Nachtflug
Bild 1: Der Quadrocopter Gaui, beleuchtet mit LED-Streifen, im nächtlichen Schwebeflug.
Die Nacht zum Tag machen - das können auch die Modellflieger! Nachts zu fliegen lohnt sich nicht nur, um nicht mit dem frühen Sonnenuntergang an Winternachmittagen in Konflikt zu kommen; die meisten Nächte laden auch aufgrund ihrer sagenhaften Windstille geradezu zum Fliegen ein. Ganz abgesehen davon, dass das Fliegen bei Dunkelheit eine sehr interessante und spannende Abwechslung in der Modellfliegerei darstellt.
Auf dieser Seite möchte ich mich deshalb mit der Beleuchtung von Modellflugzeugen beschäftigen - denn wenn das Fliegen in der Nacht genauso sicher sein soll wie am Tag, ist dieses Thema von essenzieller Bedeutung. Aus heutiger Sicht am erfolgversprechendsten für solche Zwecke sind LEDs, denn sie sind effizient, leicht und in verschiedenen Größen sowie Farben erhältlich. Um solche wird es also im Folgenden ausschließlich gehen.
Was sind LEDs?
LEDs sind aus Halbleiterchips aufgebaute Lämpchen. Je nach Farbe benötigen sie zum Betrieb eine recht kleine Spannung von 1,5 bis 3,5 Volt, dabei sollte man ihnen einen Strom zwischen 5 und 50 Milliampere (meist 20 mA) gönnen.
Die Bauformen und -größen können äußerst unterschiedlich ausfallen. Häufig verwendet werden sie als SMD-LEDs (kompakte Bauform, ohne Anschlussbeinchen), meist auf fertig käuflichen LED-Streifen. Ebenfalls weit verbreitet sind bedrahtete 5-mm-LEDs (5mm = Durchmesser des Körpers).
Für ihre Größe und ihr Gewicht erreichen LEDs unglaubliche Helligkeiten, und das bei einer sehr hohen Effizienz. Das macht sie als Modellbeleuchtung äußerst attraktiv.
Wie soll ich mein Modell beleuchten?
Nicht lackierte Schaumstoffmodelle aus Depron, EPP, Styropor und Konsorten eignen sich hervorragend für eine Beleuchtung von innen heraus mit 5-mm-LEDs, denn der Schaumstoff streut das Licht sehr gut, sodass das Modell wie aus selbstleuchtendem Material zu bestehen scheint.
Bei allen anderen Modellen muss man andere Wege gehen. Dazu eignet sich am besten eine geschickte Kombination der folgenden Möglichkeiten:
Welche Grundregeln muss ich beachten?
Wo bekomme ich LEDs her?
5-mm-LEDs bekommt man am günstigsten bei ebay. Dort als Suchbegriff z.B. "LED 5mm" und die gwünschte Farbe eingeben. Meist werden Sets von 5, 10, 20, 50 oder 100 LEDs verkauft. Hier das Preis-Leistungs-Verhältnis vergleichen und einbeziehen, welche Stückzahl man in absehbarer Zeit verarbeiten wird. Übliche Farben sind rot, orange, gelb, grün, blau und weiß. Wer es exotisch mag, findet zwar auch türkise und violette LEDs, allerdings in der Regel zu deutlich höheren Preisen als die Standardfarben.
Ein paar Sätze noch zur Helligkeit: Die wird immer in mcd (Millicandela) angegeben - das ist die Einheit für die vom Auge wahrgenommene Lichtstärke. Also lassen sich diese Werte sogar für verschiedene Farben vergleichen! Als Minimum für eine adäquate Modellbeleuchtung würde ich 5.000 mcd für Positionslichter und "Scheinwerfer" sowie 20.000 mcd für flächige Beleuchtungen empfehlen.
Oft liegen den LEDs Widerstände für den Betrieb mit 12 Volt bei - diese nützen allerdings in den seltensten Fällen etwas, da üblicherweise zum Energiesparen mehrere LEDs in Reihe geschaltet werden. Deshalb sollte man sich die Widerstände mit den passenden Werten (siehe dazu "Wie muss ich die LEDs verkabeln?") separat besorgen, entweder bei ebay oder im Elektronikhandel wie z.B. Conrad. Mit einem größeren Sortiment ist man hier sehr variabel. Falls man die Widerstände einzeln kauft, sollte man sich vor dem Kauf über die Verschaltung und damit die Widerstandswerte im Klaren sein!
