LED-Umrüstung alter Mikroskope (in meinem Fall ein Wild M11)

[oliverk]

Hallo!

Ich habe mir ein paar Gedanken zur Umrüstung eines Mikroskops auf LED gemacht und würde gerne eure Meinung dazu hören.

Zuerst mit punktförmiger Lichtquelle (Einbau dort, wo vorher die Glühbirne saß):

Folgendes sehe ich als Bedingungen für die LED und deren Ansteuerung an:
- ausreichend hell (aber auch nicht übertrieben hell)
- hoher Farbwiedergabeindex (CRI>90)
- ohne PWM dimmbar (also Linearregelung)

Das alles sollte kein großes Problem darstellen. So gibt es zum Beispiel die Cree XM-L T6 auch in einer High-CRI-Variante. Und es gibt etliche andere LED von einer Reihe von Herstellern. Dazu eine Konstantstomquelle mit Linearregelung, ggf. eine kleine Schaltung und voila.

Aber als ich mich aus anderen Gründen nach Taschenlampen umgesehen habe, kam mir die Idee: Warum nicht Taschenlampentechnik verwenden? Moderne LED-Taschenlampen haben eine High-Power-LED und einen Taschenlampen-Treiber (kleine Platine, in etwa so groß wie der LED-Stern) mit integrierter Konstantstromquelle. Die Teile sind sehr klein und ließen sich womöglich komplett im Lampengehäuse des M11 unterbringen. Ferner bringen sie schon etwas Kühlmasse mit. Problem ist nur, dass die meisten Taschenlampentreiber mit PWM, meist in drei Stufen (High-Mid-Low), dimmen. Es gibt aber auch Taschenlampentreiber mit Linearregelung, wenn mich nicht alles täuscht. Über einen externen Regler ließen diese sich bequem dimmen.

Klingt das für euch bis hier hin sinnvoll? Was habe ich vielleicht nicht bedacht oder wo sogar falsch gedacht? Hat jemand vielleicht schon Ähnliches versucht?

Zum Zweiten kam mir der Gedanke an COB oder Flächen-LED. Eine solche Lichtquelle - rund und mit dem richtigen Durchmesser - hätte den Vorteil, dass man sie direkt unter dem Kondensor montieren könnte und sich dadurch das Einstellen der Köhler'schen Beleuchtung sparen könnte. Bei unserem Zeiss Axioscope ist die LED-Beleuchtung ebenso unter dem Kondensor angebracht und da sind es noch mehrere Einzel-LED und eine Streuscheibe.

Auch hier frage ich mich: Gab es schon Versuche, ein Mikroskop mit COB zu beleuchten?

Das Ganze hat von meiner Seite aus keine Eile. Vermutlich werde ich die Umrüstung erst in den dunklen Wintermonaten beginnen. Es geht erst mal nur um die Prinzipien und die Planung.

Ich freue mich auf eure Meinungen und Anregungen

Grüße

Oliver

[A. Büschlen]

Hallo Oliver,

Welche Lampe möchtest du für dein M11 umbauen, die Sockellampe P 6 V/ 5 Watt?

Gruss Arnold

[plaenerdd]

Hallo Oliver,
sich die köhlersche Beleuchtung sparen?  Die Köhlersche Beleuchtung ist DAS Beleuchtungsprinzip für das Mikroskop, denn damit läßt sich die Beleuchtungsapertur anpassen und Streulicht vermeiden. Alles andere kann da nicht mithalten. Spätestens beim Fotografieren wirst Du das merken.
Also LED mit ähnlicher Fläche wie die Originalbeleuchtung genau an den gleichen Punkt bringen wie die Originalbeleuchtung.
Ich benutze gerne diese dimmbare LED-Lampe, aber die würde ich nicht ausschlachten wollen.
Beste Grüße
Gerd

[Hugo Halfmann]

Hallo Gerd,

für das M11 gibt es eine sehr gute Nelsonleuchte, deren Umbau auf LED ich bereits einmal gezeigt habe. Ferner gibt es eine deutlich seltenere Köhlerleuchte, ähnlich der CZJ Ansteck-Köhlerleuchte.

