interessanter link für LED-Freunde

Begonnen von Detlef Kramer, Mai 14, 2010, 10:38:54 VORMITTAG

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Stephan Hiller

#15
Hallo Herr Renz,

sie durchmischen zwei Dinge. Gleichmäßigkeit der Lichtquelle (Homogenität der abstrahlenden Fläche) ist bei Glühwendeln immer schwierig zu erreichen. Viele Halogenlampen benutzen Spiegel um das nach hinten abgestrahlte Licht wieder nach vorne zu bringen (zum Kollektor und zwar vorzugsweise zwischen die Wendeln des nach vorne abgegebenen Lichts um so eine so gut es geht homogen abstrahlende Fläche zu erreichen). Ein übriges tut dann die hier häufig zusätzlich eingebrachte Mattscheibe oder mattierte erste Kollektorlinse). Dieses ist bei LEDs natürlich viel besser gelöst (Lambert Strahler). Sie haben zudem eine viel homogenere Leuchtfläche, weshalb man hier auf Mattscheiben eigentlich verzichten könnte (und die Intensität nochmal steigen kann).
Zur punktförmigen Ausdehnung der Lichtquelle: Schauen sie sich mal den Köhler-Strahlengang genauer an. Die Leuchtquelle wird in die hintere Brennebene des Objektivs (darstellbar mit einer Amici Bertrand Linse) sowie in die Ebene der Kondensorblende "abgebildet". Wäre sie Punkt-förmg könnte das Bild nicht richtig ausgeleuchtet werden. Hier gibt es auch eine schöne "wissenschaftliche" Darstellung in der diese Problematik gut dargestellt ist und die auch schon Gegenstand einer längeren Diskussion im alten Mikroforum war. (Herr Linkenheld wird sich sicherlich erinnern). Wenn sie möchten suche ich den Möllring Artikel mal raus.

Grüße aus Oberkochen

Stephan Hiller

peter-h

Hallo Herr Hiller,

wie recht Sie haben  ;D
Zitat :
Für UV geht an den Nichias aber noch kein Weg vorbei.

Nur sollte man diese LED auch mit großer Vorsicht einsetzen, immerhin LASER-Klasse 3B !
Und ohne ausgefeilte Kameratechnik geht dann nichts. Es sei denn man will sie für die Fluoreszenzanregung.

Schönen Tag
Peter Höbel

Detlef Kramer

Lieber Alfons, lieber Herr Hiller,

vor allem ich erinnere mich sehr gut an die Diskussion im alten Forum, in der ich genau diese Argumentation vorbrachte und Klaus Henkel mich genüsslich zerpflückte.

Komisch, dass sich dies Ansicht so festsetzte. Ich weiß genau, dass ich in meinem cytologischen Praktikum bei Peter Sitte und Dr. Falk dieses Credo gelernt hatte. Dabei hat August Köhler (der übrigens an der TH Darmstadt Naturwissenschaften studiert hat) einen Gas-Glühstrumpf verwendet (große, homogene Fläche).

Herzliche Grüße
Detlef Kramer
Dr. Detlef Kramer, gerne per DU

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Klaus Henkel

Zitat von: Alfons Renz in Mai 20, 2010, 07:52:25 VORMITTAG
Hallo Herr Hiller,

Bei der klassischen Beschreibung der Mikroskopoptik wird doch stets von einer möglichst punktförmigen, kohärenten Lichtquelle ausgegangen, deren radiär ausstrahlendes Licht durch den Kollektor (und ggf. Reflektorspiegel) 'eingefangen' und in einen parallelen Strahlengang umgewandelt wird, welcher dann durch die Leuchtfeldblende begrenzt wird.

So gesehen wäre eine kleine Leuchtfläche doch eher förderlich, mal abgesehen von der schwierigen Handhabbarkeit solcher winziger SMD-Bauteile?

