Auflicht-(Pol)-Mikroskopie am Orthoplan: Welche helle Lichtquelle?

Peter V. · März 11, 2015, 13:48:46 NACHMITTAGS

Hallo,

bei der "Spielerei" mit Auflicht-Pol und -DIK fiel mir auf, dass (zumindest am Orthoplan) das Ganze mit der 100W-Leuchte doch recht "funzelig" wird. Waren für solche Untersuchungen ursprünglich hellere Lichtquellen wie z.B. Xenonbrenner vorgesehen? Und falls ja: Wie sieht es dort mit "schädlicher" Strahlung (also UV,IR) aus?

Herzliche Grüße
Peter

Läpplappen · März 11, 2015, 14:07:03 NACHMITTAGS

Hallo Peter,

ich mikroskopiere am Orthoplan im Auflicht in erster Linie polierte Glasflächen. Die haben eh nur an die 4% Reflexion und mit einer Halogenlampe war im DIC nichts mehr zu machen.
Eine Kurzbogenlampe ist zwar vorhanden, aber die Ersatz-Leuchtmittel waren mir zu teuer, haben sie doch nur eine recht kurze Lebenszeit.

Eine Lösung habe ich in dieser LED gefunden.

Sie wurde in ein altes Lampenhaus 250 gesetzt und funzelt seitdem fleissig vor sich hin. Die Kondensoroptik konnte aufgrund der kleinen Emitterfläche so bleiben wie sie war. Nun habe ich Licht satt und eher zu viel als zu wenig.

Viele Grüße,
Raphael

mikromeister · März 24, 2015, 21:37:45 NACHMITTAGS

Das sieht sehr interessant aus.
Gibt es diese LED in Deutschland zu kaufen?

Was ist da die genaue Bezeichnung. Anscheinend gibt es ja mehrere Typen.

Die würde ich mir auch gerne einbauen.

reblaus · März 24, 2015, 22:10:01 NACHMITTAGS

Hier habe ich gerade eine erworben:

http://www.mouser.de/ProductDetail/Luminus-Devices/CBT-140-WCS-L16-UA120/?qs=sGAEpiMZZMsuj5tdPuAId3mVMPDbZjCCux86jRQuVWuwxvslCIZdOA%3d%3d

aber es gibt noch eine weitere Vertretung in DE.

Lade aber erst mal das Datenblatt herunter (dort werden die Typen erläutert) und überlege wie du die geregelten 21 (oder auch mehr) A "providest". Lästig vor allem weil viele Netztgerät erst bei 3 V anfangen und, wenn linear geregelt, erst den vollen Strom zur Verfügung stellen, wenn man mehr als 15 A abzapft.

Der Kühler steht im Keller fast jeden Haushalts, wenn man den dort verstaubenden PC auseinander nimmt.

Gruß

Rolf

Läpplappen · März 25, 2015, 08:55:33 VORMITTAG

Hallo Markus,

ja, Datenblätter lesen empfiehlt sich sehr, schon alleine wegen der Kosten von gut 80€ für ein potentielles Ersatzteil

Ich habe die weiße Variante im Einsatz.
Zur Stromversorgung leistet dieses Netzteil gute Dienste: http://www.reichelt.de/Labornetzgeraete/HCS-3300-USB/3/index.html?ACTION=3&GROUPID=4952&ARTICLE=132412&OFFSET=16&
Und zur Kühlung gibt es über 3A einen Lüfter, darunter genügt (bei mir) die passive Kühlung mit dem alten CPU-Kühler
Der deutsche Distributor ist ebv electronic (ebv.com), für Jena wäre Herr Reis zuständig. Ich habe damals aber auch bei Mouser bestellt, weil ich die LED online bei EBV nicht finden konnte. Sie hätten sie aber gehabt.

Viel Glück - und noch zwei Sachen:
1) wirklich auf ausreichend Kühlung achten, das Teil wird wirklich heiss!
2) nicht direkt auf den Emitter schauen, das kann bleibende Schäden hinterlassen, denn die Leuchtdichte ist sehr hoch.

