Erfahrungsbericht Umbau auf LED Beleuchtung quick and dirty

[mikromeister]

Hallo,

angeregt durch die vielen begeisterten Berichte über LED Belechtung habe ich nun die Durchlichteinheit meines Leitz HM Lux von einer mickrigen 6v 15W? Glühlampe auf eine Cree XR-E 7090 Q5 umgerüstet.
Dabei war mir wichtig, mit geringem Aufwand zu arbeiten.
Ein externes Netzteil wollte ich nicht.

Ich habe also den zylindrischen Lampenschieber durch ein Aludrehteil ersetzt und die LED mit Wärmeleitpaste draufgeschraubt.
Damit kann man die originale Lampenbefestigung verwenden.

Den eingebauten Trafo habe ich gleichgerichtet, geglättet, mit einem 7806 auf 6 V gebracht und mit einem L200 den Strom geregelt.
Beide bekamen einen kleinen Aufsteckkühlkörper.
Als Einstell-Poti nehme ich praktischerweise gleich das eingebaute der ursprünglichen Helligkeitsregelung her.
Damit sind es nur 4 Bauteile die ich fliegend verdrahtet und im Mikroskopfuss verstaut habe.
Kosten ca. 15EUR incl. Versand + einfaches Drehteil

Ergebnis:
Die Helligkeit ist subjektiv deutlich höher, aber auch nicht exorbitant.
Es fließen maximal aber auch nur 750mA statt möglicher 1000mA weil ich den Steuerwiderstand auf der sicheren Seite gelassen habe.
Die Beleuchtungsqualität ist sehr viel besser.
Der Kondensor lässt sich jetzt plötzlich nach Lehrbuch sauber einstellen. Vorher war alles ziemlich breiig.
Kartonblenden für schiefe Beleuchtung zeigen jetzt auch eine sehr viel knackigere Wirkung als früher.
Die Temperatur des "Kühlkörpers" bleibt bei handwarm. obwohl es wenig Abstrahlfläche gibt. Völlig unkritisch also.
Die Helligkeitsregelung ist nicht linear, aber das stört nicht im geringsten.

Ich würde sagen, das war eine sehr gute Investition.
Vielleicht drehe ich die Strombegrenzung auch noch auf 1000mA hoch.

[Guy Marson]

Hallo mikromeister,

Die Helligkeitsregelung ist nicht linear, aber das stört nicht im geringsten. Ich würde sagen, das war eine sehr gute Investition. Vielleicht drehe ich die Strombegrenzung auch noch auf 1000mA hoch.

die Regelung wird deutlich linearer wenn man einen Widerstand parallel, über den Ein-/Ausgang des Potis legt. Wie der angeschlossen sein muss und welchen Wert der haben muss kann man errechnen oder -viel besser -  durch Ausprobieren rausfinden.. Zudem fliesst dann mehr Strom und die 1000mA kommen "mit links" (......).
Ciao,
Guy

[mikromeister]

Nachdem ich per PM zu weiteren Informationen bezüglich des Umbaus gefragt wurde, hier also ein paar Hinweise:

Zuerst allerdings möchte ich meiner Verwunderung Ausdruck verleihen, dass in diesem Forum, das per se dem öffentlichen Austausch dient, anscheinend sehr viel hinter den Kulissen läuft.
Was bringt eine private Diskussion zu einem so unverfänglichen Thema?

Hier ein Foto des Aufbaus.
Der silberne Zylinder ist aus Alu.
Am vorderen Ende abgeflacht und eine LED auf Sternplatine mit 2 M2,5 Schrauben und Wärmeleitpaste montiert.
Die Lage muss natürlich die der ursprünglichen Glüh-Wendel sein.
Der Durchmesser muss recht gut passen, damit er in der Hülse geklemmt wird. (24H9)
Sicherlich kann man aber auch mit Papierzwischenlagen arbeiten.
Am unteren Fotorand fehlt das Poti, sonst ist alles drauf.



Für die Elektronik braucht man ein bisschen Fachkenntnis, einen Elektroniklötkolben, Schrumpfschlauch und ein Multimeter.
Der Trafo wird von der bisherigen Steuerung über das 6 Ohm Poti getrennt und alle überflüssigen Leitungen entfernt.
Mein Trafo liefert jetzt etwa 8,5V Leerlaufspannung die mit einer Einweggleichrichtung und einem 4700µF Kondensator aus der Grabbelkiste zu ca. 11V Gleichspannung gewandelt werden.

Ein LM7806 mit Aufsteckkühlkörper machen daraus 6V
Wer die Schaltung dafür nicht kennt oder rausfinden kann, sollte lieber die Finger von der Sache lassen.

