Reichelt oder Pollin zu kaufen.

Man kann das ganze leicht auf einer 1x4cm großen Lochrasterplatine aufbauen!

Ich habe mir 3x Dimmer im Gehäuse, 1x Dimmer in einem Mikroskop und ca. 12x Cree LEDs gekauft.
Damit kann Ich alle meine Mikroskope betreiben. Egal ob Stemi oder normal.

Ich kann Dir gerne mal eine Platine aufmalen.
Aber erst in ein paar Tagen. Bin im Moment leider voll beschäftigt.

Liebe Grüße Jorrit.

[Guy Marson]

Hallo´le,

Wer auch immer die Idee mit dem völlig unterdimensionierten Kupferteil als "Kühlkörper" nachbaut, sollte bedenken, dass damit besagte Cree-LED niemals mit 2000mA über eine Minute betrieben werden kann, ohne dass sie restlos überhitzt. Ausweg aus dem Dilemma: Lieber bloss das Schaltnetzteil einer "Jansjö" dranklemmen, macht 4 Volt, bringt die LED bloss auf etwa 700mA und das Kuperteil könnte ausreichen um die LED auf unter 100°C zu halten. Dimmen kann man (fast noch billiger) über zwei bis fünf - je nach Wunsch - in Reihe liegende und zusätzlich geschaltete 3000mA banale Dioden (zu etwa 0,30.- Euro das Stück). Ein 6-stufiger Schalter kostet zwar auch 2,50.- Euro und dessen Drehknopf nochmal 1/2 Teuro.. 

Wie auch immer, eine Power-LED, deren Kristall sich auf über 100°C erhitzt, wird anstatt 10k-Stunden weniger als 100 Stunden leben :-(.

Einen guten Rutsch, und fackelt die Bude nicht ab mit diesen Billig-Teilen.

Guy

[the_playstation]

Hallo Guy,

Kühlung der LED:
So schlimm ist das Ganze nun auch nicht.
1.) Kupfer ein sehr guter Wärmeleiter
2.) hat Er ja Kontakt zum Mikroskopfuß
3.) benutzt man die Leistung der LED am KF 2 sowiso nie.
Bevor die LED Schaden nimmt, grillt man eher seine Augen / Netzhaut. Und die ist wichtiger.
Wer will, kann den Alukühlkörper oder die Kupferendmuffe ja auf eine Kupferplatte oder Aluplatte hartlöten, ...

Zu den Dioden + Umschalter:
1.) Warum Dioden und keine Wiederstände. Die könnte man viel sinnvoller dimensionieren. Ausserdem gibt es Sie in beliebiger Wattzahl.
2.) Ich möchte ehrlich gesagt keine Regelung in Stufen. Irgendwie sind die dann nie, wie man Sie eigentlich möchte.
3.) Einmal kritisierst Du den unterdimensionierten Kühlkörper. Aber die Dioden dürfen heiß werden.
4.) Keine Spannungskompensation und keine Temperaturkompensation (Dioden sind da ähnlich wie LEDs)
Daher erschließt sich für mich der Einsatz von Dioden nicht. Das gibt völlig zufällige Lastverteilungen.
Wesentlich schlimmer für die LED, da deren Temperaturverhalten nicht kompensiert wird.

Die Bauteilekosten und der Aufwand sind auch recht ähnlich.

Daher würde Ich die Lösung Dioden + Umschalter nicht befürworten. Die Nachteile sind gravierend.

Liebe Grüße Jorrit.

[Hagen v.T.]

Hallo Jorrit,

mach' Dir mal zunächst keine Arbeit wegen mir. Mir wurde gerade was sehr interessantes angeboten und da wäre es schade wenn Du Dir unnötig Mühe machst.

Ich melde mich diesbezüglioch nochmal.

Danke und beste Grüße

Nils

[Guy Marson]

Hallo Jorrit, Hallo Alle,

Bezüglich Kühlung: Ich sah bei Deinem Vorschlag nur diese Kupferne "Glocke", thermisch isoliert und gut im Fuss versteckt (...) und da sträubten sich mir die Nackenhaare.

Bezüglich Dimmung: na ja, also speist jemand die Schaltung mit 5V, gibt der Darlington nur noch 3V an den Widerstand und die LED, wobei am Widerstand nochmal was abfällt.. Also ist man bei 5V Eingangsspannung auf der sicheren Seite (thermisch, und fackelt die Bude nicht ab) denn die LED zieht dann auch nie 2 Amp. Bei 6V bleibt mehr für die LED übrig, könnte für 1 - 1,2 A  reichen.. Ich werde es nicht testen.

Zu den Si-Dioden in Serie zur LED als Dimmer:
- Damit kommen ungeübte Bastler eher klar als mit Deiner recht einfachen Schaltung, das hat meine Praxis gezeigt. Sobald Transitoren ins Spiel kommen, winken die meisten Raute.
- Si-Dioden sind thermisch sehr tolerant und ausgelegt um unter Vollast und ohne zusätzliche Kühlung 50K-Stunden zu laufen, und das tun sie auch (...).
- LEDs vertragen Hitze weitaus weniger (s.o.). Datenblätter belegen beide Aussagen wobei bei LED sogar noch eher geflunkert wird (man will seine Produkte nicht schlechter darstellen als die Konkurrenz)..