Raphael

mikromeister · März 25, 2015, 09:36:54 VORMITTAG

Vielleicht ist diese tolle LED mit Kanonen auf Spatzen geschossen.
Derzeit habe ich eine 20W Halogenbeleuchtung mit knapp 500 lm und brauche wohl keine 4000 lm
1500 lm würden wohl auch reichen und da gibt es günstigere LEDs die ich evtl. mit dem internen Trafo betreiben könnte

Ronald Schulte · März 25, 2015, 09:59:54 VORMITTAG

@Raphael,

Eine Tolle LED Lösung hast du da. Mich wurde noch Interessieren wie du die LED Justieren kannst? Das ist auf dein Bild nicht zu sehen.

Ronald

Läpplappen · März 25, 2015, 10:36:33 VORMITTAG

Hallo Ronald,

Der Kühlkörper ist auf der Halterung befestigt (der Alu-Ring unterhalb vom Kühlkörper) welche auch die Lampenfassung aufnimmt. So sind die Justierknöpfe vom Lampenhaus wie gewohnt zu benutzen.

Es ist jetzt viel Luft im Gehäuse und ein Kleineres hätte es wohl auch getan. Aber so waren die Umbaumaßnahmen minimal und es kann ausreichend Luft zurkulieren. Man könnte sogar Rückrüsten

Viele Grüße,
Raphael

reblaus · März 28, 2015, 15:57:50 NACHMITTAGS

Hallo Markus -

für Normalnutzer ist natürlich so viel Licht völlig unnötig, aber als Spielzeug ist diese LED wirklich fantastisch. Immerhin hat sich bei mir gezeigt, dass man damit auch für Auflichtfluoreszenz ab 435 nm aufwärts alle gebräuchlichen Wellenlängen mit genügend Dampf zur Verfügung hat und zwar bereits ab 3 A.

Wie Raphael schon geschrieben hat - bis 3 A reicht der Prozessorkühler mit Thermik. Ich habe mir einen ähnlichen in das Gehäuse eines "Halogenbunkers" (für Hal 100 bzw. HBO 50) eingebaut.

Der Einbau ging unblutig mit 4 Spreizschrauben in den beiden Nuten, in denen ansonsten die Trägerplatte für die justierbare Lampenfassung sitzt, das Teil ist federnd festgeklemmt und kann zum Justieren notfalls ein wenig nach oben oder unten verrückt werden, oder auch seitlich, wenn man die Spreizschrauben hinten etwas verstellt.

@Ronald - hier kann man zwar den Kollektor verstellen, aber auch ohne Verstellmöglichkeit ist die korrekte Platzierung der LED völlig unproblematisch. Die LED ist auf einem 3 mm dicken Kupferkörper (28 x 26 mm) montiert. Man kann sie damit problemlos auf dem Alukühler provisorisch festklemmen und in eingeschaltetem Zustand hin und herschieben - das wäre mit einer Halogenlampe schwer und mit einer HBO gar nicht möglich. Man projiziert dabei den runden Emitter genau senkrecht an die Zimmerdecke oder -wand und befestigt anschließend die LED endgültig in Gewindelöchern.

Allerdings hat sich bei mir herausgestellt, dass dieser Prozessorkühler für 20 A wohl doch nicht ausreicht, auch wenn man die Gebläsekühlung draufsetzt. Es ist zwar eine riesige Kühlfläche vorhanden, aber die Vorversuche mit mehr Strom haben gezeigt, dass die Wärme über das relativ dünne Aluminium nicht zügig genug von der Kupferplatte abtransportiert werden kann. Bereits bei längerem 5 A-Betrieb kann ich das Kupfer neben dem Emitter nicht mehr anfassen, während der Kühlkörper nur ein paar cm davon entfernt nur noch handwarm ist. Dabei habe ich eine relativ teure Wärmleitschmiere verwendet!

