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Modifier l'éclairage d'un BHS

http://pichotjm.free.fr/Docu/Microscopie/Eclairage/_Modif_BHS.php


En cours d'écriture



1- Introduction

  Le BHS d'Olympus est un syst√®me de microscopie permettant la diascopie (fond clair), l'√©piscopie (fond noir), la fluorescence, la polarisation, la LPA, le contraste de phase et le contraste interf√©rentiel. Toutes ces techniques demandent un √©clairage plus ou moins puissant qui peuvent se suffire de lampes incandescentes, mais on s'aper√ßoit tr√®s vite qu'il manque beaucoup de lumi√®re (surtout en photo), que la lumi√®re est trop rouge (2800-3200K)... Il faut donc introduire des LEDs comme source d'√©clairage. Le gain sera tr√®s √©lev√©.

  La photographie ou la vid√©o demande des sources de lumi√®re sans bandes noires ou autres instabilit√©s. Cette page va donc vous d√©crire le remplacement d'√©clairages incandescents par des LEDs de puissance, r√©glables en intensit√©, et sans artefacts en photo-vid√©o (pas de hachage ni de ronflette).

Le budget s'√©l√®vera √† environ 20‚ā¨ ou 35‚ā¨ si on s'alimente √† travers le secteur 220v (ou 110v).

  On peut tr√®s bien alimenter les LEDs √† partir d'accumulateurs lithium genre 3S?, 4S, 5S ,6S... ce que vont rechercher certains voyageurs ou amateurs de terrain.


Description sommaire


  Le montage se fera √† l'aide de modules pr√©-mont√©s, et ne requiert que quelques soudures simples. Il sera compatible avec les normes de s√©curit√© et devrait √™tre propre. Mais il ne subira pas les tests de conformit√© EMI-RFI et ESD. (cela peut co√Ľter 50 000‚ā¨!)  Chacun prendra ses propres risques pour construire ce montage.

20170428_161446-800.jpg

L'électronique sera divisée en plusieurs blocs:

  Concernant l'alimentation primaire, on peut utiliser de simple adaptateur r√©gul√© 12v/2A comme on trouve dans les disques portables, une vieille alimentation de PC,etc... Je me suis limit√© √† du s√©rieux car je devais faire des tests en 4000 lumens.


Temps de montage


Environ 30 mn (ou 20?)

u20170514_150921.jpg

Montage partiel: retirer les protections du plexiglas, poser les 2 poussoirs rouges et placer le plexiglas.
Retourner le tout, puis placer les 4 cotés, et la base, puis les 2 vis.

20170428_161504_800.jpg

  On peut apercevoir en haut un module alimentation bleu mont√© et un autre en pi√®ces d√©tach√©es. Ce module comporte un bo√ģtier en plastique transparent. En dessous on peut voir un emballage pour 5 LEDs et une LED 10W seule. On remarquera au centre le radiateur qui peut recevoir un ventilateur (pour une version 4000 lumens/40W. En cours d'essai) et en dessous 5 seringues de p√Ęte thermique (une seule suffit, mais c'est pratiquement le m√™me prix par 5)



Achats


Chez Fasttech.com on trouve des composants peu chers.

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Converter Type    DC-DC
Input Voltage:  5~23V (Best Voltage 20V)
Output Voltage:  0V~16.5V (Continuously Adjustable)
Peak Current    3A     
StepDown_LED_01.jpg 2x ‚ā¨5.75
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6.62+1.9‚ā¨


Permet de générer le courant d'alimentation de la LED

Un seul module suffit
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 Bagues utilis√©es pour bien positionner la LED. Cela vous permet de faire des bagues allonges sur mesure (solution √©conomique et id√©ale pour faire des essais)
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Idem

J'utilise souvent des bagues en 42 mm (très peu chères)
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vendeur: User ID survy2014
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Utile si vous comptez mettre une LED sur chaque face du radiateur
(un seul suffit!)

NB Les LEDs n'ont pas un CRI (rendu des couleurs) fabuleux, mais on pourra par la suite rechercher des LEDs de qualité supérieure (beaucoup plus chères) ou attendre le développement d'un logiciel de correction des couleurs.

NB On pourra aussi remplacer les LEDs par de plus puissantes genre 4000 lm.

