Led et alimentation, quels modèles choisir ?

[Gérard Weiss]

Bonjour à tous, Shrek,

Question que je me pose : l'effet Peltier ne serait-il pas intéressant pour refroidir les leds de 22 W ?

Si bien sûr, mais il faudra toujours évacuer la chaleur quelque part. Cela permettra au moins d'utiliser un radiateur plus petit qui montera à une température plus élevée tout en conservant une température "normale" sur la LED.

Nota : Je ne suis pas sûr que ces grosses LED de 22W soient très intéressantes, à moins de changer l'optique de l'éclairage du microscope. En effet, ces LEDs ont une surface émissive importante et l'image de cette source lumineuse, que le collecteur formera dans le diaphragme d'ouverture du condensateur, débordera très largement (cf. éclairage de Köhler). Beaucoup de lumière sera ainsi perdue...
J'ai une petite LED de 5W comportant quatre luminophores inscrits dans un carré de 3x3mm. C'est la surface du carré formé par le filament de bien des lampes allogènes pour microscope. L'optique dans le pied de mon Dialux est calculée pour que l'image de ce carré de 3x3mm couvre juste le diaphragme d'ouverture, lequel a un diamètre maximal de 19mm. Il y aura donc très peu de lumière perdue (autre que la perte de lumière inhérente à l'éclairage de Köhler) et j'espère avoir un très bon rendement lumineux. Ce n'est pour le moment que de la théorie, mais c'est promis, je développerai cela dans "Le Naturaliste" lorsque j'aurai effectué la transformation de mon microscope...

[Christian]

Bonjour Gérard (et encore bon anniversaire Jean-Pierre (Shrek) ! )

Je ne suis pas sûr que ces grosses LED de 22W soient très intéressantes ...

L'Ostar 22W est en tout cas très intéressante en mode flash puisque lors de mes derniers essais je suis arrivé à pulser la led aux alentour de 500 μs (2000ème de sec), en fond clair obj. x40 et même descendre à 250 μs voir 125 μs avec un x20 !
Peut-être que ces résultats sont aussi possible avec une surface de diode légèrement plus petite ... mais je pense qu'il est impossible d'atteindre les même résultats avec une 5W (je l'ai essayé).

Test au x40, Ostar 22W en mode flash, Nikon D70

planche-40x.jpg (216.68 Kio) Vu 8811 fois

[Gérard Weiss]

Bonsoir Christian,

L'Ostar 22W est en tout cas très intéressante en mode flash...

Ton tableau comparatif est intéressant. Je rêve moi-aussi d'atteindre facilement des durées d'exposition de l'ordre de 1/1000em à 1/10000em de seconde pour arrêter le mouvement des flagellés ou de diverses bestioles très mobiles sous la lentille.

Le problème lors de nos discussions à distance est que chacun raisonne en fonction du matériel dont il dispose sans penser que celui de l'autre n'est peut-être pas configuré comme le sien. Au sujet de l'utilité ou non des grosses LEDs de puissance, je pense ainsi qu'il faut distinguer deux cas de figure.

1. Le circuit d'éclairage du microscope comporte un verre dépoli, et je pense que c'est le cas avec ton Ortholux I. Sa fonction est de flouter l'image de la source lumineuse qui est envoyée dans le diaphragme d'ouverture selon le principe de ce bon M. Köhler. Le floutage permet entre autres d'homogénéiser l'éclairage et de pardonner un mauvais centrage du filament de l'ampoule. Malheureusement, il présente l'inconvénient de disperser la lumière autour du diaphragme d'ouverture et une grosse partie de celle-ci sera perdue.
Comparée à une 5W, l'Ostar de 22W illuminera plus fortement le verre dépoli et on récupérera donc plus de lumière dans le diaphragme d'ouverture. Mais beaucoup de lumière est perdue à cause de ce dépoli !

2. Le circuit d'éclairage du microscope ne comporte pas de verre dépoli, c'est le cas avec mon Dialux depuis que j'ai remplacé le petit éclairage cylindrique (qui lui comportait un dépoli) par une "lampehouse" dans la baïonnette derrière le microscope. Le collecteur projette l'image du filament de l'ampoule halogène (ainsi que son double produit par un miroir sphérique) dans le diaphragme d'ouverture. En retirant un oculaire, je vois dans la pupille de sortie de l'objectif les deux images du filament qui sont nettes et cote à cote lorsque tout est bien réglé.