Tips von Experten, die sich in dieser Physikrichtung besser auskennen wären mir willkommen!

Viele Grüße

Rolf

the_playstation · März 28, 2015, 16:50:45 NACHMITTAGS

Hallo Rolf.
Ich würde eine größere Kupferplatte zwischen Aluminium und LED Kupferplatine empfehlen. Leider ist ja der Platz im Lampenhaus begrenzt. Sonst könnte man einen leistungsfähigeren CPU-Kühler mit Heatpipes einsetzen. Ich habe z.B. eine 200W LED auf einem Scythe Mugen 3, 4 oder Max Kühler mit 12x Heatpipes verbaut. Da wird nichts mehr zu warm. Aber der wäre erheblich größer als das Lampenhaus.

Liebe Grüße Jorrit.

treinisch · März 29, 2015, 00:51:58 VORMITTAG

Hallo Rolf,

ich erziele mit einem Kühler mit Heatpipes bei 10 W eine Junction-Temperatur von 46 °C. Es dürft damit klar sein, dass weder passive noch Heatpipe basierte Kühler die richtige Wahl sind, wenn man wirklich hohe Ströme verwenden möchte u n d eine hohe Lebensdauer erzielen möchte.

Ansonsten ist ja ein Betrieb bei 120 °C Junction-Temperatur möglich, aber Lebensdauer ist dann wohl nicht mehr das richtige Wort :-)

Eine theoretische Überlegung:

Rthjc der Luminus = 0.30 K/W

Passung Kupfer/Kupfer: Rth = 0.05 K/W

Heatpipe: Rth = 0.1 K/W

Da es zwei Passungen gibt, macht das: 0.5 K/W

Soll die LED bei 20 °C Raumtemperatur auf 70 °C erwärmen macht das ∆T = 50 °C, bei 20 A dürften wohl etwa 100 W in Wärme umgewandelt werden, dass heißt der Gesamtwärmewiderstand darf 0.5 K/W betragen. Das wars schon. Selbst im idealsten Fall ist ein Betrieb mit 20 A nicht möglich.

Zwei Heatpipes parallel: Rth-Gesamt = 0.45 K/W bleiben also 0.05 K/W für den Kühlkörper :-) Der dürfte größer und schwerer als ein Axioskop sein :-). Mehr als zwei Heatpipes bringen nichts, da die Kupferplatine nicht groß genug ist.

Ich denke, man sieht, dass die LED dazu gedacht ist, bei 120 °C Junction-Temperatur verheizt zu werden.

Ich persönlich werde doch noch mal über das Thema passive Wasserkühlung nachdenken, aber erstmal bleibe ich bei meinen Blitzen, da spielt Kühlung ja keine Rolle.

vlg
Timm

reblaus · April 01, 2015, 01:01:41 VORMITTAG

Hallo -

nochmals Dank an Timm, der mir zu einem passenden Stecker für den auf der LED-Platine eingebauten Thermistor verholfen hat! Nun kann ich wenigstens außer theoretischen Erwägungen und Schätzungen nach der Babyfläschchen-Methode auch Messwerte beitragen:

Mit dem oben abgebildeten CPU-Kühlkörper erreicht der Messwiderstand bei einer mit 3 A bestromten LED ohne aktive Kühlung eine Temperatur von 44 °C, das könnte einer Junction-Temperatur von 48 °C entsprechen. Aktive Kühlung durch einen 80 mm-Lüfter, der oben auf das Lampengehäuse gelegt und mit 9 V betrieben wurde, senkte die Temperatur auf etwa 25/28 °C, bei einem Strom von 5 A wurden ca. 30/34 °C erreicht.