Weil die LED nur ca. 3,6V braucht um die max erlaubten 1000mA zu ziehen muss nun noch Strom bzw Spannung geregelt werden.
Man kann das mit einem Vorwiderstand machen, aber sehr viel sicherer und eleganter geht es mit dem Uraltbaustein "L200" als Stromregler.
Laut Datenblatt (Internet) wird er zwischen 6V und der LED geschaltet. Ein Aufsteckkühlkörper ist auch hier nötig.

Um den Strom einstellen zu können, braucht der L200 einen Widerstand von rechnerisch 0,45 ohm für 1000mA
Ich habe mein schon eingebautes 6 Ohm Poti verwendet und in Reihe einen 0,5 Ohm Widerstand geschaltet.
Damit kann in keiner Potistellung der Strom über 1000 mA steigen.
Bei 6 Ohm ist die LED auch schon ganz nett hell. Wer also eine romantische Funzel will, braucht ein anderes Poti

Vor dem ersten Anschalten habe ich statt der LED einen 5 Ohm Lastwiderstand verwendet.
Unter Messung des Stromes habe ich erstmal die Einstellung im Prinzip getestet.
Dann erst habe ich die empfindliche LED angelötet und wieder unter Messung des Stroms vorsichtig aufgedreht.
Bei mir musste man den 0,5Ohm Widerstand durch Parallelschalten eines 1Ohm Widerstandes noch ein bisschen nach unten korrigieren, um bei Poti-Anschlag auch wirklich 1A zu erreichen.

Seitdem funktioniert die Geschichte super.
Der Aluträger für die LED könnte einfacher sein. Der wird grade handwarm.
Die ICs werden schon heiss, aber ich denke noch im grünen Bereich.
Besser wäre es sicherlich die Schaltung auf Lochraster auf zu bauen und LM7805 ud L200 isoliert! auf einen richtigen Kühlkörper zu schrauben.
Oder man schraubt sie isoliert! ans Mikroskopgehäuse. Ich hatte leider gerade keine Isolationsbuchsen zur Hand.

[liftboy]

Hallo Mikromeister,
das ist doch mal eine saubere Vorstellung; für mich als Elektriker ist das Teil schon fertig.
Danke
Wolfgang

[Holger Adelmann]

Mikromeister,

sehr schoener Artikel, und toll geloest mit LED-angepasster Spannungsanpassung mit nachfolgender Stromregelung mittels zweier altgedienten und billigen ICs unter Beibehaltung des eingebauten Trafos - kompliment, smarter geht's kaum noch.
Aber wenn ich so auf die Anatomie des Fusses schaue, ist das wirklich in HM-Lux, sieht fuer mich aus wie ein SM-Lux   

Herzliche Gruesse
Holger

[mikromeister]

Uuups,

SM-Lux-HL    

http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=6874.0

Wenn es jemand ernsthaft nachbauen will, kann ich mal einen Schaltplan pinseln.

[Ronald Schulte]

Mikromeister,

Sieht gut aus nur bin ich auch sehr gespannt nach einige Bilder. Bin dabei um, vielleicht, auch um zu rüsten aber habe angst das die Farben im Bild nicht mehr so 'knackig' mehr sind wie jetzt mit mein 100W Halogen Beleuchtung! Mehrere hier im Forum berichten da von!
Was sind da denn deine Erfahrungen damit?

Grüße Ronald

[Oecoprotonucli]

Hallo SM-Lux-LEDler!

Also ich wäre schon am Schaltplan interessiert - da ich aber auch nicht gerade erfahren in Elektrik bin, habe ich die Frage, ob es nicht im Prinzip noch einfacher geht: nämlich bloß den Kühlkörper und die LED plus zwei Kabel einbauen, diese Kabel (halt unschön, aber mir egal) aus dem Gehäuse führen und mit einem entsprechenden externen LED-Regler mit Strom versorgen? (Ich habe mich allerdings noch nicht erkundigt, was ein solcher Regler im Vergleich zu den hier wohl billigen Elektronik-Komponenten kostet).

Das wäre dann wohl auch der minimal-invasivste Eingriff in das SM-Lux, bei dem man einfach die gesamte alte Elektrik bis auf die Lampe mit ihrem Gehäuse drin lassen könnte und jederzeit und schnell wieder den Urzustand herstellen könnte. Oder täusche ich mich da irgendwo?

Nächtliche Grüße

Sebastian

[Oecoprotonucli]

Ach, und noch etwas:

Ich habe mich noch nicht durch alle Beiträge zum Thema hier gesucht, aber würde irgendeine Augengefährdung von so einer kalt- oder warmweiß-LED ausgehen und könnte man einen entsprechenden Filter bekommen und auf die Leuchtfeldblende oder schon vorher in der Lichtquelle in den Strahlengang einbauen?

