Helligkeitsvergleich 100 W Halogen gegen 3,7 W LED

[wilfried48]

Hallo,

gestern hatten wir unseren Themenabend über Auflicht-Fluoreszenz und Auflichtmikroskopie im allgemeinen in der Tübinger Mikroskopischen Gesellschaft.
In der Diskussion wurde meine früher im Forum mal subjektiv getätigte Aussage, dass die von Stephan Hiller verbaute Cree LED in meinem uralten Zeiss Standard GFL den 100 W Halogenbeleuchtungen in den modernen Forschungsmikroskopen in unserem Institut in der Helligkeit sogar überlegen sei, etwas misstrauisch betrachtet.
siehe auch mein damaliger Beitrag:
http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=1379.msg7502#msg7502
Um objektive Daten zu schaffen, habe ich heute mit einem geeichten Stahlungmessgerät die  Helligkeit unter dem Objektiv bei den verschiedenen Auflichtmikroskopen nachgemessen:

LED Cree XR-E 7090 Q5 von Stephan Hiller in Zeiss Standard GFL,  Epiplan 40x/ 0,85 : 12000 Skt  
100 W Halogen in Forschungsmikroskop Zeiss Axiophot, Epiplan Neofluar 50x/0,75 mit Weissfilter : 5000 Skt
                                                                                                         ohne Weissfilter : 24000 Skt
100 W Halogen in Forschungsmikroskop Olympus BX 51, MPlanFLN 50x/0,80 mit Weissfilter:4500 Skt
                                                                                                 ohne Weissfilter:18000 Skt

Der Detektor ist zwar in Lux geeicht, aber ich habe trotzdem nur die Einheit Skalenteile angegeben, da die Lichtsonde unter dem Objektiv kleiner ist als die Messfläche des Detektors. Für relative vergleichende Messungen genügt das ja auch.

Fazit ist jedenfalls dass die Forschungsmikroskope mit 100 W Halogen nur besser sind wenn man gelbstichiges Licht in Kauf nimmt.
Bei Weisslicht ist die 3,7 W LED der 100 W Halogen überlegen.

erleuchtende Grüsse
Wilfried

[Werner Jülich]

Ja, so kann man es machen, aber was halten Sie denn davon, wenn Sie der LED ein Filter verpassen, dass die wellige Kurve etwas gerader biegt, etwa so, wie es die Halogenlampe liefert. Dann sehen die großen Zahlen für die LED schon etwas bescheidener aus.
Man kann sich das sehr schön anschaun, wenn man bei der neuen LED-Kaltlichtquelle Zeiss CL9000 das Filter zur Glättung der Kurve einschiebt, gehen ca. 30% Intensität verloren.
Es ist aber schon klar, von Sonderfällen einmal abgesehen geht die Zeit der Halogenlampen dem Ende zu.

Werner Jülich

[Nomarski]

Ja, so kann man es machen, aber was halten Sie denn davon, wenn Sie der LED ein Filter verpassen, dass die wellige Kurve etwas gerader biegt, etwa so, wie es die Halogenlampe liefert. Dann sehen die großen Zahlen für die LED schon etwas bescheidener aus.

Das ist ja interessant! Was ist denn das für ein Filter, der sogar fehlende Teile aus dem Spektrum füllen kann?
Ich dachte eigentlich, daß man mit einem Filter nur Bereiche des Spektrums wegfiltern kann.

[Peter V.]

Ja, so kann man es machen, aber was halten Sie denn davon, wenn Sie der LED ein Filter verpassen, dass die wellige Kurve etwas gerader biegt, etwa so, wie es die Halogenlampe liefert. Dann sehen die großen Zahlen für die LED schon etwas bescheidener aus.

Das ist ja interessant! Was ist denn das für ein Filter, der sogar fehlende Teile aus dem Spektrum füllen kann?
Ich dachte eigentlich, daß man mit einem Filter nur Bereiche des Spektrums wegfiltern kann.

Hallo Bernd,

....ja, und wo ist da der Widerspruch

Herr Jülich schrieb, dass durch die Filter das LED-Spektrum der der Halogenlampe angeglichen wird. Und das erreicht man dadurch, dass so ein Filter eben jene Banden, die "überproportinal" vertreten sind, wegfiltert!

Herzliche Grüße
Peter

[Jürg Braun]

Guten Tag

"Das ist ja interessant! Was ist denn das für ein Filter, der sogar fehlende Teile aus dem Spektrum füllen kann?"

