LED für Standard 16

[Peter G.]

Sonntägliche Grüße ins Forum!

Ich habe mir ja ein schönes Zeiss Standard 16 ergattert und möchte gerne von 6 V/10 W Halogenleuchte auf LED-Beleuchtung umbauen.
Elektrisch habe ich Aussicht auf Unterstützung, mit dem Kühlkörper/ LED-Träger kann ich mir wahrscheinlich selbst helfen, wenn es um einfache Drehteile geht.

Obwohl hier schon einiges über den LED-Umbau geschrieben steht, habe ich doch ein Problem (Anfänger eben) mit der korrekten Positionierung der LED.
Ich habe nämlich bisher nur Umbauten gesehen ( ?), bei denen die LED von der Rückseite des Mikroskopfußes über einen Spiegel nach oben in Richtung Kondensor leuchtet.

An meinem Mikroskop liegt die Wendel der Halogenlampe jedoch senkrecht unter der Beleuchtungsoptik/Leuchtfeldblende.
Ich muss also die LED auch etwa dort platzieren und viel Platz bis zur Tischplatte ist da nicht.

Was gilt es da zu beachten?
Abstand zur Hinterlinse der Beleuchtungsoptik?
Sollte der variabel sein
Brauche ich eine ausgeklügelte Zentriervorrichtung?
Sollte ich eine zusätzliche Streuscheibe vorsehen?

Oder wäre es überhaupt sinnvoller, unter der Beleuchtungseinrichtung eine Umlenkmimik von anderen Standard-Versionen zu installieren und das Licht wie o. a. von der Fußrückseite zu führen?

Das wäre sehr nett,wenn mir jemand helfen könnte.

Peter G.

[reblaus]

Hallo Peter -

ganz einfache Regel: Wenn du die vorhandene Beleuchtungsoptik im Fuß mitverwenden willst sollte der Emitter (Leuchtfläche) der LED  ungefähr so groß sein wie die Glühwendel in der Halogenlampe - gebräuchlich sind z.B. die Cree XM-L LEDs. Also nicht etwa eine eindrucksvolle LED mit großflächigem Emitter verwenden.
Der Emitter muss bei der Konstruktion möglichst genau an der Stelle sitzen, wo jetzt die Glühwendel der Halogenlampe sitzt.
Wenn du keinen Aufwand treiben willst, nimm eine Cree mit Star-Platine (ca. 6 €) und montiere diese mit 2 Schrauben und Wärmeleitkleber auf ein Stück Alu-Flachband (Baumarkt), dessen Länge du empirisch ermitteln musst, damit man es irgendwie am Fuß festschrauben kann. Wenn du den Bodendeckel des Mikroskop entfernt hast, kannst du nach entsprechenden Schraublöchern Ausschau halten, nachdem du (1) die Lage der Glühlampe im Halter festgestellt und (2) den Lampenhalter entfernt hast. Es ist kein Problem diesen wieder anzubringen.
Um das Aluteil mit LED in die richtige Position zu bringen, musst du öfter an- und abschrauben, biegen, Unterlagscheiben anbringen usw. und es wird erst mal ein Pfusch, der aber die Leuchtwirkung nicht beeinträchtigt und zur Kühlung ebenfalls völlig ausreicht.
Man kann evt. bei entsprechenden Elektrikkenntnissen die eingebaute Stromversorgung für die LED benutzen, aber da gibt es verschiedenen Typen mit unterschiedlichen Regelschaltungen sodass ich hier nicht drauf eingehen will.

Gruß

Rolf

[Peter G.]

Hallo Rolf!

Vielen Dank für die schnelle Antwort mit den wertvollen Hinweisen!
Ich denke, die Mechanik bekomme ich hin!