Mauvaise nouvelle, l'alimentation bleue vient d'augmenter... mais ils font des promotions de temps en temps vers les 5‚ā¨

Notes fév2021:




Alim maintenant trouvable chez BangGood 6.62+1.9‚ā¨

On pourra lui substituer cette autre alimentation avec potentiom√®tre (plus facile √† utiliser):  ZK-4KX CNC DC DC Buck Boost Converter CC CV 0.5-30V 4A Module d'alimentation Alimentation r√©gul√©e r√©glable pour la charge solaire Batterie: 7.11+1.77‚ā¨ 


Module_alim_zk_01.png
Module_alim_zk_02.png

  L'inconv√©nient sera de trouver un bo√ģtier pour mettre √† l'abri l'√©lectronique. On peut remarquer la self √† tore de ferrite qui est un gage de bonne qualit√© (meilleure filtration de la tension: diminution de l'ondulation r√©siduelle) Ce montage (non essay√©) devrait mieux piloter les LEDs de 4000 lm. Mais qui a besoin de 4000 lm ? (√† part moi)   Un microscope bien r√©gl√© ne r√©clame que 1 lm. Par contre si vous faites de la LPA, du DIC, du Schlieren, du Hoffman...


2- Modif éclairage central 100W

Préparation du kit


  On prendra la p√Ęte thermique et on d√©posera une petite goutte (comme un bout d'allumette) de p√Ęte √† l'endroit de la LED. On placera la LED en faisant bien attention de ne pas avoir de p√Ęte thermique sur les doigts (au risque de tacher la lentille de la LED).  Fixer la LED avec les 2 vis.

  On pr√©parera 2 paires de fils de longueur suffisante (80 cm) et on twistera chaque paire (noir pour le 0v et rouge ou orange pour le positif) Chaque paire de fil sera d√©nud√©e et soud√©e √† la LED, ou √† l'adaptateur de l'alimentation primaire.

20170428_164951-800.jpg

On a donc le schéma suivant:

* une paire LED <---> sortie module bleu

* Une paire Alim primaire-adaptateur  <----> entr√©e module bleu.

20170428_183237-800.jpg

Alimentation secondaire (module bleu, alim bleue)

Attention: le module est livré avec un réglage usine de 5 volts, ce qui va fusiller la LED.
Penser à effectuer un réglage à 0 volt avant de connecter la LED.


Il y a 2x2 connecteurs pour recevoir les 2 paires de fils.

De gauche √† droite (panneau lisible):  AlimPrimaire positif, AlimPrimaire 0V, Sortie vers LED positif, Sortie vers LED 0v. 

Paire AlimPrimaire Paire  LED
Orange/noir
19v   / 0v
Orange/noir
3,8V  / 0v
Entrée du module Sortie du courant

D√©sol√©, j'ai b√™tement enroul√© les 2 paires pour faire plus pro. Mais on ne voit plus le c√Ęblage.

  On peut apercevoir sur la photo l'arriv√©e des bagues pour d√©finir la distance entre le condenseur et la LED. (une sur le radiateur, et 2 ou autres pr√™tes √† la pose.


Montage


...



Résultat


.

20170428_183321-800.jpg

  J'utilise des ressorts pour plaquer le radiateur/LED contre le condenseur. J'ai donc au pr√©alable perc√© des trous dans le radiateur gris (droite), et dans la collerette noire du condenseur (gauche). 2x2 ressorts suffisent pour tenir le couple LED-radiateur.

  On aper√ßoit aussi les bagues noires qui permet de placer la LED au centre optique du condenseur -environ 10mm-. (la manipulation a d√©centr√© la LED sur l'image ci-dessus. Il suffit de glisser le radiateur) On peut pr√©voir des serre-c√Ębles pour positionner le radiateur/LED de mani√®re d√©finitive.

PS  Je laisse mon bloc LED-radiateur mobile car je d√©sire pouvoir excentrer la LED  pour mes travaux en lumi√®re rasante.