Ja, ja, den Filter gibt es. Nur wird er im Mikroskop wohl nicht verbaut.

Das ist die Beschichtung einer Fluoreszenzröhre. Die kann aus UV-Licht so allerhand Spektren machen.

Gruss

Jürg

[Werner Jülich]

Hallo Normarski,
Sie verblüffen mich, wie denken Sie denn, funktionieren die Filter, die sonst so am Mikroskop verbaut werden. Konversionsfilter zum Beispiel?
Tragen Sie einmal Intensitäten gegen Wellenlängen auf. Dann schneiden Sie die Spitzen durch einen Filter ab. Dadurch glätten Sie die Kurve und verschieben (meistens) die Farbtemperatur.
So verfahren Sie beim Konversionsfilter hinter der Halogenbirne und genauso verfährt man beim Filter, dass bei den konventionellen LED-Leuchten verbaut bzw. mitgeliefert wird. Oder wie beim neuen Zeiss Axio Lab.A1, wo Sie von vorne herein die Wahl haben, zwischen Haloghenlicht und 2 LED-Versionen mit unterschiedlich glatter Kurve. Bei der Variante mit glatter Kurve messen Sie dann halt weniger Intensität, weil die Spitzen weggefiltert werden.

Werner Jülich

[Klaus Herrmann]

Hallo Wilfried,

Deine vergleichende Technikshow am Donnerstag war ein Erlebnis und ich denke wir alle haben was voneinander gelernt. Sogar ich habe bei meiner Präsentation noch Überraschungen erlebt, die noch der weiteren Überprüfung harren. Xenon gegen Cree Royal Blue mit 455 nm.

Bei Deinem sehr wissenschaftlich ausgelegtem Vergleich (Messwert ist eben doch Messwert) kommen mir 2 Fragen:

1.) Du hast zwar sehr korrekt mit dem gleichen Messinstrument gemessen, aber du hast beim Vergleich drei verschiedene Mikroskope verwendet und drei verschiedene Objektive mit unterschiedlichen Aperturen. Unangreifbar wären die Ergebnisse doch erst, wenn immer mit der selben Konfiguration gemessen wird?

2.) nicht ganz so wissenschaftlich ernsthaft, aber doch auch neugierig: bei der Cree am GFL erwähnst Du einen Hersteller (?) der bei den beiden anderen Varianten nicht genannt wird Osram (?) Phillips (?). Welchen Einfluss hat der auf die Leuchtdichte? den andere "Hersteller", die ich kenne nicht haben?

Da ich nicht von Dir autorisiert bin möchte ich Dein Wunderwerk mit 5 verschiedenen LEDs auf einem Kühlkörper nicht zeigen - vielleicht tust Du es?

Es ist es wert in diesem Kontext gezeigt zu werden!

[Eckhard F. H.]

Hallo Herr Jülich,
sie kratzen auch an meinem physikalischen Verständnis. Treibt man nämlich das  Spitzenabschneiden auf die Spitze, sind zwar alle Lücken verschwunden, der Rest aber auch. Das ist keine wirkliche Lückenfüllung. Wahrscheinlich meinte es Nomarski so.
Gruß - E. Nowack

[reblaus]

Hallo -

die Lücke geht ja nicht auf Null!
Theoretisch könnte man, wenn man z.B. bei einer Seoul Warm White die Intensität per Filtersatz auf 30% reduziert, ein lückenloses Spektrum zwischen 425 und 720 nm erhalten. UV und IR fehlen natürlich.
Gruß
Rolf

[Nomarski]

Hallo,

LED Cree XR-E 7090 Q5 von Stephan Hiller in Zeiss Standard GFL,  Epiplan 40x/ 0,85 : 12000 Skt  
100 W Halogen in Forschungsmikroskop Zeiss Axiophot, Epiplan Neofluar 50x/0,75 mit Weissfilter : 5000 Skt
                                                                                                         ohne Weissfilter : 24000 Skt
100 W Halogen in Forschungsmikroskop Olympus BX 51, MPlanFLN 50x/0,80 mit Weissfilter:4500 Skt
                                                                                                 ohne Weissfilter:18000 Sk

Was ist denn genau unter einem "Weissfilter" zu verstehen? Mattglas

Gruß
Bernd

[wilfried48]

So verfahren Sie beim Konversionsfilter hinter der Halogenbirne und genauso verfährt man beim Filter, dass bei den konventionellen LED-Leuchten verbaut bzw. mitgeliefert wird. Oder wie beim neuen Zeiss Axio Lab.A1, wo Sie von vorne herein die Wahl haben, zwischen Haloghenlicht und 2 LED-Versionen mit unterschiedlich glatter Kurve. Bei der Variante mit glatter Kurve messen Sie dann halt weniger Intensität, weil die Spitzen weggefiltert werden.