- Si-Dioden als "Dimmer" einer LED mit einem Jansjö-Schaltnetzteil als Speisung.. Wie geht sowas? Dazu hier die Schaltung..:

Zunächst die Abkürzungen:  
- "(AK)" ist eine Diode mit Anode=(+) und Kathode=(-)
- die "---" sind Kabel zur Verbindung der Teile
- (S0) ist der Schleiferanschluß des Schalters
- (S1) - (S6) sind die Schalterstellungen..

Die Schaltung:


(Pluspol Netzteil) ---(S0)

(S2)---(AK)---(S3)---(AK)---(S4)---(AK)---(S5)---(AK)---(S6)---(Anode LED Kathode)---(Minuspol Netzteil)

fertig!

Bemerkungen zur Schaltung: Die erste Schalterstellung (S1)  wird genutzt um die LED dunkel zu schalten. Bei der zweiten Schalterstellung beginnt die LED schwach zu leuchten. Bei der 6. Schalterstellung (S6) kriegt die LED die volle Speisespannung. Einfacher und robuster geht es nicht. Nur die Diode zwischen (S5) und (S6) sollte man nicht anfassen, die wird heiss (die anderen nicht mehr, die arbeiten nicht so hart;).
Es können auch Schottky-Dioden eingesetzt werden an denen etwa die Hälfte der Spannung abfällt. Oder Kombinationen von normalen Dioden und Schottky-Dioden (usw).
Sollte ein USB-Netzteil (= 5V) zum Einsatz kommen, ist vor die LED noch eine weitere Diode zu schalten, oder zwei Schottky-Dioden in Reihe, in obiger Reihenfolge von Anode und Kathode.

Brauchbare SI-Dioden sind (u.a.) Dioden der 1N5400-er Reihe (1N5400 - 1N5408) Hersteller = egal!
Brauchbare Schottky-Dioden sind  (u.a.) die der SB3-Reihe, z.B. SB320 oder SB330 (o.a.).

Diese Schaltung hat sich als sehr brauchbar erwiesen. Zumindest mir ist es lieber, mit fixen Stellungen die immer gleichen Lichtmengen zur Verfügung zu haben.
-Gravierende Nachteile?? M.E. keine.

Wer will der darf!
Viel Spass,

Guy

[Wilfred Mott]

Also ist man bei 5V Eingangsspannung auf der sicheren Seite (thermisch, und fackelt die Bude nicht ab)

Nun bleiben wir mal auf dem Boden. Man fackelt hierbei zwar recht schnell die LED, mangels leicht entflammbaren Material in unmittelbarer Umgebung und der lokal begrenzten Erwärmung, aber keineswegs die Bude ab. Der Sachschaden begrenzt sich also auf unter 10 Euro. Bei dieser Art der Kühlung bezweifle ich aber auch, dass bei 5V die LED sicher ist.
Ich glaube aber hier ist das wirklich nicht so wichtig, da der Erbauer als Einsatzzweck die normale Mikroskopie sieht, und wer da schon mal durch das Okular auf eine voll ausgesteuerte LED geschaut hat, wird sehr sehr schnell freiwillig runterdimmen (oder erblinden, und dann ist die Beleuchtung auch nicht mehr entscheidend). Wenn man Mikrofotografie betreiben will, sollte man sich um die Kühlung mehr Gedanken machen, denn dann wird man eben eher hochdimmen. Die 1,2 Ampere hält die XM-L U2 ansonsten eigentlich ohne weiteres aus. Wenn man lustig ist kann man diese laut Datenblatt sogar mit 3 Ampere betreiben.

Und mit der Kühlung ist das am Ende letzlich so, dass die Art der Schaltung nicht darüber entscheidet ob man eine bessere braucht oder nicht. Es hängt von der gewünschten Helligkeit ab. Wenn man viel Licht braucht, wird man eben nicht um viel Kühlung rumkommen - ob mit Dioden, Transistor oder schwarzer Magie gedimmt. Nur über den Verlust der Zwischenstufen der Helligkeit sollte man sich bei der Diodenvariante bewusst sein.

Herzliche Grüße,
WM.

[Guy Marson]

Hallo Herr Mott,

Bei dieser Art der Kühlung bezweifle ich aber auch, dass bei 5V die LED sicher ist.

Hier haben Sie mich falsch verstanden: es ging um Jorrits Schaltung, in der ein Darlington-Transistor mit 2 Volt V_CE "Spannungsverlust" zu Einsatz kommt und somit nur 3 Volt an die LED und den Widerstand weitergibt.
Also kann man Jorrits Schaltung sehr wohl mit 5 Volt Eingangsspannung betreiben, ohne die Bude (worst case) abzufackeln. Ok?

Ihre anderen Ansichten, besonders:  

Wenn man viel Licht braucht, wird man eben nicht um viel Kühlung rumkommen

teile ich vollkommen. Mein KK (unter einem CH2 von Olympus) hat 120 x 80 x 30 mm, ist ein klassischer Alu-Kühlkörper mit seitlicher Konvektionluft Abführung (r/l) und mittigem Montage-Streifen für Transistoren etc.. (in diesem Fall, der LED). Der wird, mit besagter Cree-LED bei 2,6 Amp. betrieben, genau 52°C warm, nach 1Stunde Dauerbetrieb. Das nur pro informa.

Daher meine Warnung, bei Jorrits LED-Kühlung die Eingangsspannung der Schaltung lieber nicht zu hoch anzusetzen.

Einen schönen Tag noch,

Guy