Zunächst einmal müsste man aber wissen, um welche Leuchte es hier geht.

[rhamvossen]

Hallo Gerd,

Alles andere kann da nicht mithalten. Spätestens beim Fotografieren wirst Du das merken.

Das stimmt nicht. Was ich alles ausprobiert habe mit Beleuchtung, ich kan sagen, wirklich sehr viel. So einen grossen Unterschied zwischen Nelson und Koehler gibt es nicht. Ich gebrauche selber kein saubere Koehler Beleuchtung. Beste Gruesse,

Rolf

[oliverk]

Welche Lampe möchtest du für dein M11 umbauen, die Sockellampe P 6 V/ 5 Watt?

Ja, genau das steht auf dem Birnchen drauf.

sich die köhlersche Beleuchtung sparen?  Die Köhlersche Beleuchtung ist DAS Beleuchtungsprinzip für das Mikroskop, denn damit läßt sich die Beleuchtungsapertur anpassen und Streulicht vermeiden.

Der Kondensor kann nach wie vor nach oben oder unten gefahren werden, nur dass dann eben die Lichtquelle direkt darunter sitzt. Das ist beim Zeiss wie gesagt auch und da steht extra im Manual, dass man es nicht köhlern muss. Ich glaube das einfach mal

für das M11 gibt es eine sehr gute Nelsonleuchte, deren Umbau auf LED ich bereits einmal gezeigt habe.

Das habe ich bereits gesehen! Da gehst du allerdings nicht direkt auf die Steuerung ein (hast aber was verlinkt). Ich dachte nur, dass Taschenlampen-Treiber recht praktisch wären, da sie klein und rund sind, somit sogar problemlos in das Plastik-Lampengehäuse passen würden. Vom Formfaktor also so etwas hier (keine Kaufempfehlung). Nun wird bei Taschenlampen meist mit PWM und nur in drei Stufen gedimmt. Da ist dann ein kleiner Mikrocontroller (attiny) drauf, der sich theoretisch auch programmieren lassen müsste. Es müsste aber auch solche Treiber mit Längsregler geben - hoffe ich zumindest. Ich habe auf gut Glück mal ein Taschenlampen-Dropin (Treiber, LED und ein Stück Alurohr dazwischen) für eine Ultrafire 502-B aus China bestellt (so sieht ein Dropin aus). Der Reflektor kommt ab und dann bleibt ein kleiner Zylinder mit oben der LED und unten dem Treiber. Das müsste bequem ins Lampengehäuse passen.

[rhamvossen]

Hallo,

Warum nicht Taschenlampentechnik verwenden?

Taschenlampen mit gute LEDs werden in der Tat stehts Häufiger. Ich verwende die schon ziemlich lange an mein Zeiss-Winkel Standard, davon ein Bild. Die Taschenlamp auf dem Bild kostet 1 EUR und gibt ein schönes weisses Licht. Da sind mehrere LEDs drin, das Licht wird diffus gemacht mit ein zusätzliches Mattfilter im Stralengang. Bonus: die Lampe passt ziemlich genau in der Fuss. Ich habe davon gleich 10 gekauft  . Taschenlampen mit Blaues Licht kann man besser vermeiden, die verstärken die Farbsaumen von Achromaten und dabei ist es nicht wirklich ein angenehmes Licht. Beste Grüsse,

Rolf

[rhamvossen]

Hallo Oliver,

Flächen-LED. Eine solche Lichtquelle - rund und mit dem richtigen Durchmesser - hätte den Vorteil, dass man sie direkt unter dem Kondensor montieren könnte und sich dadurch das Einstellen der Köhler'schen Beleuchtung sparen könnte. Bei unserem Zeiss Axioscope ist die LED-Beleuchtung ebenso unter dem Kondensor angebracht und da sind es noch mehrere Einzel-LED und eine Streuscheibe.

Auch hier frage ich mich: Gab es schon Versuche, ein Mikroskop mit COB zu beleuchten?