Comme le grossissement du système d'éclairage (lentille asphérique du collecteur + lentille basculante) est chez moi de 6,5x et que le diaphragme d'ouverture du condensateur a un diamètre maximal de 19mm, seule la partie du filament et de son double située dans un cercle de 19/6,5 = 3mm environ est susceptible d'envoyer de la lumière dans le diaphragme d'ouverture, le reste ira en dehors de ce diaphragme et sera perdu.

Ma Luxeon de 5W comporte 4 luminophores inscrits dans un carré de 3x3mm environ. 80% de sa surface correspond au cercle de 3mm de diamètre ci-dessus et est donc utilisée. Le rendement lumineux sera donc plutôt bon.

Je pense que l'Ostar 22W comporte plus de luminophores inscrits dans une surface plus importante, car il faut bien évacuer le chaleur produite. Comme seule la surface lumineuse correspondant au cercle de 3mm de diamètre ci-dessus sera utilisée, je risque fort de ne pas récupérer plus de lumière qu'avec la 5W !
Si je rajoutais un verre dépoli, je récupérerais plus de lumière de l'Ostar, mais j'en disperserais aussi beaucoup et il n'est pas évident que le bilan global soit positif...

Question : comment se présente la surface lumineuse de l'Ostar 22W et quelles sont ses dimensions


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[Maraussan]

Question : comment se présente la surface lumineuse de l'Ostar 22W et quelles sont ses dimensions ?

Simple, il existe 2 type d'Ostar Osram
- la 16 Watt à 4 photophores, diensions quasi identiques à la Luxeon 5W
- la 22 Watt à 6 photophores, 2 photophores ajoutés à celle de 4 avec dimensions proportionnées...

L'idéal est bien sur l'Ostar 16 Watts, et sans lentille additionnelle, modèle très difficile à trouver.

[Christian]

Bonjour Gérard, tous,

Tes explications sur l'utilisation d'un dépoli ou non sont très intéressantes !
Il est vrai que plus d'une fois j'aurais aimé voir enfin ce "filament" à travers mon Ortholux I, mais c'est la lentille du collimateur qui est elle-même dépolie.
C'est un compromis calculé par les ingénieurs Leitz de l'époque. Personnellement il m'arrange beaucoup car je peux placer à peu près n'importe quelle source d'éclairage aux fesses de ce microscope, que ce soit un flash photo, une fibre optique, un diviseur de sources ou que sais-je encore sans me prendre la tête.

Autre chose, je serais très intéressé d'apprendre comment tu as calculé le grossissement de ton collimateur + lentille basculante : Comment t'y prends-tu ?

Pour infos : Taille de la surface émettrice de mon modèle LE W E3B (lentille lambertian) = 4.5 x 3 mm *, angle d'éclairage = 130°, température de couleur = 5600 K.
La documentation des Ostar se trouve ici > (catalogue Osram) http://catalog.osram-os.com/catalogue/c ... owBookmark
On notera qu'Osram vente la qualité de la gamme Ostar pour un usage en mode flash ainsi qu'en microscopie …

* Edit : Contrairement à mes mesures de la surface émettrice, le datasheet actuel de la LE W E3B (6 puces) donne : light emitting surface = 2.1 mm x 3.2 mm !
Auraient-ils modifié cette Led en gardant la même référence ?? (la mienne date déjà un peu ...)

[Gérard Weiss]

Bonjour à tous, Christian,

Autre chose, je serais très intéressé d'apprendre comment tu as calculé le grossissement de ton collimateur + lentille basculante : Comment t'y prends-tu ?

J'ai utilisé le petit éclairage d'origine qui s'enfile derrière le microscope par une monture à baïonnette.

Eclairage derrière le microscope.jpg (71.09 Kio) Vu 8646 fois

Séparation du collectur et du support de lampe.jpg (73.57 Kio) Vu 8651 fois

Le verre dépoli qui était devant le collecteur est enlevé et la baïonnette mâle est désaccouplée de l'enceinte supportant la lampe allogène. Le collecteur est composé d'une seule lentille asphérique logée dans le baïonnette.