Möchte mir noch jemand etwas zur Original-Regelschaltung sagen?
Was ich von außen sehen kann, ist ein formschönes rotes Einbauteil im Fuß, an dem das Netzkabel angeschlossen ist und von dem die Stromversorgung an die Halogenlampe abgeht. Darin muss auch die Helligkeitsregelung stattfinden, es sieht so aus, als dass nur die Achse des Potis (?) durch die Fußoberfläche führt. Ausgebaut habe ich das rote Teil noch nicht.
Es wäre zu schön, wenn man das weiterhin nutzen könnte. Dazu müsste man wissen, was das Teil (für mich eine "Red"box) macht.

Grüße!
Peter G.

[reblaus]

Hallo Peter -

wenn ich mich recht erinnere, liefert diese Stromversorgung regelbare Gleichspannung und man kann über einen Vorwiderstand von etwa 1 Ohm (Achtung: 10 Watt-Type verwenden) eine Cree XM-L direkt versorgen.
Habe ich neulich mal gemacht und man hat sogar einen guten Regelbereich. Allerdings wird die LED für normale Hellfeldmikroskopkie so hell, dass es empfehlenswert ist einen höheren Widerstandswert vorzusehen.

Hier auch noch eine Lektüre dazu:

http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=8249.0

Viele Grüße

Rolf

[Peter G.]

Grüß Euch!

Ein Problem hab ich jetzt:
Die schwarze Fassung, in die der braune Lampenhalter eingesteckt wird (s. Bild), fühlt sich an wie Kunststoff.
Die LED muss ja einen Kühlkörper haben, der wegen der Zentrierung in diese schwarze Fassung eingesteckt wird. 
Muss ich befürchten, dass die schwarze Fassung im Betrieb weich wird?

[JB]

Hallo Peter,

Alle Teile dort sind beim Betrieb mit Halogenlampe ohnehin hoeheren Temperaturen ausgesetzt.

Das Problem ist eher andersherum. Die von der LED erzeugte Waere muss schnell und effektiv abgeleitet werden. Die vorhandenen Teile sind aber eher auf Isolierung ausgelegt.

Meiner Ansicht nach gibt es 2 Moeglichkeiten:

a) Leistungsstarke LED wird benoetigt, z.B. fuer Phasenkontrast, 3-10 Watt

Dann sollte auch fuer schnelle Waermeableitung gesorgt werden. Am besten die LED auf in massives Stueck Alu, Kupfer etc und dann am Stativ festschrauben (da sind 2 Bohrungen vorhanden!). Rolf hat das schon beschrieben* und hier, 2. Bild, http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=8249.msg57622#msg57622 ist eine besonders massive Variante.

Die LED wird dann dadurch zentriert, dass man sie mit mind. 2 Schrauben genau am richtigen Ort fixiert


b) LED fuer Hellfeldbetrieb mit geringer Leistung

Dann reicht vermutlich auch ein einfacher Metallkoerper in der alten Lampenfassung** aus http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=16847.0  Zu heiss sollte er aber nicht werden, schon um die LED zu schonen, kann also nicht bei voller Leistung benutzt werden.

Beste Gruesse,

Jon

* "nimm eine Cree mit Star-Platine (ca. 6 €) und montiere diese mit 2 Schrauben und Wärmeleitkleber auf ein Stück Alu-Flachband (Baumarkt), dessen Länge du empirisch ermitteln musst, damit man es irgendwie am Fuß festschrauben kann. Wenn du den Bodendeckel des Mikroskop entfernt hast, kannst du nach entsprechenden Schraublöchern Ausschau halten, nachdem du (1) die Lage der Glühlampe im Halter festgestellt und (2) den Lampenhalter entfernt hast."