Meins du so etwas wie in das gezeigte Foto? Das habe ich mal bauen lassen und für verschiedene Mikroskopen verwendet. Da waren 12 LEDs drin und mit ein strenges Matglas wurden die diffus gemacht. Das funktionierte sehr gut und durch verschieben von die LED hat man auf einfache Weise schiefe Beleuchtung. Ich habe das Teil dann aber wieder verkauft weil mir die Farbwiedergabe nicht hat gefallen. Beste Grüsse,

Rolf

[plaenerdd]

Hallo Rolf,
natürlich gibt es massenhaft Mikroskope, die von Haus aus nur so eine einfache Beleuchtung haben. Ist ja viel einfacher und billiger zu realisieren und der Anwender kann wenig falsch machen. Bei den neueren Mikroskopen, oder besser gesagt bei den neueren Objektiven mit modernen Vergütungen, spielt das Streulicht ja auch nicht mehr so eine große Rolle wie zu KÖHLERS Zeiten aber, wenn ich schon eine Köhlerbeleuchtung am Mikroskop habe, würde ich die auf jeden Fall erhalten wollen und nicht gegen eine einfachere tauschen wollen. Wäre schon ein wenig so, als ob ich einen Trabbimotor in einen Porsche bauen würde. Das M11 ist ja sicher kein so ganz modernes Mikroskop mehr, oder? Ich kenn das nicht persönlich.
LG Gerd

[oliverk]

Was ich mich noch frage:

1. Wie viel Lumen brauche ich überhaupt bei optimaler Position der Lichtquelle? Mein Mikroskop hat auch ein 100x-Objektiv (Wild HI 100 /1,25). Entsprechend muss ich ja die LED und KSQ auswählen. @Hugo: Reicht z. B. die Cree XM-L 6 T von der Helligkeit aus und mit welchem Strom betreibst du sie? Die kann ja bis 3000 mA vertragen und bringt dann über 900 Lumen, bei 700 mA nur noch 280 Lumen.

2. Gibt es inzwischen vielleicht bessere LED, die ein "schöneres" Spektrum haben, als die XM-L T 6? Gibt es Empfehlungen für besonders tolle, preisgünstige High-CRI-LED?

3. Falls meine LED eine Linse hat, würde ich diese entfernen wollen, sofern möglich. Gut oder nicht gut? Idee dahinter ist, dass die Lichtquelle dadurch deutlich punktförmiger wird, da die Linse ja letztlich nur den Emitter vergrößert.

4. Würde eine in Stufen schaltbare Leistung ggf. ausreichen?  Ich habe schaltbare Taschenlampen-Treiber gefunden, die aber leider nur bis 1000 mA schaffen, die dann entsprechend weniger Lumen schaffen.  Die Stufen wären 200mA, 350mA, 500mA, 550mA, 700mA, 850mA und 1000mA.

Wie das mit dem Linearregler und dimmen genau funktioniert, habe ich noch nicht ganz verstanden. Da habe ich noch Nachholbedarf und unser Elektroniker wusste ad hoc auch nicht Bescheid. Und nun ja, ich habe gehofft, es geht irgendwie einfacher und ich komme darum herum

[oliverk]

Meins du so etwas wie in das gezeigte Foto? Das habe ich mal bauen lassen und für verschiedene Mikroskopen verwendet. Da waren 12 LEDs drin und mit ein strenges Matglas wurden die diffus gemacht. Das funktionierte sehr gut und durch verschieben von die LED hat man auf einfache Weise schiefe Beleuchtung. Ich habe das Teil dann aber wieder verkauft weil mir die Farbwiedergabe nicht hat gefallen. Beste Grüsse,

Nein, COB sind keine einzelnen LED mit Streuscheibe, sondern leuchten über die ganze Fläche. Die sehen so aus: https://de.wikipedia.org/wiki/Chip-On-Board-Technologie#/media/File:Two_High_Power_COB-LEDs_with_20W_and_10W.JPG

[rhamvossen]

Hallo Gerd,

Bei den neueren Mikroskopen, oder besser gesagt bei den neueren Objektiven mit modernen Vergütungen, spielt das Streulicht ja auch nicht mehr so eine große Rolle wie zu KÖHLERS Zeiten