Zu den LED-Streifen: Hier habe ich die besten Erfahrungen mit denen von Hobbyking gemacht, denn dort kosten sie nur einen Bruchteil wie hier in Deutschland und sind trotzdem hervorragend für unsere Zwecke geeignet.
Hobbyking verschickt aus einem internationalen und einem deutschen Warenhaus. Im internationalen Warenhaus gibt es dieselben Artikel etwas preisgünstiger, dafür muss man mit 3 bis 4 Wochen Lieferzeit rechnen und man muss seine Bestellung mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit beim Zoll abholen. Hier sollte jeder die Bedingungen lesen und selbst abwägen - ich habe einfach mal jeweils beide Links zusammengestellt.
Wie muss ich die LEDs verkabeln?
Hat man sich entschieden, wie man den Flieger beleuchten will und alle LEDs besorgt, steht die Verkabelung an.
Mit Abstand am einfachsten und ohne tiefgreifende Physik-Kenntnisse sind die LED-Streifen zu verkabeln. Diese sind in Segmente à 3 LEDs unterteilt. An allen Segment-Grenzen kann der Streifen zerschnitten werden und so die LED-Anzahl in 3er-Schritten bestimmt werden. Durch Zusammenlöten können auch Segmente aneinandergehängt werden.
Jede Kette, egal aus wie vielen Segmenten sie besteht, muss mit 11 bis 13 Volt versorgt werden. Das heißt, sie kann direkt mit einem 3-zelligen LiPo-Akku betrieben werden. Dazu wird die Akkuspannung am besten irgendwo am reglerseitigen Akkuanschluss abgegriffen und an den LED-Streifen angeschlossen.
Hinweis für Fortgeschrittene: Durch Auflöten hochohmigerer SMD-Widerstände kann man die Streifen auch an höhere Spannungen (= höhere Zellenzahlen) anpassen (0,25-Watt-Grenze beachten!). Oder man kann eine LED mit einer SMD-Brücke überbrücken und einen anderen Widerstand einlöten, um die Streifen auch mit 2-zelligen LiPo-Akkus zu betreiben.
Etwas schwieriger ist das Verkabeln der 5-mm-LEDs. Nicht von der Ausführung, denn das ist reine Fleißarbeit, die man mit Lötkolben, dünnem Kupferlackdraft (z.B. 0,3 mm²) und viel Geduld angeht. Vielmehr ist die Konzeption der Knackpunkt, denn hierzu muss man wissen:
Lang = Plus
Kurz = Minus
Im Gegensatz zu einer Glühbirne ist eine LED nämlich polungsabhängig. Verpolt man sie, passiert aber zum Glück einfach gar nichts. Es geht also auch nichts kaputt.
Bild 2: Schaltsymbol einer LED. Über die Beichenlänge wird hier keine Aussage getroffen, es ist nur ein Symbol! Aus der obigen Merkregel ist jedoch sofort zu erkennen, dass in der Realität das längere Beinchen auf der linken Seite sein muss.
1. Schritt: Versorgungsspannung wählen
In den meisten Fällen (ab 3 LiPo-Zellen auf immer) würde ich dazu raten, die Akkuspannung direkt für die Beleuchtung zu verwenden. Weil das die höchstmögliche Spannung ist, die in diesem Fluggerät zur Verfügung steht, wäre das die sparsamste Möglichkeit, da sich auf diese Weise so viele LEDs wie möglich in Reihe schalten lassen.
Alternativ kann man auch das BEC des Reglers (konstante 5 Volt) benutzen. Man kann diese Spannung mit einem gewöhnlichen Servostecker an einem unbenutzen Empfängerausgang abgreifen, lässt jedoch das Signalkabel (orange oder gelb) unbelegt oder entfernt es komplett. Diese Möglichkeit ist für 2-Zellen-LiPos eine Alternative, bei der sich die Verkabelung einfacher gestaltet und die Helligkeit aufgrund der geregelten Spannung besonders konstant ist.
2. Schritt: LEDs zu Strängen zusammenfassen
Damit meine ich, Gruppen von LEDs zu finden, die jeweils in Reihe geschaltet werden können. Generell gilt: Je mehr LEDs in Reihe geschaltet werden, desto geringer der Stromverbrauch. Allerdings sollte diese Gruppierung auch sinnvoll und in räumlicher Nähe sein - es ist angesichts des Verkabelungsaufwands z.B. unnötig, eine LED in Bug mit einer im Heck in Reihe zu schalten.