Règle derrière le collecteur.jpg (61.8 Kio) Vu 8647 fois

Le collecteur est remis en place derrière le microscope et une règle graduée est disposée verticalement sur la tranche derrière ce collecteur. Elle tient debout simplement avec une pince visible à droite. J'ai pris les graduations au 1/2 millimètre d'une règle Graphoplex. (Ce sont les plus nettes et les plus précises que je connaisse. Depuis la généralisation du dessin technique sur ordinateur, on les trouve maintenant pour trois fois rien dans les brocantes et vides-greniers.) La règle peut être éclairée par une lampe de poche ou tout autre moyen. J'ai utilisé ici un "lamp house" pour mon microscope

Image des graduations sur un papier calque.jpg (50.88 Kio) Vu 8649 fois

Après avoir enlevé le condensateur, l'image des graduations est visualisée avec un morceau de papier calque posé sur la platine du microscope descendue en position basse. Dans cette position, la platine est dans le même plan que le diaphragme d'ouverture du condensateur en position normale, c'est à dire lorsque l'on fait des observations avec des objectifs parfocalisés sur 45mm. La mise au point de l'image des graduations se fait en écartant ou en rapprochant la règle graduée du collecteur.

Pour obtenir le grossissement du système d'éclairage du microscope, il ne reste plus qu'à mesurer sur le papier calque la largeur de plusieurs graduations et à faire la division...

[Klaus]

Bonsoir à tous,

je confesse de ne pas avoir lu toute la discussion, mais voyant les photos de Gérard je voudrais vous montrer une adaption d´une LED à base du petit éclairage d'origine . C´était très facil, parce que la LED était en stock de promicron et le diamètre est le même de l´ampoule originale. L´avantage: on a pas de travail additionel. Et l´optique originale reste en place. Le verre dépoli pourrait être remplacé, mais je pense ce n´est pas necessaire.

LED_Dialux

800_IMG_0002.jpg (85.38 Kio) Vu 8600 fois

LED_Dialux

800_IMG_0001.jpg (73.28 Kio) Vu 8600 fois

[Christian]

Bonjour Gérard, tous,

Merci pour tes explications de mesure !
C'est tout simple mais il fallait y penser !
En revanche, il faut un collimateur sans dépoli … chose que je n'ai pas, c'est ennuyeux pour les essais et je comprends mieux ta démarche.

ps: Je me suis permis de faire une copie de ton explication dans un sujet à part. Elle méritait une place plus facilement retrouvable !
voir ici > http://www.lenaturaliste.net/forum/view ... 61&start=0

[Gérard Weiss]

Bonsoir à tous, Alain, Christian,

Merci Alain pour tes précisions sur les LEDs Ostar.

J'ai osé le dire :
Je pense que l'Ostar 22W comporte plus de luminophores inscrits dans une surface plus importante, car il faut bien évacuer le chaleur produite. Comme seule la surface lumineuse correspondant au cercle de 3mm de diamètre ci-dessus sera utilisée, je risque fort de ne pas récupérer plus de lumière qu'avec la 5W !

Ce n'est qu'en partie vrai, et j'ai extrapolé un peu vite aux LEDs Ostar ce que j'avais constaté sur les LEDs chinoises. J'ai fait entre temps des recherches sur les Ostar. D'après la documentation de Osram en effet, les LEDs Ostar utilisent une technologie permettant une meilleure évacuation de la chaleur vers la base en aluminium. Avec la même surface lumineuse, il est donc possible de les alimenter avec une puissance plus forte et d'obtenir plus de lumière sans provoquer un échauffement excessif. En d'autres termes, elles permettent d'avoir un grande puissance avec une faible surface lumineuse. La photo composée ci-dessous permet de faire quelques comparaisons.

LEDs de puissance.jpg (91.5 Kio) Vu 8453 fois

Sur les figures 1 et 2, les LEDs Ostar LEW E2A et LEW E3A font respectivement 17 et 22W et comportent 4 ou 6 éléments lumineux. Elles n'ont pas de lentille et ont donc une répartition de l'intensité lumineuse respectant strictement la loi de Lambert. Les LEDs LEW E2B et LEW E3B sont quant à elles identiques mais comportent chacune une lentille qui, d'après le diagramme fourni dans la documentation, réparti mieux la lumière dans l'espace et les rapprocherait de la répartition des lampes allogènes.

Sans lentille, la surface lumineuse est de 2,1x2,1mm pour la 17W et 2,1x3,15mm pour la 22W. D'après la figure 2, la surface lumineuse apparente avec la lentille est de 2,7x2,7mm et 2,7x4,15mm environ (mesure faite par comparaison avec la largeur sur pans du socle en aluminium qui est de 20mm). Ça reste très petit pour l'éclairage sans dépoli de mon microscope lequel a besoin d'une source lumineuse de 3x3mm comme je l'ai expliqué précédemment. Je pourrais à la rigueur utiliser la 22W avec lentille, mais à condition de la disposer pour que le la longueur du rectangle lumineux soit horizontale, afin d'avoir une ouverture numérique plus importante dans la direction transversale et de pouvoir ainsi faire de l'éclairage oblique avec le barillet d'un condensateur à contraste de phase.

