Modifier l'éclairage d'un BHS

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


En cours d'écriture



1- Introduction

  Le BHS d'Olympus est un système de microscopie permettant la diascopie (fond clair), l'épiscopie (fond noir), la fluorescence, la polarisation, la LPA, le contraste de phase et le contraste interférentiel. Toutes ces techniques demandent un éclairage plus ou moins puissant qui peuvent se suffire de lampes incandescentes, mais on s'aperçoit très vite qu'il manque beaucoup de lumière (surtout en photo), que la lumière est trop rouge (2800-3200K)... Il faut donc introduire des LEDs comme source d'éclairage. Le gain sera très élevé.

  La photographie ou la vidéo demande des sources de lumière sans bandes noires ou autres instabilités. Cette page va donc vous décrire le remplacement d'éclairages incandescents par des LEDs de puissance, réglables en intensité, et sans artefacts en photo-vidéo (pas de hachage ni de ronflette).

Le budget s'élèvera à environ 20€ ou 35€ si on s'alimente à travers le secteur 220v (ou 110v).


Description sommaire


  Le montage se fera à l'aide de modules pré-montés, et ne requiert que quelques soudures simples. Il sera compatible avec les normes de sécurité et devrait être propre. Mais il ne subira pas les tests de conformité EMI-RFI et ESD. (cela peut coûter 50 000€!)  Chacun prendra ses propres risques pour construire ce montage.

20170428_161446-800.jpg

L'électronique sera divisée en plusieurs blocs:

  Concernant l'alim primaire, on peut utiliser de simple adaptateur régulé 12v/2A comme on trouve dans les disques portables, une vieille alim de PC,etc... Je me suis limité à du sérieux 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 monté et un autre en pièces détachées. Ce module comporte un boîtier 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 pâte thermique (une seule suffit, mais c'est pratiquement le même prix par 5)



Achats


Chez Fasttech.com on trouve des composants peu chers.

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NB Les LEDs n'ont pas un CRI (rendu des couleurs) fabuleux, mais on pourra par la suite rechercher des LEDs supérieures on 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€


2- Modif éclairage central 100W

Préparation du kit


  On prendra la pâte thermique et on déposera une petite goutte (comme un bout d'allumette) de pâte à l'endroit de la LED. On placera la LED en faisant bien attention de ne pas avoir de pâte thermique sur les doigts (au risque de tacher la lentille de la LED).

  On préparera 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 dénudée et soudée à la LED, ou à 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  <----> entrée 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 à 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

Désolé, j'ai bêtement enroulé les 2 paires pour faire plus pro. Mais on ne voit plus le câblage.

  On peut apercevoir sur la photo l'arrivée des bagues pour définir la distance entre le condenseur et la LED. (une sur le radiateur, et 2 ou autres prêtes à la pose.


Montage


...



Résultat


.

20170428_183321-800.jpg

  J'utilise des ressorts pour plaquer le radiateur/LED contre le condenseur. J'ai donc au préalable percé 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 aperçoit aussi les bagues noires qui permet de placer la LED au centre optique du condenseur -environ 10mm-. (la manipulation a décentré la LED sur l'image ci-dessus. Il suffit de glisser le radiateur) On peut prévoir des serre-câbles pour positionner le radiateur/LED de manière définitive.




Mesures


  Le besoin de lumière se fait surtout sentir en LPA (lumière polarisée analysée). Je vais donc effectuer une série 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 pièce 19.0°C
- 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, °C
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'énorme approximation concernant les vitesses où il peut y avoir plus d'un facteur 2 d'erreur de lecture/estimation. Il est très difficile de régler à vue l'appareil. (pas de cellule à 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 éclairage LED 10W  (10W et 36W --> 1000lm et 4000lm)


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

Détails des bagues d'adaptation noires (mixte de bagues rallonges et changement de diamètres), des trous dans l'aluminium recevant les ressorts, du serre-câble bleu passé avec art (délicat) pour obtenir un support des ressorts (via les petits serre-câbles 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 refixer, car le montage initial empêchait le réglage de position des LEDs]

L'image de droite montre un serre-câble rouge (une cale) utilisé pour le centrage du diaphragme et du dépoli (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.



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 (à vérifier) une bague macro 7mm et 2 bagues de 2mm et 1 filetage.  Le but est d'obtenir un carré sur le dépoli.

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 réglé                Bien réglé

  On notera qu'une LED XML-T6 ou L2 ne donne pas un carré recouvrant la totalité du dépoli. Cela indique que la LED est trop petite. On préfèrera une LED 4 puces  (ref à indiquer. En cours d'essai)

..


Vérifications


  Quand la LED est bien positionnée, un écran mis derrière le diaphragme d'ouverture montre un éclairage de toute la surface des lentilles.  Pour cette manip, il faut évidemment démonter les 6 vis du module UMA.

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

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

Mesures à faire

...



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 (adaptée au filtre B) sur un coté, et une LED verte (adaptée au filtre vert) de l'autre coté. Malheureusement impossible de trouver des LEDs bleue ou verte de 10W.

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

u20170514_153756.jpg        u20170514_153811.jpg 

L'ensemble équipé en Bleu Royal et Vert      Bidouille pour tenir le radiateur (inter B/V)


u20170514_153901.jpg       u20170514_153935.jpg

Pas de vis livrées cette fois...                       Bidouille pour tenir le radiateur

J'ai utilisé ici des bagues rallonges de 14 et 28 mm  (à vérifier)


Quelques photos, LED Royal Blue 3W


Juste pour voir ce que cela donne...

Eclairage Royal Blue, 1.5A, obj 10x  Je cherche simplement à montrer la quantité de lumière.

f20170514_165759.jpg
Résidus d'eau évaporée   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 séché   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 éliminant le bleu profond, ce qui donne plutôt un cyan). Le fitre visuel laissant passer  le rouge (bloquant donc le bleu et le vert)

 J'obtiens plus de lumière 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 à montrer la quantité de lumière. Images non traitées.

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 dû au fait que j'ai eu la flemme de mettre des objectifs métallographiques. Ce sont de simples dépots 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..  à faire...

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

Je dispose d'une autre radiateur équipé en LED 40W blanche  (tests et mesures à 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..  à faire...



x-

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yyy


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