Zu jeder LED sollte eine Spannungsangabe existieren. Bei roten LEDs liegt diese i.d.R. im Bereich von 1,5 bis 2,5 Volt, bei den anderen Farben zwischen 2,0 und 4,0 Volt. Da sich in einer Reihenschaltung die Spannungen addieren (s.o.), darf die Summe aller Spannungen nun die Gesamtspannung (Akkunennspannung oder 5V BEC) nicht übersteigen - vielmehr sollte ein Puffer von mindestens 20% der Gesamtspannung gelassen werden.
Ein Beispeil: Wie viele rote LEDs (angegeben mit 1,6 Volt) können an einem 3-Zellen-Lipo betrieben werden? Ein 3-Zellen-LiPo hat eine Nennspannung von 11,1 Volt. Theoretisch sind also 6 LEDs möglich, da 6 * 1,6 V = 9,6 V. Allerdings wäre der Puffer mit 11,1 V - 9,6 V = 1,5 V (das sind 13,5%) zu klein - die Helligkeitsschwankungen wären zu stark. Also sollte man maximal 5 LEDs in Reihe schalten. 5 * 1,6 V = 8,0 V, der Puffer ist dann 11,1 V - 8,0 V = 3,1 V (das sind 27,9%) groß genug.
3. Schritt: Bestimmen der benötigen Widerstände
Mit dem Ohmschen Gesetz geht dieser Schritt recht zügig. Man knöpft sich nun jede Reihenschaltung von LEDs (Masche) vor und setzt in die Formel R = U/I ein, wobei U die Pufferspannung und I die gewünschte Stromstärke ist.
Als Stromstärke nimmt man für gewöhnlich 20 Milliampere (mA), damit kann man nichts falsch machen. Falls für die LED laut Herstellerangabe eine höhere Stromstärke möglich ist, kann man auch diese Grenze ausreizen, um noch mehr aus der LED herauszuholen.
Da es nicht alle beliebigen Widerstandswerte gibt, sondern nur bestimmte Abstufungen, nimmt man den am nächsten dran liegenden Wert.
Angewandt auf obiges Beispiel heißt das: Bei einer Reihenschaltung von 5 LEDs hatten wir die Pufferspannung mit 3,1 Volt berechnet. Wir entscheiden uns für die übliche Stromstärke von 20 mA. Achtung, das sind 0,02 A! Nicht 20, sondern 0,02 in die Formel einsetzen! Dann benötigen wir einen Widerstand von R = U/I = 3,1 V / 0,02 A = 155 Ohm. Diesen Wert gibt es jedoch nicht, aber 150 oder 160 Ohm kommen in Frage. Welchen von beiden wir nehmen, ist ziemlich egal. Mit 150 Ohm sind die LEDs einen Hauch heller (fast unmerklich).
Bild 3: Schaltplan zu diesem Beispiel. Eine 11,1-Volt-Spannungsquelle (3-Zellen-LiPo) versorgt eine Reihenschaltung von einem 150-Ohm-Widerstand und 5 roten LEDs. Mit dem roten Kreis um die LEDs zeigt das Simulationsprogramm an, dass die LEDs leuchten.
4. Schritt: Alles aufbauen
Ob nun zuerst die LEDs eingebaut und dann verkabelt werden oder umgekehrt, hängt von der Konstruktion des Fliegers ab und muss individuell entschieden werden. Ich werde hier nur beschreiben, wie die Verkabelung selbst konkret aussieht.
Um eine Masche aufzubauen, verdrahtet man den Minuspol (kürzeres Beinchen) der 1. LED mit dem Pluspol (längeres Beinchen) der 2. LED, den Minuspol der 2. mit dem Pluspol der 3., usw.
Wo der Widerstand in die Masche eingebaut wird, ist letztlich völlig egal. Um aber nicht durcheinander zu kommen, sollte man entweder alle Widerstände an den Minuspol der jeweils letzten LED der Masche oder alle Widerstände an den Pluspol der jeweils 1. LED löten.
An dieser Stelle können diese so entstandenen Ketten (Maschen) einzeln getestet werden, in dem sie an den Akku angeschlossen werden. Funktionieren sie, werden alle Anfänge und Enden der Maschen werden miteinander verbunden (die Maschen werden also parallel geschaltet) und an die Akkuspannung angeschlossen. Das war's! Bei Bedarf kann noch ein Schalter eingebaut werden, der im Aus-Zustand jedoch den Strom für die gesamte Beleuchtung unterbrechen sollte! Also nicht versehentlich nur in eine Masche einbauen!