Mesures


  Le besoin de lumi√®re se fait surtout sentir en LPA (lumi√®re polaris√©e analys√©e). Je vais donc effectuer une s√©rie de mesures dans ce mode:

- LED 10W XM-L T6 sur radiateur 90mm de diamètre (voir liste composants)
- LPA au plus sombre et obtention d'un bleu profond/violet avec une lame biréfringente
- ISO 200
- Ambiance de la pi√®ce 19.0¬įC
- Condenseur flip-top
- Tête envoyant 25% de lumière vers les oculaires et 75% vers le capteur (Samsung S6 à travers un oculaire)
- Objectif Splan 40x

Intensité
LED, Ampères
Tension
LED, Volts
Température
radiateur, ¬įC
Vitesse
LPA, Obj 40x
Bright
field
0.46  ? 21.8 1/15 ? 1/500
1.06 3.13 25.2 1/30 1/2000
1.55 3.32 26.8 1/90 1/3000
2.09 3.46 29.3 1/125 1/4000
2.55 3.61 35.0 1/180 1/8000
3.05 3.78 46.0 1/180-500 1/12000

  On notera l'√©norme approximation concernant les vitesses o√Ļ il peut y avoir plus d'un facteur 2 d'erreur de lecture/estimation. Il est tr√®s difficile de r√©gler √† vue l'appareil. (pas de cellule √† disposition)

Des mesures en DIC donnent approximativement le même résultat. Notez que je n'envoie que 75% de la lumière au capteur.

Des mesures effectuées avec un objectif 10X donnent des vitesses presque 10x plus rapides.


Les températures ont été mesurées à l'aide d'un capteur métallique (en forme de cylindre) inséré dans les ailettes du radiateur.

Ne pas oublier que je ne suis qu'à 200 ISO. Avec un reflex on peut monter facilement à 1600 ISO, ce qui assure un facteur 8x supplémentaire pour les vitesses.



3- Modifs pour UMA

.


20170512_122941_800.jpg

fig. Un module UMA converti en √©clairage LED 10W  (10W et 36W --> 1000lm et 4000lm)


20170512_123009_800.jpg  20170512_123052_800.jpg  20170512_123119_800.jpg 

D√©tails des bagues d'adaptation noires (mixte de bagues rallonges et changement de diam√®tres), des trous dans l'aluminium recevant les ressorts, du serre-c√Ęble bleu pass√© avec art (d√©licat) pour obtenir un support des ressorts (via les petits serre-c√Ębles oranges)

20170512_123140_800.jpg        20170512_123619_800.jpg        20170512_123405_800.jpg

Détails de l'interrupteur bleu commutant une LED 10W (1 puce) ou une LED 36 W (4 puces)
[il reste à le re-fixer, car le montage initial empêchait le réglage de position des LEDs]

L'image de droite montre un serre-c√Ęble rouge (une cale) utilis√© pour le centrage du diaphragme et du d√©poli
(l'ensemble était hors possibilité de réglage) Le module UMA étant ouvert (6 vis à retirer. pas de piège)

Noter la présence du dépoli blanc laiteux, qui recevra l'image nette de la puce LED.

PS J'utilise des bouchons de bouteille (ici orange, noir ou bleu) pour protéger les entrées/espaces optiques



Centrage de la LED



Il y aura 2 réglages à faire:

1- trouver l'écartement entre la LED et le condenseur (Z)

Prendre des bagues pour obtenir environ 10-12mm. J'ai du mettre (√† v√©rifier) une bague macro 7mm et 2 bagues de 2mm et 1 filetage.  Le but est d'obtenir un carr√© sur le d√©poli.

2- Centrer la LED en déplaçant le radiateur en X ou Y.

Retirer le couvercle de la boite à filtre, et repérer le filtre dépoli. On allume la LED à faible puissance pour ne pas être ébloui. Et on déplace en x, y le radiateur pour placer le carré au centre du filtre dépoli. Très simple à faire. Voir vidéo (à venir)


 Reglage_800.jpg

Mal r√©gl√©                Bien r√©gl√©

  On notera qu'une LED XML-T6 ou L2 ne donne pas un carr√© recouvrant la totalit√© du d√©poli. Cela indique que la LED est trop petite. On pr√©f√®rera une LED 4 puces  (ref √† indiquer. En cours d'essai)

..

Vérifications


  Quand la LED est bien positionn√©e, un √©cran mis derri√®re le diaphragme d'ouverture montre un √©clairage de toute la surface des lentilles.  Pour cette manip, il faut √©videmment d√©monter les 6 vis du module UMA.

Le reste des tests consiste à mettre le barillet NEO et d'effectuer des tests virtuels. Que de lumière y compris en DIC, et DF dark field !

La LED 36W améliore le DF. Car le cylindre d'éclairage est uniforme et complet.