** die Kupferendmuffe sieht mir etwas zu hoch montiert aus

[reblaus]

Hallo Peter -

(Jon war schneller - aber trotzdem:)

da habe ich das wohl etwas ungenügend erläutert: Die gesamte braune Fassung kommt raus (die Optik im schwarzen Teil ist völlig separat) und wird durch ein flächiges, nicht zu dünnes Aluminiumteil (Flachband, Platte ...) ersetzt, auf das die Starplatine mit der LED aufgeschraubt wird. Das Aluteil wird irgendwo am Fuß angeschraubt - dort sind geeignete Löcher oder Schraubbuchsen zu finden. Es ist groß genug um für Hellfeld ausreichend Kühlung zu gewährleisten, an den Stellen wo es am Fuß angeschraubt ist, wird ja auch noch Wärme abgeleitet.
Zitat Jon: "Die LED wird dann dadurch zentriert, dass man sie mit mind. 2 Schrauben genau am richtigen Ort fixiert".
Meine Ergänzung: Die Präzision einer Konstruktion wie die von Stephan Hiller (siehe Link in Jons Beitrag) kann ein Bastler zunächst kaum erreichen, also muss eine nachträgliche Zentriermöglichkeit für die LED vorgesehen werden. Wie, das bleibt der Fantasie des Bastlers überlassen (Schlitzlöcher an den Befestigungsstellen usw.). Falls die Konstruktion unten aufträgt, musst du evt. die Gummifüße des Mikroskopfußes etwas erhöhen, falls die LED zu tief unter der Optik liegt, muss die Starplatine mit Aluteilen unterlegt werden.

Viele Grüße

Rolf

P.S. Der Weg ist das Ziel: Und falls Du das alles bewältigt hast, wird Dir das Preis-Leistungsverhältnis von professionellen Lösungen sehr gut vorkommen ...

[Stephan Hiller]

Viele Grüße

Rolf

P.S. Der Weg ist das Ziel: Und falls Du das alles bewältigt hast, wird Dir das Preis-Leistungsverhältnis von professionellen Lösungen sehr gut vorkommen ...

Hallo,

ich biete die "Rundum sorglos" Umrüstung für 100 € mit gedrehten Teilen und LED an (Cree XML-2). Zusätzlich wird ein in POM gedrehtes Anschlußstück mitgeliefert/eingebaut, das in den Aufnahmestutzen kommt der beim Standard 16 mit einer grauen Plastikkappe verschlossen ist. Hier ist dann eine Niedevoltbuchse versenkt über die die LED versorgt werden kann. Wenn gewünscht, liefere ich für diese Buchse auch noch ein Kabel mit passendem Stecker und zwei Bananensteckern mit, so dass man die LED mit einem externen Steuergerät betreiben kann (z.B. regelbares kleines Labornetzgerät). Alternativ natürlich auch meinen LED Treiber, der dann aber separat berechnet wird.
Diese Lösung ist 100% zentriert und erlaubt die LED auch mit Maximalstrom zu betreiben ohne dass irgend etwas ablebt oder überhitzt und sie passt auch in den Fuß ohne dass man Erhöhungen anbringen muss.

Da es sehr viele Varianten des Standard 16 Fußes gibt würde ich aber bitten mir den Fuß zur Umrüstung zuzusenden. Ggf müssen für die Befestigung der LED Kühlplatte noch weitere Gewinde eingeschnitten werden.

Falls gewünscht stelle ich für diesen Umbau heute Abend gerne noch ein paar Bilder ein.

Grüße

Stephan Hiller

[Peter G.]

Dank an alle,
die mir bisher mit ihrem Rat geholfen haben.

Mir hat ein Forenmitglied Unterstützung angeboten, der die elektrische Seite beherrscht.
Ich selbst kann mit meiner kleinen Emco Compact 8 Drehteile aus vorhandenem Alu und POM fertigen.
Ich möchte schon gerne selber werkeln, wenn ich so ungefähr weiß, wo insbesonders die Probleme der Zentrierung und des Wärmemanagements liegen.