Werner Jülich

Lieber Herr Jülich,

Das Licht weißer LEDs wird erreicht, indem vor blaue LEDs farbtonändernde Leuchtstoffe montiert werden. Sie besitzen neben dem breiten Spektralbereich des Leuchtstoffes daher einen schmalbandigeren blauen Lichtanteil.
Bei den früheren blaustichigen Weisslicht LEDs war dieser blaue Lichtanteil im Spektrum noch deutlich abgesetzt.
Aber das haben wir doch schon lang hinter uns.
Heutige weiße LEDs werden heute wie Leuchtstofflampen auch für unterschiedliche Arten (Farbtemperaturen) weißen Lichtes gefertigt. Übliche Kategorien sind das ,,kaltweiße", tageslichtähnliche Licht (Farbtemperatur 5500–6000 K) und das ,,warmweiße" Licht, ähnlich dem von Glühlampen (2700–3000 K).
Die von mir oben zitierte Cree LED hat ein tageslichtähnliches Licht, andem es nichts wegzufiltern gibt. Ausserdem hätte es der Hersteller ja dann auch schon gemacht, denn er wollte ja eine tageslichtähnliche Farbtemperatur haben. Dass es möglich wäre sie wärmer herzustellen zeigt ja die warmweisse Version.
Wenn Zeiss nun da noch etwas herumfiltert, dann sicher nur als Kompromiss für die wärmere Farben liebenden Mikroskopiker. Das sind die meisten halt gewohnt weil die elektrisch gedimmten Halogenlampen auch mit Konversionsfilter kein tageslichtähnliches Spektrum haben. Aber eine natürliche Beleuchtung ist das dann natürlich nicht.

viele Grüsse
Wilfried

[Werner Jülich]

Danke für den Hinweis, Sie wollen damit sagen, dass es keinen Einbruch in der Kurve gibt? Keine zwei Höcker?
Werner Jülich

[TPL]

Bei den früheren blaustichigen Weisslicht LEDs war dieser blaue Lichtanteil im Spektrum noch deutlich abgesetzt.
Aber das haben wir doch schon lang hinter uns.

Lieber Wilfried,
selbst wenn bei oberflächlicher Betrachtung kein Blaustich erkennbar ist, haben sehr viele vermeintlich "weiße" Hochleistungs-LED kein ausgeglichenes Spektrum. Es nutzt da auch nichts, auf die Marktbezeichnung der Hersteller zu vertrauen.

Blaustich heißt ja eigentlich nur, dass überproportional viel Blau im Licht ist. Das kann auch bei einem ansonsten kontinuierlichen Spektrum so sein. Das Problem "weißer" Hochleistungs-LED ist deren geringe Intensität im mittleren Bereich des Spektrums, welcher dummerweise mit dem Maximum unserer menschlichen Fähigkeiten zusammenfällt.

Das "Weiß" der "weißen" LED wird durch Mischung des primären Blauanteils mit einem sekundären, mehr oder weniger starken langwelligen Maximum erreicht. Dieses entsteht, wie Du es schreibst, durch die aufgebrachten Leuchtstoffe. Um nun aber das prinzipbedingte Grün- und Blaugrün-Minimum zwischen der Anregungsstrahlung und der emittierten Strahlung in einen Bereich zu bringen, der der Charakteristik einer Halogenlampe ähnelt, muss so viel Leuchtstoff aufgebracht werden, dass die Gesamtleistung stark gedrückt wird. Mag sein, dass die Hersteller da schon wieder besser geworden sind, aber das Prinzip wird dabei das Gleiche bleiben.

Wie schon öfters betont, kann es durchaus sein, dass der fehlende Grün- und Blaugrünanteil "weißer" Hochleistungs-LED nicht stört, aber bei Aufgaben, die eine einigermaßen homogene spektrale Verteilung voraussetzen (z.B. Dünnschliff-Petrografie) muss dieser systembedingte Nachteil durch Filterung oder andere Maßnahmen behoben werden. Das geht auch und ist manchmal ganz einfach.