Ist wiedermal eine Schnellschuß-Frage, bin natürlich bereit (und vielleicht gezwungen) mich besser einzulesen, z.B. hier:

http://www.cree.com/~/media/Files/Cree/LED%20Components%20and%20Modules/XLamp/XLamp%20Application%20Notes/XLamp_EyeSafety.pdf

Viele Grüße

Sebastian

[Oecoprotonucli]

Guten Tag, liebe Forumsmitglieder!

So, nach langer Zeit habe ich meine Teile zusammengesammelt, mit Hilfe eines Freundes einen LED-Kühlkörper drehen lassen und mich endlich darangemacht, den einfachsten Dimmer (keine PWM, keine Konstantstromquelle) einigermaßen zusammenzulöten.

Ich sammle immer lieber Threads, als sie zu zerfasern, also hier zur Einführung und für die Vor-Informationen zum Thema:

"Re: Neues Licht für das Leitz SM-Lux"
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=11435.msg84300#msg84300

"Re: Wie Beleuchtung 12V 15W dimmen?"
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=983.45

"Re: LED Umrüstung und Mythos der Konstantstromquelle"
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=983.45

Jetzt will ich mich also noch einmal bei den Helfern bedanken!

Mein Kühlkörper war schön gedacht und sah auch sehr schön aus, leider hat es mit den Maßen dann doch nicht so ganz hingehauen, so dass ich dann mit der Feile drangegangen bin und ihn verunstaltet habe. Eigentlich müsste noch mehr runtergefeilt werden, aber es geht so langsam, dass ich erstmal genug habe...

Das Ergebnis, also die Beleuchtung, ist wirklich ganz schön und bestätigt im Prinzip das oben Gesagte, dass die Beleuchtung irgendwie knackiger (aber natürlich etwas kälter) ist.

Ebenso gehen der gemessene Strom und Spannung nicht an die Grenzen der LED heran. Ebenso ist das LED-Licht zwar heller (ich benutze eine CREE XR-E 7090 R2), jedoch komme ich mit meinem bisherigen einfachen Regler an den Anschlag und denke, es könnte noch ein wenig heller gehen (für stärkste Vergrößerung und Phasenkontrast z.B.).

In dem im anderen Thread gezeigten Schaltkreis ist mein kleinerer Widerstand bei 2,2 Ohm. Von allen Bauteilen wird dieser am heißesten, und das eigentlich nur bei starkem Aufdrehen (was ich aber schon für Phasenkontrast benötige). Ich habe, mehr provisorisch, aus einem alten PC noch einen Kühlkörper angebracht, aber der paßt nicht richtig und hat kaum Kontakt mit seiner glatten Fläche zu dem runden Widerstand.

Am Draht-Drehpotentiometer oder der LED selbst konnte ich keine nennenswerte Wärmeentwicklung feststellen.

Ich habe noch das (kleine?) Problem, dass das Sehfeld vor allem bei geringer Vergrößerung (z.B. 3,5er Objektiv) ungleichmäßig ausgeleuchtet ist. Das wird wohl mit der Position/dem genauen Winkel der LED zu tun haben? (Die LED strahlt ja im Gegensatz zur Glühbirne nur nach vorne, der Kollektorspiegel wird damit wohl funktionslos, es gibt aber noch eine Art Streuscheibe im Strahlengang. Außerdem habe ich ja diese Schwierigkeit, die Lampe ganz einzuschieben, vielleicht hilft ein wenig mehr Feilen noch. Der Abstrahlwinkel der LED beträgt laut Spezifikation 90°.)

Hier jetzt ein paar Fotos. Für ausreichend Luftzufuhr ist gesorgt, da ich noch kein Gehäuse habe   . Und ein Warnhinweis für alle elektrisch unbedarften Nachahmer: Ich habe den Kühlkörper direkt in die alte Lampenfassung geschoben - dort hat er Kontakt zu den Kontakten für die alte Beleuchtung und Metall soll ja bekanntlich leitfähig sein... Also: ES FEHLT HIER NOCH EINE ISOLIERUNG (oder die Kontakte müssten abgeschraubt werden). Ich habe erst einmal Klebeband über den Netzsteckereingang geklebt, damit man nicht auf dumme Gedanken kommen kann. Jedenfalls kann man jederzeit zum klassischen SM-Lux-Lampenhalter zurückkehren.

Viele Grüße

Sebastian

[the_playstation]

Hallo Mikromeister,

Schöne Vorstellung. Besonders der gedrehte LED-Kühlkörper.
Wobei die 4x Bauteile für die Schaltung des Themenstarters wohl nicht ganz stimmen.
Gleichrichter
Elko (eigentlich wären 2x -3x besser (vor dem 7806, zwischen 7806 und L200 und hinter dem L200)
7806
L200
LED
3x Kühlkörper (LED, 7806 und L200)
Wiederstand
(sind ohne das Poti immer noch 9 Bauteile)
Ich habe eine etwas blöde Frage:
Wieso 7806 + L200? Du hättest den 7806 auch weglassen können.
Der L200 oder ein LM317 reicht völlig.
Wie ist der L200 beschaltet (ohne weitere Bauteile)?