@Stefan Hiller:
Ich habe bisher schon mitbekommen, dass Du solche Adaptionen in professioneller Qualität anbietest.
Ich habe auch selbstverständlich Deinen Beitrag #29 in "Standard 14 Beleuchtung" mit Interesse gelesen.
Leider kann ich nicht fräsen, um den LED-Träger tieferzulegen. Deswegen will ich versuchen mit Drehteilen und schlimmstenfalls mit Schlagzahnfräserei zurecht zu kommen.
Ich muss eben noch eine Weile hirnen...

Dein Angebot bezüglich der Bilder Deiner "Rundum sorglos" Umrüstung weiß ich zu schätzen.
In Anbetracht dessen, dass ich es selbst versuchen will, wäre es unfair, wenn ich Dein geistiges Eigentum zum "Abkupfern" verwenden könnte.
Aber nochmals ausdrücklich meinen Dank für Dein Angebot!

Ich will mal versuchen, den Wärmeübergang zu der schwarzen Kunststoffaufnahme dadurch zu reduzieren, daß ich den zylindrischen Teil des Kühlkörpers etwas schlanker zu drehen und die Zentrierung über einen kurzen Bund zu erreichen.
Wie viel Fläche ich dann noch dranmontiere entscheide ich, wenn ich mal Temperaturen gemessen habe (mit dem nassen Zeigefinger) und etwas besser abschätzen kann, was Sache ist.

Rolf und Jon haben mir dazu schon gute Hilfestellung gegeben. Im Moment habe ich nur Hellfeld zur Verfügung, aber was da noch kommt (Phako?), weiß ich noch nicht.
Ich glaube ich fange mal klein an.

Viele Grüße,
Peter G.

[wilfried48]

...
Ich will mal versuchen, den Wärmeübergang zu der schwarzen Kunststoffaufnahme dadurch zu reduzieren, daß ich den zylindrischen Teil des Kühlkörpers etwas schlanker zu drehen und die Zentrierung über einen kurzen Bund zu erreichen.
Wie viel Fläche ich dann noch dranmontiere entscheide ich, wenn ich mal Temperaturen gemessen habe (mit dem nassen Zeigefinger) und etwas besser abschätzen kann, was Sache ist.
...

Hallo Peter,

da es sich im Gegenteil zu deiner Anahme nicht um ein Kunststoffteil sondern um ein massives Metallteil handelt, das durch seine Verschraubung im Mikroskopfuss auch noch viel Wärme an diesen ableitet, musst du gerade versuchen mit deinem Drehteil auf dem die LED sitzt einen möglichst guten Wärmeübergang hinzubekommen. Also das Drehteil möglichst präzise in das schwarze Teil einpassen und mit der vorhandenen Rändelschraube festklemmen. Dann reicht die Kühlung mit dem kleinen Drehteil im Dauerbetrieb auf jeden Fall bis 1 A bei der Cree XM L - 2 aus.
Und das ist auch für die Erweiterung auf Phako dicke ausreichend. Im Gegenteil du wirst eher das Problem haben, deine Elektronik so auszulegen, dass du die LED bei schwach vergrössernden Objektiven im Hellfeld genügend weit sauber herunterregeln kannst.

viele Grüsse
Wilfried

[jonson052]

Hallo Peter, Hallo Wilfried,

das Herunterregeln im Hellfeld könnte man ja mit der Schaltung lösen, die in meinen Mikroskopen auch steckt: Atmel-Microcontroller mit 1kHz PWM-Dimmung über Leistungstransistor, das sind 256 (ziemlich lineare) Helligkeitsstufen.
Für Phaco vielleicht noch einen Schalter, der für hohe Helligkeiten auf einen anderen Vorwiderstand umschaltet. Bei mir reicht das bei ähnlichem Setup auch locker aus (LEDs sind auf maximal ~700mA "gedrosselt", neutralweiße XM L2).

Ob wir die Elektrik dann "beherrschen", wird sich ja noch zeigen 

Viele Grüße
Johannes

[Peter V.]