Oder ist da etwas falsch in 'meiner' Optik? Inwieweit kann eine Optik auf eine flächige/ungleichmäßige Lichtquelle optimiert werden, außer dass man eine mattierte Linse/Fläche einbezieht?

Alfons

Lieber Herr Renz!

Dr. Hiller hat ja schon das wesentliche dazu geantwortet. Die Sache mit der möglichst kleinen, punktförmigen Lichtquelle scheint ein unausrottbarer Irrtum zu sein, der durch die mikroskopische Literatur geistert. Was benötigt wird, ist eine möglichst große lichtabstrahlende Fläche möglichst hoher Leuchtdichte. Der Ursprung des Irrtums stellt sich nach meinen "Recherchen" wie folgt dar. Als Vorgängerin unserer heutigen Niedervolt- oder Halogen-Niedervoltlampen war die sogenannte Osram-Punktlichtlampe in Gebrauch, eine Wolframbogenlampe für Gleichstrom, die mit einem Vorschaltwiderstand betrieben wurde. Noch Péterfi (Mikrofotografie, Springer, Wien 1933) widmet ihr eine eingehende Beschreibung von mehreren Seiten (S. 62 ff.). Die beiden gegensätzlichen Forderungen nach hoher Leuchtdichte einerseits und möglichst großer Leuchtfläche andererseits wußte man mit den damaligen fabrikatorischen Möglichkeiten nicht anders als mit jener Punktlichtlampe zu begegnen. Die Forderungen, sie in der Mikrofotografie zu verwenden, erhoben damals alle einschlägigen Autoren. Als dann die Niedervoltlampe mit einer gedrängen Leuchtwendel aufkam, wurde die begrüßt und gleich verwendet, von den Mikrofotografen aber wurde schlicht ignoriert, daß die Forderung nach möglichtst kleiner Leuchtfläche und dadurch hoher Leuchtdichte nun anders erfüllt werden konnte, nämilich durch mäanderförmige Wendelstruktur.

Inwischen hatte sich aber offenbar unausrottbarer in den Köpfen und der Fachliteratur festgesetzt: Punktlichtlampe > Punktlicht > punktförmige Lichtquelle als am besten für die Mikroskopie und vor allem die Mikrofotografie. Mikrofotografen sind aber oftmals keine begnadeten Theoretiker, sondern Praktiker, sie schreiben eher selten Bücher über die theoretischen Grundlagen der Mikroskopie, sondern darüber, wie man gute Mikrofotos macht. Das notwendige technische Wissen holte man sich aus den älteren Werken der Vorgänger, wie in den Literaturverzeichnissen erkennbar ist. Anscheinend wurde so die falsche Forderung nach einer möglichst punktförmigen Lichtquelle "tradiert".

Kurt Michel räumt selbstverständlich mit dem begrifflichen Irrtum in seiner Mikrofotografie auf, aber dieses Werk verstand er eigentlich gar nicht als Lehrbuch , sondern Darstellung der Oberkochener Geräteentwicklungen, um patentrechtliche Ansprüche abzusichern. Daß es dennoch jahrzehntelang und wohl noch lange über den heutigen Tag hinaus als die Bibel der Mikrofotografie gelten kann, verdanken wir seiner Genialität, seinem Wissen und den Ressourcen, auf die er in Oberkochen, Göttingen und auch Jena zugreifen konnte.

Genug geschwätzt.

Grüße an alle Punktbeleuchter!
KH

Klaus Herrmann

Lieber Klaus,

ZitatGenug geschwätzt.