La figure 3 représente une LED Luxeon 5W 700mA 7V classique avec quatre luminophores formant une surface de 3x3mm environ. C'est la même surface que celles des ampoules allogène dont le filament forme un carré. Elle s'intègre donc bien dans les éclairages prévus pour ce type de lampe.

La figure 4 représente une LED chinoise de 10W que j'avais achetés pour quelques euros sur eBay. La surface lumineuse comporte neuf luminophores inscrits dans un carré de 4,5x4,5mm. Bien qu'elle soit deux fois plus puissante que la précédente, je n'obtiendrai que peu de lumière en plus avec un éclairage sans dépoli car la lumière est émise par une surface presque deux fois plus importante. (Voir explication dans mon post précédent.) Ce même fournisseur vend également des LEDs de 20 et 40W il me semble pour des prix modiques, mais les surfaces lumineuses sont en proportion ! Ces LEDs ne sont donc intéressantes que pour des éclairages avec un verre dépoli comme l'Ortholux I de Christian, mais il faut prévoir des radiateurs conséquents pour évacuer la chaleur !

Nota : Ces LEDs chinoises ont par ailleurs deux défauts : les luminophores ne sont pas homogènes et la couche de silicone transparente est collante et tend à fixer la poussière comme on peut le voir sur la photo ! Par comparaison, les quatre luminophores de la Luxeon sont remarquablement homogènes même aux très faibles niveaux lumineux. (Ceci ne se voit pas sur la photo car j'ai forcé le contraste aux hautes lumières pour faire apparaitre la composition en quatre luminophores.) La documentation indique qu'il en est de même avec les LEDs Ostar, mais ce n'est pas le même prix !

Alain :
L'idéal est bien sur l'Ostar 16 Watts, et sans lentille additionnelle, modèle très difficile à trouver.

D'après le site Internet de Osram, le revendeur officiel en France est Radiospare. Mais il me semble qu'il y a des restrictions pour les ventes aux particuliers.

[Christian]

Re Gérard, tous,

Sans lentille, la surface lumineuse est de 2,1x2,1mm pour la 17W et 2,1x3,15mm pour la 22W.

Oui, tes calculs sont bons, c'est exactement 2.1 x 3.2 pour la 22 W selon le datasheet que j'ai donné plus haut.
D'ailleurs je me demande si je me suis pas fais avoir par la lentille en mesurant la mienne ...
Je serais intéressé bien évidemment par d'éventuels tests sur ton microscope, dépoli déposé.

De mon côté je suis très satisfait de cette Led LEW E3B (avec lentille, sur Ortholux I + dépoli), je trouve son éclairage très homogène et sa puissance bien utile selon le choix du système d'éclairage.
Aucun problème non plus du côté de la lentille ! Elle ne colle pas
Ton expérience avec ces Led chinoises nous montre encore une fois que la qualité a un prix !

Par ailleurs (désolé je me répète), cette Led permet de flasher avec une seule source de lumière (pour deux méthodes), possibilité visiblement encore peu explorée, si ce n'est pas du tout chez les microphotographes amateurs.
Le problème du refroidissement est un peu plus difficile à gérer, mais comme déjà dit, à intensité lumineuse égale d'une Luxeon 5 W, il n'y a aucune différence (je dirais même qu'elle chauffe moins vite !)
A noter aussi que cette Led dispose d'origine de deux contacts sur son support afin d' y souder un capteur de température. Mais c'est prévu pour un composant CMS, il faut donc bien maîtriser, c'est minuscule !
Pour ma part j'ai placé une sonde dans le radiateur : J'ai percé un petit conduit sous la Led, au plus proche du point de jonction et j'y ai introduit de la pâte thermique pour fixer la sonde (env. 1.5 mm de diamètre).
Reste son alimentation, prévoir une source d'environ 30 V pour être à l'aise et profiter de sa pleine puissance !
C'est plus difficile à trouver qu'un petit adaptateur secteur 6 ou 12 V, et 30 V est à la limite des tensions dangereuses ...
C'est donc une led pour amateur averti et expérimentateur.

Pour infos : Un trio microcontrôleur - driver Solarox 1 A - Led Ostar 22 W, fonctionne vraiment bien !
Le microcontrôleur pourra aussi servir à d'autres applications, comme le contrôle d'une série de stack (z-ification) par exemple.
On peut bien sûr aussi se contenter uniquement du driver et de la Led, sans contrôle de température et sans possibilité de flash.