Hallo Stephan,

Falls gewünscht stelle ich für diesen Umbau heute Abend gerne noch ein paar Bilder ein.

ich würde das schon sehr gerne sehen.

Herzliche Grüße
Peter

[Stephan Hiller]

Hallo Peter G. und Peter V.,

ich hab da keine Berührungsängste und wenn jemand das nachbauen möchte bitte sehr:

Der Einbau von der Unterseite fotografiert:



die Trägerplatte ist ein 8mm dickes Alublech mit entsprechenden Ausfräsungen. Die Zentrierung des LED Starkühlkörpers wird durch einen gedrehten LED Sockel gewährleistet der den 21 mm Durchmesser messenden Starkühlkörper in einer entsprechenden Ausfräsung aufnimmt und dessen Aussendurchmesser in das Kollektorgehäuse des Leuchteneinsatzes exakt passt. Damit zentriert sich das ganze Konstrukt auf der optischen Achse des Lampenkollektors:

Die Trägerplatte abgeschraubt (der LED Sockel ist über Wärmeleitpaste auf das 8mm Alublech angekoppelt und mit diesem verschraubt):



Hier noch ein Bild des POM Einsatzes mit der Steckbuchse und der "Verschluss" der alten Netzkabeldurchführung mit einem von innen aufgeklebte Alu Blech:



Das selbe nochmal von innen fotografiert (das Loch des ehemaligen Potentimeterdurchgangs verschließe ich üblicherweise mit einem passenen schwarzen Stopfen, was ich hier nicht gemacht habe, weil eventuell die Ansteuerelektronik zusammen mit einer Batterie/Akku Versorgung noch zusätzlich im Fuß untergebracht wird und dann nimmt dieses Loch wieder ein Potentiometer auf):



Ganz wichtig: die Trägerplatte steht nicht über, damit würde sogar bei deinem Fuß (Peter G.), wo die Kunststofffüßchen fehlen, das Mikroskop noch nicht auf der LED Trägerplatte aufstehen:



Was die LED Versorgung angeht gebe ich Wilfried Recht: die größte Herausforderung wird die Dimmung im niedrigen LED Helligkeitsbereich sein. PWM würde ich wenn irgend möglich vermeiden.

Die hier vorgestellte Konstruktion entspricht meinem ersten Prototypen für den Einbau in einen Zeiss Standard 16 Mikroskopfuß. Sie löst die zuvor angesprochenen Probleme des Wärmemanagements, der Zentrierung der LED und des Überstands im Fußteil. Ich hab auch ne Weile getüftelt bis das so aussah. Man kann es aber auch noch etwas einfacher lösen

Viel Spass beim Nachbau.

Stephan

[reblaus]

Hallo -

die Probleme und Lösungen sind eigentlich alle dargestellt oder zumindest angerissen - wie auch schon in früheren Beiträgen. Was nun passiert, hängt von den Finanzen, elektronischen Kenntnissen, bastlerischen Fähigkeiten und/oder Ausstattung der Heimwerkstatt ab.
Wer wirklich sofort eine optimale Beleuchtung zum Mikroskopieren einsetzen will, für den ist die narrensichere professionelle Lösung unter dem Strich die billigste und ästhetisch schönste.
Wer aber aus erfolgreichem Basteln einen m.o.w großen Teil seiner Befriedigung zieht, weiß ohnehin, dass es unter dem Strich mit all dem zusätzlich angeschafften Rohmaterial, den ruinierten Werkzeugen und umgebrachten Elektronikteilen im Endeffekt teurer wird - selbst ohne einen gesetzlichen Mindestlohn in Anschlag zu bringen.

Viele Grüße

Rolf

[jonson052]

Man kann es aber auch noch etwas einfacher lösen

Ja, aber deine Lösung erreicht das Qualitätsniveau des restlichen Mikroskops und passt daher schon sehr gut.
Danke fürs Zeigen!