Ja aber mit brillanter Präzission und sprachlicher Klarheit! Habe ich mit Genuss gelesen! Danke! :)
Mit herzlichen Mikrogrüßen

Klaus


ich ziehe das freundschaftliche "Du" vor! ∞ λ ¼


Vorstellung: hier klicken

hinrich husemann

#20
Nur um vielleicht nochmal zusammenzufassen: Bei korrekter Köhler-Beleuchtung entwirft der Kollektor der Leuchte zunächst ein Bild der Lichtquelle in der Ebene der Kondensorblende, die sich ja in der unteren Brennebene des Kondensorsystems befindet. Es soll die Öffnung dieser Blende im maximalen Zustand voll und möglichst homogen ausfüllen, was mit einer "punkt"-förmigen Lichtquelle gar nicht erreichbar wäre und deshalb eine ausreichend große, möglichst homogene fächenhafte Quelle erfordert. Kollektor und Lichtquellenfläche müssen deshalb zueinander geeignet passen.

Der von der variablen Kondensorblende jeweils nicht abgedeckte Teil dieses Lichtquellenbildes (also das von ihr begrenzte "leuchtende Loch") wirkt für die folgende Abbildung des Objektes als stellvertretende Lichtquelle. Diese wird durch die Kombination von Kondensorsystem und Objektiv - durch die Objektebene (und das Objekt) hindurch - in die hintere (bildseitige) Brennebene des Objektivs und damit in die Öffnung seiner Aperturblende abgebildet. Dort ist ihr Bild bei herausgenommenem Okular oder mit dem Hilfsmikroskop als leuchtende Fläche zu sehen. Seine Größe entspricht der Beleuchtungs-Apertur und läßt sich mittels der Kondensorblende variieren. Um das Auflösungsvermögen des Objektivs voll zu nützen, sollte es die Aperturblende voll ausfüllen; die Beleuchtungsapertur NA(Bel.) also gleich der Objektivapertur NA(Obj.) sein. Für die Auflösungsgrenze d gilt ja nach Abbe    d  =  lambda(v) / [NA(Obj.) + NA(Bel.) ]   (mit NA(Bel.) < , maximal =  NA(Obj.) )
Aus Gründen des Kontrastes im mikroskopischen Bild macht man es (und damit die Beleuchtungsapertur) durch entsprechendes Zuziehen der Kondensorblende aber oft etwas kleiner als die Öffnung der Aperturblende des Objektivs (konventionelle "2/3 -Regel"). Seine Größe bestimmt natürlich auch die Helligkeit des Bildes mit; wegen des beschriebenen Einflusses auf das Auflösungsvermögen sollte diese aber nicht über die Kondensorblende geregelt werden.
Freundliche Mikrogrüsse
H. Husemann

Alfons Renz

Vielen Dank für die interessanten Antworten,

Welche allerdings die Grundlagen der Bildentstehung wohl doch noch nicht genügend ausleuchten:

@ Klaus Henkel: Michel hat doch selbst die punktförmige Lichtquelle ins Spiel gebracht, indem er sie als Ausgangspunkt seiner theoretischen Überlegungen verwendete (S. 311 in meiner Ausgabe d. Grundzüge vom Jahr 1981), dann zu bedenken gab, dass es diese in der mikroskopischen Praxis nicht gebe und schließlich die Frage gestellt 'ob sich hierdurch (d.h. die ausgedehnte Lichtquelle) gegenüber den bisherigen Ergebissen Besonderheiten ergeben, die womöglich deren allgemeine Gültigkeit einschränken. Und fährt fort "Diese Frage ist leicht zu beantworten", verliert sich dann allerdings wieder in der Theorie, aus der ich destilliere: Bei Absorptionsobjekten: nein, bei Verzögerungsobjekten sei "im allgemeinen die Beleuchtung mit ausgedehnten Lichtquellen, d.h. mit großen Aperturen, ungünstig". Nicht jedoch, ohne dann sogleich "keinen Geringeren als Robert Koch" zu zitieren, der gerade das Gegenteil behaupte.