Schöne Grüße aus dem blauen Licht des Nordatlantiks, Thomas

[wilfried48]

Hallo Wilfried,

Deine vergleichende Technikshow am Donnerstag war ein Erlebnis und ich denke wir alle haben was voneinander gelernt. Sogar ich habe bei meiner Präsentation noch Überraschungen erlebt, die noch der weiteren Überprüfung harren. Xenon gegen Cree Royal Blue mit 455 nm.

Bei Deinem sehr wissenschaftlich ausgelegtem Vergleich (Messwert ist eben doch Messwert) kommen mir 2 Fragen:

1.) Du hast zwar sehr korrekt mit dem gleichen Messinstrument gemessen, aber du hast beim Vergleich drei verschiedene Mikroskope verwendet und drei verschiedene Objektive mit unterschiedlichen Aperturen. Unangreifbar wären die Ergebnisse doch erst, wenn immer mit der selben Konfiguration gemessen wird?

2.) nicht ganz so wissenschaftlich ernsthaft, aber doch auch neugierig: bei der Cree am GFL erwähnst Du einen Hersteller (?) der bei den beiden anderen Varianten nicht genannt wird Osram (?) Phillips (?). Welchen Einfluss hat der auf die Leuchtdichte? den andere "Hersteller", die ich kenne nicht haben?

Da ich nicht von Dir autorisiert bin möchte ich Dein Wunderwerk mit 5 verschiedenen LEDs auf einem Kühlkörper nicht zeigen - vielleicht tust Du es?

Es ist es wert in diesem Kontext gezeigt zu werden!

Hallo Klaus,

zu 1) da die Messfläche des Strahlungsmessgeräts bei allen drei Objektiven viel grösser ist als der Durchmesser des von den Objektiven entworfenen Strahls dürfte die Objektivapertur nicht eingehen. Ich messe ja die gesamte Lichtintensität unter dem Objektiv und nicht die Leuchtdichte (da würde die Apertur natürlich eingehen).
Die drei verglichenen Mikroskope haben bis zum Objekt alle den gleichen Köhlerschen Auflichtsstrahlengang mit gleicher Anzahl optischer Elemente. Bei den beiden modernen Forschungsmikroskopen könnte die Linsenvergütung natürlich etwas besser sein als am alten GFL, aber das würde ja noch mehr zugunsten LED sprechen.

zu 2) Was meinst du mit Hersteller ? Den Leuchtmittelhersteller oder den Kühlkörperhersteller ?
Der Kühlkörperhersteller ( in meinem Fall Stephan Hiller) hat natürlich nur einen Einfluss auf die erzielte Intensität, wenn er die LED nicht optimal plaziert. Da hat Stephan aber mein vollstes Vertrauen und die gemessene Intensität rechtfertigt das ja auch.
Der Leuchtmittelhersteller ist natürlich schon mitentscheidend und sowohl Stephan als auch ich halten die Cree wegen ihrer neutralen Farbe ihrer gut passenden Abstrahlfläche und der Strahlungsausbeute (Lumen/Watt) für die derzeit beste Einchip-LED.
Dass zwischen den 100 W Halogenlampen von Osram und Philips hingegen grosse Unterschiede herrschen glaube ich hingegen nicht.

Meine LED "Testorgel" für die Zeiss Leuchte 200 (Kürbis) habe ich hier im Forum doch schon gezeigt:
http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=4740.0

Aber vergleichende Testmessungen an diesem alten Fluoreszenz Universal mit angesetztem Hukepack Lampenträger wären ja nun wirklich nicht mit anderen Mikroskopen vergleichbar.

Ich wollte am Donnerstagabend ja noch an deinem Fluoreszenzmikroskop messen (hatte den Detektor dabei)
aber du hattest plötzlich schon abgebaut  

viele Grüsse
Wilfried

[smashIt]

Heutige weiße LEDs werden heute wie Leuchtstofflampen auch für unterschiedliche Arten (Farbtemperaturen) weißen Lichtes gefertigt. Übliche Kategorien sind das ,,kaltweiße", tageslichtähnliche Licht (Farbtemperatur 5500–6000 K) und das ,,warmweiße" Licht, ähnlich dem von Glühlampen (2700–3000 K).
Die von mir oben zitierte Cree LED hat ein tageslichtähnliches Licht, andem es nichts wegzufiltern gibt. Ausserdem hätte es der Hersteller ja dann auch schon gemacht, denn er wollte ja eine tageslichtähnliche Farbtemperatur haben.

ein schön kontinuierliches und ausgewogenes spektrum is es aber nicht

stammt aus dem xr-e datenblatt