Mesures à faire

...

Sigles:      DF dark field          DIC  contraste interf√©rentiel       NEO gamme d'objectifs pour epi-scopie (√©clairage par le dessus)



4- Modifs pour fluorescence RFCA

  On peut prendre des LEDs blanches riches en bleu (genre 7000K ou plus) qui seront utilisables en bleu et en vert. Mais on peut aussi placer sur un radiateur une LED bleue Royal (adapt√©e au filtre B) sur un cot√©, et une LED verte (adapt√©e au filtre vert) de l'autre cot√©. Malheureusement impossible de trouver des LEDs bleue ou verte de 10W.

  Vous trouverez ci-dessous un RFCA √©quip√© en LED Bleu Royal et LED Verte. L'interrupteur permet de passer d'une LED √† l'autre, mais cela demande aussi de retourner le radiateur.  On voit ici une tentative rapide (et merdique) pour tenir le radiateur. La solution trouv√©e pour l'UMA est bien meilleure et sera report√©e sur ce module (trous dans le radiateur, et pose de 2 ressorts de chaque cot√©)

u20170514_153756.jpg        u20170514_153811.jpg 

               L'ensemble √©quip√© en Bleu Royal et Vert                           Bidouille pour tenir le radiateur (inter Blanc/Vert)

                                                                                              (euh... j'ai fait qqchose de plus propre depuis!)


u20170514_153901.jpg       u20170514_153935.jpg

Pas de vis livr√©es cette fois...                       Bidouille pour tenir le radiateur

J'ai utilis√© ici des bagues rallonges de 14 et 28 mm  (√† v√©rifier)


Quelques photos, LED Royal Blue 3W


Juste pour voir ce que cela donne...

Eclairage Royal Blue, 1.5A, obj 10x  Je cherche simplement √† montrer la quantit√© de lumi√®re.

f20170514_165759.jpg
R√©sidus d'eau √©vapor√©e   1/30
f20170514_165846.jpg
Sang séché 1/250
f20170514_165910.jpg
Sang séché 1/250
f20170514_170028.jpg
Sang séché 1/350
f20170514_170055.jpg
Sang séché 1/500
f20170514_170137.jpg
Sang s√©ch√©   1/500

  Les images vertes montrent une excitation avec du bleu royal. Le fitre visuel laissant passer le vert,... le rouge (bloquant donc le bleu)

  Les images rouges montrent une excitation avec du bleu royal (mais en √©liminant le bleu profond, ce qui donne plut√īt un cyan). Le fitre visuel laissant passer  le rouge (bloquant donc le bleu et le vert)

 J'obtiens plus de lumi√®re avec de forts grossissements. (ex 40x, 100x)


Quelques photos, LED Verte 3W



Juste pour voir ce que cela donne...

Eclairage Vert, 1.5A, obj 20x, 200 ISO, Splan.  Je cherche simplement √† montrer la quantit√© de lumi√®re. Images non trait√©es.

f20170514_175338_800.jpg
Bouchon, LED verte, filtre bleu  1/20
f20170514_182017_800.jpg
Pollen, LED verte, filtre bleu  1/125
f20170514_181618_800.jpg
Pollen, LED verte, filtre bleu   1/90
f20170514_181625_800.jpg
Pollen, LED verte, filtre vert      1/90

On peut remarquer que la fluorescence rouge est moindre.

Les images sont un peu floues d√Ľ au fait que j'ai eu la flemme de mettre des objectifs m√©tallographiques. Ce sont de simples d√©pots sur lames (sans lamelles)

Les couleurs données par les LEDs ont des spectres qui ne sont pas étroits.




Mesures


Je n'ai pas eu le temps d'effectuer des mesures. Comparaison LED blanche, verte, bleue..  √† faire...

Il reste à trouver des LEDs de fortes puissance, car je n'ai trouvé que du 3W voir 5W (mais qui n'est peut-être qu'une 3W)

Je dispose d'un autre radiateur √©quip√© en LED 40W blanche  (tests et mesures √† faire)


Conclusions


J'obtiens vraiment beaucoup de lumière pour l'auto-fluorescence, surtout en bleu (vision verte)

La LED blanche évite de changer de radiateur/couleur lors des examens. C'est très pratique.

Je n'ai pas eu le temps d'effectuer des mesures. Comparaison LED blanche, verte, bleue..  √† faire...