Wir befinden uns also in guter, wenn auch ignoranter Gesellschaft. Der Teufel steckt wohl in der dualen Natur des Lichts: wann immer man es mit einer Theorie zu fassen glaubt, sagt es ätsch und wird aus der Welle zum Photon und umgekehrt. Deshalb auch der 'konjugierte' Strahlengang, bei dessen Darstellung beide Sichten unter ein 'Joch' gezungen wurden:



Für den Praktiker bleibt die Frage, ob denn bei optimaler Kollektoroptik nicht die "punktförmige" - die es ja in der Praxis nie geben kann, - d.h. die Leuchtdiode mit kleiner Fläche, nicht ebensogute Bilder liefern kann, ev. mit Mattscheibe ím Beleuchtungsstrahlengang, wie die von Einigen als unabdingbar erachteten 'ausgedehnten Leuchtflächen'.

Eine ganz praktische Frage also, die sich einem experimentellen Ansatz sicher nicht entziehen würde.

Ein Versuch mit Photo bringt immer mehr als viele Worte, und damit sei auch von meiner Seite genug geschwätzt

Alfons



Klaus Henkel

Herr Renz, ich würde gerne noch dabeibleiben, bis alle Klarheiten restlos beseitigt sind, bitte Sie aber um genauere Kapitelangaben, denn meine Auflage ist die zweite, von 1964. Die beiden stimmen nicht überein. Auf welches Kapitel beziehen Sie sich?
KH

Eckhard F. H.

ZitatJa aber mit brillanter Präzission und sprachlicher Klarheit! Habe ich mit Genuss gelesen! Danke! Smiley

Und dazu so wisssenschaftlich!  ;)
Neckischer Gruß - Eckhard N.

Stephan Hiller

#24
Zitat von: Alfons Renz in Mai 20, 2010, 14:33:49 NACHMITTAGS

Für den Praktiker bleibt die Frage, ob denn bei optimaler Kollektoroptik nicht die "punktförmige" - die es ja in der Praxis nie geben kann, - d.h. die Leuchtdiode mit kleiner Fläche, nicht ebensogute Bilder liefern kann, ev. mit Mattscheibe ím Beleuchtungsstrahlengang, wie die von Einigen als unabdingbar erachteten 'ausgedehnten Leuchtflächen'.

Eine ganz praktische Frage also, die sich einem experimentellen Ansatz sicher nicht entziehen würde.


Hallo Herr Renz,

diese Frage dürften Ihnen viele hier im Mikroforum beantworten können, die von Niedervolt Beleuchtungen oder Halogen Lampen auf LED Beleuchtungen umgestiegen sind. Der Nachweis dafür denke ich ist experimentell hinreichend erbracht.
Aber nochmal, wenn sie eine wissenschaftliche Erklärung haben möchten, warum die Lichtquelle ein bestimmtes Mindestmaß aufzuweisen hat empfehle ich den Artikel von Friedrich Karl Möllring "Die Beleuchtung im Mikroskop". Wenn sie mir eine mail schicken, (hiller@smt.zeiss.com) dann sende ich Ihnen gern ein pdf dieses Artikels zu.

Grüße aus Oberkochen

Stephan Hiller

Eckhard F. H.

Sorry, Herr Hiller,
mein Verständnis der Problematik entspricht der von Herrn Renz: Die Lichtquelle ist im Idealfall so groß, daß sie das Okularbild gerade so erhellt. Wie man erreicht und keine Energie der Lichtquelle danderswo landet, ist ein anderes Thema.
Gruß - E. Nowack

smashIt

#26
so wie ich den strahlengang verstehe hätte ein grössenveränderliches leuchtmittel den effekt einer aperturblende, und nicht einer leuchtfeldblende

und ausser das man bei der idealen punktquelle den ganzen aufbau mechanisch nicht mehr eingerichtet bekommt fällt mir grade nix problematisches ein
aber ich hab auch kaum dunst von optik (geschweige denn von dem wellen-kram  ;D )

-----------edith schmeisst noch n bild in den post------------



so würd ich mir den strahlengang bei ner punktquelle vorstelln
die strahlengänge für die beleuchtung und die beobachtung sollten dann eigentlich gleich sein
MfG,
Chris

Bildung ist das was uns vom Tier unterscheidet.