Mit meine Zeiss-Winkel Objektive aus den 50er Jahre kann ich den Einfluss von Streulicht nicht wirklich sehen. Das sind aber Achromaten. Manche altere (plan) Apos könnten etwas empfindlicher sein.

aber, wenn ich schon eine Köhlerbeleuchtung am Mikroskop habe, würde ich die auf jeden Fall erhalten wollen

Klar, wenn du die Leuchtfeldblende meinst, ich auch. Aber was ist denn Köhlerbeleuchtung? Das ist nicht nur die Verwendung von eine Leuchtfeldblende. Auf mein Bild mit die Taschenlamp in der Fuss, das ist keine saubere Köhlerbeleuchtung. Die Leuchtfeldblende wird da natürlich genützt. Das andere Bild, das weisse Zeis-Winkel hätte keine Leuchtfeldblende, nur ein Spiegel. So eine Leuchte hat auch Vorteilen, zum Beispiel eine bessere Aufösung bei hohere Aperturen wenn man ein einfacher Abbe Kondensor hat. Beste Grüsse,

Rolf

[oliverk]

Das M11 ist ja sicher kein so ganz modernes Mikroskop mehr, oder? Ich kenn das nicht persönlich.

Mein M11 hat jedenfalls keine Leuchtfeldblende. Man kann also auch nur den Kondensor bewegen. Dieser verfügt aber noch über eine einklappbare Linse.
Es ging da aber eher ganz generell darum, ob die Leuchtquelle direkt unter den Kondensor montiert werden kann, also nicht im Lampenfuß. Dies ist z. B. bei unserem Zeiss Axioscope der Fall und ich habe das im Hinblick auf die COB-LED mal im Hinterkopf behalten. Vorerst werde ich aber eine "normale" High-Power-LED in den Kollektor meines M11 einsetzen.

[Hugo Halfmann]

Hallo zusammen,

wir sind seit mehreren Jahren Besitzer zweier M11. Die Leuchtfeldblende ist nur in der großen Köhlerleuchte, Bild 8 in diesem Beitrag, vorhanden. Notwendig ist sie für die meisten Anwendungen meiner Meinung nach nicht. Hat man die Version mit Spiegel erwischt, kann man auch eine Köhlerleuchte davor stellen.

In meiner Leuchte habe ich eine Cree XML T6 verbaut, betrieben wird sie mit einem Steckernetzteil und dieser Konstantstromquelle.

[oliverk]

In meiner Leuchte habe ich eine Cree XML T6 verbaut, betrieben wird sie mit einem Steckernetzteil und dieser Konstantstromquelle.

Die ist aber auch nur per PWM dimmbar. Ist deine LED denn mit diesem Treiber gerade noch ausreichend hell oder schon sehr hell?

Ich neige im Moment noch zu diesem Treiber/KSQ: https://www.ebay.de/itm/252908646208
Kabel an die Lötbrücken löten und über einen geeigneten Schalter schalten. Zum Beispiel in Verbindung mit der XM-L T 6 sollte das (geschätzt!) auch mit "nur" max. 1000 mA mehr als ausreichend Licht liefern. Nachteil wäre dann halt, dass die Helligkeit nicht stufenlos einstellbar ist.

Die LED und den Treiber könnte man jeweils oben und unten auf einen Aluzylinder (oder Messing, Kupfer) montieren. Der Zylinder kann durchaus einen weiteren Durchmesser als die LED und der Treiber haben, am besten so, dass er gerade in das Lampengehäuse passt. Den Zylinder könnte ich im äußeren Bereich dann noch mit Bohrungen verzieren, um die Wärmeabgabe zu erleichtern. Ein paar "Füßchen" (ein paar kleine Schräubchen oder so) muss ich wohl vorsehen, damit das ganze nicht wackelig auf dem Treiber steht. Außerdem hätte man dadurch eine Verstellmöglichkeit für die Höhe, dann muss man bei der Länge des Kühlkörpers nicht ganz so genau sein.