Zweifellos kann man mit dieser Billigkühlung bedenkenlos bis 10 A gehen (habe ich momentan nicht). Wahrscheinlich sogar auf 20, wenn man die von Timm erwähnte Reduktion der Lebenszeit in Kauf nimmt. Laut Datenblatt wären das aber selbst bei 150 °C Tj immer noch 10.000 h, bei 120 °C 20.000 h. Das dürfte etwas euphemistisch sein, auch treten durch diese Übertemperaturen noch weitere Änderungen der Charakteristik auf, aber in der mikroskopischen Amateurpraxis dürfte die volle Helligkeit ohnehin nur gelegentlich benötigt werden.

Trotzdem schwebt mir natürlich trotzdem eine für Dauerbetrieb bei über 20 A ausreichende Luftkühlung vor. Jorrit weist zu Recht darauf hin, dass dies ohne Verunstaltung und Aufblähung der Leuchte nicht möglich ist, aber ich könnte mir durchaus eine CPU-Wasserkühlung vorstellen, deren Schläuche dezent unter dem Tisch verschwinden.

Viele Grüße

Rolf

the_playstation · April 01, 2015, 08:21:36 VORMITTAG

Hallo Timm.
Der Kühler bzw die Heatpipes sind hier nicht das Problem sondern die möglichst effiziente Vergrößerung der Kontaktfläche.

0,25K/W + Passung Kupfer/Kupfer: Rth = 0.05 K/W = 0,30K/W

Wasserkühlungen werden oft überschätzt. Viele Wasserkühlungen kommen mit modernen normalen PC-CPU-Kühlern nicht mit.

Mein Intel i7 2600k mit 95Watt Verlustleistung (mit einem alten Mugen 3 Kühler) hat eine dezente Kerntemperatur von 36-38 Grad und "tuckert" seit 4-5 Jahren langsam vor sich hin (große, langsam laufende Lüfter).

ca. 1kg sind auch nicht ganz so groß und schwer wie mein Axioplan.

Liebe Grüße Jorrit.

treinisch · April 01, 2015, 22:27:05 NACHMITTAGS

Hallo Jorrit,

nun ja, 1 kg, eben.

Bedenke die interessante Situation: Das ,,Die", die Wärmequelle ist gerade mal 14 mm² groß!

Ich schätze, bei deinem Prozessor ist das schon viel flächiger verteilt!

Klar, Wasserkühlung ist kein Wundermittel, aber spart an der Wärmequelle ungemein Platz und Gewicht. Das ist der Hauptvorteil. Solange man keinen hohen Druck verwenden muss und keine Wassertemperatur unter Raumtemperatur verwenden muss, schön mit Neoprenschläuchen oder Silikonschläuchen, selbstverriegelnden Schnellkupplungen eine leise, bequeme und sichere Technik.

vlg
Timm

the_playstation · April 01, 2015, 23:21:41 NACHMITTAGS

Hallo Timm.
Die Fläche des "Deckels" bei einem Prozessor ist zwar größer. Aber dafür ist der eigentliche Chip innen auch nur über einen K/W-Übergang mit der Außenfläche verbunden, die eigentliche Chipfläche ist recht klein und nach unten durch einen Keramikkörper isoliert. Auch nicht ideal. So groß ist der Unterschied nicht, wie das äußere Bild suggeriert. Der Deckel entspricht der Kupferplatte der LED.

Bei einer Wasserkühlung kommen Pumpe, Kühler, Schläuche, Ausgleichsbehälter, ... dazu. Im Endeffekt wie bei einem Kühler mit Heatpipes nur mit zusätzlicher Pumpe. Der einzige Vorteil liegt darin, daß man den Schlauch, die Pumpe und den Kühler irgendwo anders unterbringen kann. Ein Nachteil ist, daß eine Wasserkühlung eher ausfallen kann. Sie kann undicht werden, auslaufen, ... Daher werden Wasserkühlungen im PC-Bereich nur von Modding-Freaks verwendet. Geringer Nutzen aber es sieht halt "cool" aus, wenn im PC im Ausgleichsbehälter ein mit LEDs beleuchteter Springbrunnen fließt. Wenn es auf Leistung und Sicherheit ankommt, würde Ich keine empfehlen.

Liebe Grüße Jorrit.