Funtech.org

Detlef Kramer

Zitatso wie ich den strahlengang verstehe hätte ein grössenveränderliches leuchtmittel den effekt einer aperturblende, und nicht einer leuchtfeldblende

genau das haben Hiller und Henkel doch versucht klar zu machen. Wo ist das Problem?
Zitatdie strahlengänge für die beleuchtung und die beobachtung sollten dann eigentlich gleich sein

ja, dann wird vom Objekt ein Punkt auf der Netzhaut abgebildet, oder verstehe ich hier etwas falsch?

Leicht verwirrt, ich >:( >:( >:(
Dr. Detlef Kramer, gerne per DU

Vorstellung: Hier klicken

hinrich husemann

"Größenveränderliches Leuchtmittel von der Wirkung einer Aperturblende" ist bei der Köhler-Beleuchtung - und von der gehen auch die oben dargestellten Strahlengänge aus -  ja nicht die eigentliche Lichtquelle der Leuchte selbst, sondern die von der variablen Kondensorblende (sie bestimmt eben die Beleuchtungsapertur) begrenzte, allein beleuchtungswirksame Teilfläche ihres vom Kollektor dort entworfenen Bildes ; also die so genannte stellvertretende Lichtquelle.
Damit aber die variable freie Öffnung der Kondensorblende (ihr Durchmesser beträgt bei einem normalen Zeiss-Kondensor mit NA = 0,9 immerhin bis zu etwa 30 mm) durch das Bild der realen Lichquelle stets ausgeleuchtet werden kann, muß letztere nun mal - natürlich auch abhängig von der Auslegung des Kollektors - eine ausreichende Fläche haben. Die Ausleuchtung der voll geöffneten Kondensorblende ist notwendig, um auch die Aperturen der stärksten Objektive voll ausleuchten und ihr Auflösungsvermögen voll nutzen zu können. 
Späte Mikrogrüsse
H. Husemann

wilfried48

#29
Zitat von: Stephan Hiller in Mai 20, 2010, 00:49:58 VORMITTAG
Aber der "Richstrahlwert" wie wir Elektronenmikroskopiker sagen ist hier die entscheidende Größe.

Lieber Stephan,

die Definition des Richtstrahlwerts in der Elektronenmikroskopie ist genau identisch mit dem was ich in meinem obigen Beitrag unter Leuchtdichte der Quelle erwähnt habe.
In der Elektronenmikroskopie ist es aber so, dass tatsächlich eine nahezu punktfömige Quelle (Feldemissionsquelle) den grössten Richtstrahlwert hat und daher sich am besten eignet.

Nun, warum ist das in der Lichtmikroskopie nicht so ? Erstens, weil man technisch keine nahezu punktförmige Quelle mit hoher Leuchtdichte (Richtstrahlwert) in lumen/m² x stearad realisieren kann und dann noch weil man eine gewisse Mindestausdehnung der Quelle braucht um die volle Apertur des grössten Mikroskopobjektivs noch auszuleuchten (in der Elektronenmikrokopie muss man dagegen nur kleine Aperturen ausleuchten).
Insofern hinkt der Vergleich Elektronenmikroskopie und Lichtmikroskopie etwas.

Aber klar ist, dass LEDs die grösser sind, als zum Ausleuchten der Objektivbrennebene des 100er Objektivs notwendig, ausser mehr Verlustleistung nichts bringen, auch nicht wenn man sie durch Verkleinerung an den Köhlerschen Beleuchtungsstrahlengang anpasst. Weil auch durch eine Verkleinerung lässt sich die Leuchtdichte (Richtstrahlwert) einer Lichtquelle nicht erhöhen.

viele Grüsse
Wilfried
vorzugsweise per Du

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