Ähnlich habe Ich mein Ergaval umgerüstet.
Da Ich keine Drehbank besitze um mir einen LED-Kühlkörper zu drehen
habe Ich, wie bei der Realisierung heute ein Rohr verwendet.
Da ein Kupfer-Reduktions-Rohradapter aus dem Baumarkt exakt paßte,
und Kupßer sehr gut Wärme leitet, habe Ich mich für das Kupferrohr als  Kühlkörper entschieden.

LEDS sind einfach super.  

Liebe Grüße Jorrit.

[Oecoprotonucli]

Hallo Mikromeister,

Hallo Jorrit,

nur nebenbei: Ich hoffe, keine Verwirrung damit zu stiften, dass ich ältere Threads ans Licht geholt habe. Mikromeisters Beitrag ist also schon etwäs älter - ich hoffe aber, Du findest meinen Kühlkörper auch schön 

Viele Grüße

Sebastian

[the_playstation]

Hi Sebastian,

Yup. Deiner ist natürlich auch schön.
Vor allem muß es nicht immer ein gedrehter Edel-Kühlkörper sein.

Ich sehe keine komplexe Dimmerschaltung.
Daher nehme Ich an, daß Du ein Drahtpoti oder höher belastbares Poti benutzt hast.
Welcher max. Strom fließt durch die LED?
Sind das 5 Watt Wiederstände?
Welche Spannung liefert das schwarze Netzteil?
(Kann Ich nicht genau erkennen).

Liebe Grüße Jorrit.

[Oecoprotonucli]

Hi Jorrit,

die Daten und "Entstehungsgeschichte" stehen in diesem Thread: https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=983.45

Es ist die einfache Schaltung, die Rolf mir vorgeschlagen hat (zu mehr bin ich wohl im Moment nicht in der Lage oder willens, sonst könnte ich ja gleich Deinen Regler [ist der mit PWM?] oder ein Schaltnetzteil kaufen, was ich vielleicht später auch noch mache   ):

Viele Grüße
Rolf

Ich habe also ein Drahtpotentiometer mit 47 Ohm 5 W; die Widerstände sind 47 Ohm und 2,2 Ohm 5 W. Das Netzteil war "billig", weil es ein altes von einer externen Festplatte ist, es hat 5 V bzw. gemessen etwas darüber.

Die LED: CREE XR-E 7090 R2 auf Star-Platine

Durchmesser:    19,9mm
Abstrahlwinkel: 90°
Leuchtfarbe:    weiss
Gehäusefarbe:    wasserklar
Lumen min.:    114
Lumen max.:    242
Kelvin min.:    5700
Kelvin max.:    6350
mA test.:    350 mA
mA typ.:    350 mA
mA max.:    1000 mA
V typ.:    3.5 V
V max.:    4.0 V
Watt:    1,23 W

Ich habe dann im Betrieb kurz gemessen und weder notiert noch genau gemerkt, jedenfalls werden in der voll aufgedrehten Schaltung die Maximalwerte der LED noch nicht erreicht (der Strom war, glaube ich, irgendwo um die 400 mA) und das reichte mir erst einmal. Ich muss gestehen, dass ich nicht weiß, wie man die Werte in der Schaltung genau ausrechnet - ich hätte nämlich noch einen kleineren Widerstand (1 Ohm). Vielleicht könnte man damit noch mehr aus der LED rausholen - oder sie wegrauchen?

Ach übrigens, Thema Edel-Kühlkörper: Mein Kühlkörper ist gedreht   und ich fand ihn auch sehr schick in seinem matten Alu. Blöd nur, dass ich ihn selbst durch Feilen verschandelt habe. Naja, beim nächsten könnte ich von Anfang an die richtigen Maße angeben...

Viele Grüße

Sebastian

[the_playstation]

Ah. Also ein schlichter Spannungsteiler.
Auf Dauer könnte das Drahtpoti etwas leiden,
da bei max. Helligkeit der Strom durch die LED, den 2,2 Ohm-Wiederstand und eine Teilwindung des 5 Watt-Potis fließt.
D.h. ein Teil des Potis (Teilwindungen) könnten recht warm werden.

In den Netzteilen ist keine PWM enthalten sondern eine regelbare (("Konstantstromquelle")).
Das ist gerade für Mikrobilder besser, da es zu keinen Flacker- /Streifen- bzw Pumperscheinungen kommt.

Im Prinzip entspricht es deinem Ansatz aber zur Regelung bzw als "Wärmetauscher" wird ein geregelter Transistor (BD645)
benutzt.