Bild 4: Beispiel für eine Schaltung bei 3 LiPo-Zellen. Es sind drei Maschen zu erkennen: eine mit 5 roten, eine mit 3 gelben und eine mit 2 grünen LEDs. (Eine Gruppierung der Maschen nach Farben ist nicht zwangsläufig nötig, kann aber je nach örtlichen Gegebenheiten zur besseren Übersichtlichkeit beitragen). Ganz analaog zum obigen Beispiel können die Widerstandswerte berechnet werden, wobei hier die Spannung der grünen LEDs mit 2,2 Volt, die der gelben mit 2,1 Volt und die der roten mit 1,6 Volt angenommen wurden. Mit dem Schalter (links unten) kann die gesamte Beleuchtung an- und ausgeknipst werden.
Wenn man alles richtig gemacht hat, erwacht die Farbschachtel wie gewünscht beim Anschließen des Akkus zum Leben. Falls nur einige Maschen oder gar nichts leuchtet, könnte diese Liste möglicher Fehler vielleicht die Ursache entlarven:
Und falls Du wirklich gar nicht weiterkommst und es einfach nicht funktionieren will, dann schicke uns über das Kontaktformular eine exakte Beschreibung der Schaltung und des Fehlers - vielleicht können wir Dir weiterhelfen.Bild 1: Der Quadrocopter Gaui, beleuchtet mit LED-Streifen, im nächtlichen Schwebeflug.
Die Nacht zum Tag machen - das können auch die Modellflieger! Nachts zu fliegen lohnt sich nicht nur, um nicht mit dem frühen Sonnenuntergang an Winternachmittagen in Konflikt zu kommen; die meisten Nächte laden auch aufgrund ihrer sagenhaften Windstille geradezu zum Fliegen ein. Ganz abgesehen davon, dass das Fliegen bei Dunkelheit eine sehr interessante und spannende Abwechslung in der Modellfliegerei darstellt.
Auf dieser Seite möchte ich mich deshalb mit der Beleuchtung von Modellflugzeugen beschäftigen - denn wenn das Fliegen in der Nacht genauso sicher sein soll wie am Tag, ist dieses Thema von essenzieller Bedeutung. Aus heutiger Sicht am erfolgversprechendsten für solche Zwecke sind LEDs, denn sie sind effizient, leicht und in verschiedenen Größen sowie Farben erhältlich. Um solche wird es also im Folgenden ausschließlich gehen.
Was sind LEDs?
LEDs sind aus Halbleiterchips aufgebaute Lämpchen. Je nach Farbe benötigen sie zum Betrieb eine recht kleine Spannung von 1,5 bis 3,5 Volt, dabei sollte man ihnen einen Strom zwischen 5 und 50 Milliampere (meist 20 mA) gönnen.
Die Bauformen und -größen können äußerst unterschiedlich ausfallen. Häufig verwendet werden sie als SMD-LEDs (kompakte Bauform, ohne Anschlussbeinchen), meist auf fertig käuflichen LED-Streifen. Ebenfalls weit verbreitet sind bedrahtete 5-mm-LEDs (5mm = Durchmesser des Körpers).
Für ihre Größe und ihr Gewicht erreichen LEDs unglaubliche Helligkeiten, und das bei einer sehr hohen Effizienz. Das macht sie als Modellbeleuchtung äußerst attraktiv.
Wie soll ich mein Modell beleuchten?
Nicht lackierte Schaumstoffmodelle aus Depron, EPP, Styropor und Konsorten eignen sich hervorragend für eine Beleuchtung von innen heraus mit 5-mm-LEDs, denn der Schaumstoff streut das Licht sehr gut, sodass das Modell wie aus selbstleuchtendem Material zu bestehen scheint.
Bei allen anderen Modellen muss man andere Wege gehen. Dazu eignet sich am besten eine geschickte Kombination der folgenden Möglichkeiten:
- Eine Bord-LED beleuchtet eine Fläche des Modells.
- Markante Punkte werden durch diffus strahlende Einzel-LEDs dargestellt.
- Konturen werden durch viele kleine LEDs, also LED-Streifen, markiert.
Zum Beispiel kann bei einem Hochdecker die Tragfläche von starken, am Rumpf befestigten LEDs flächig beleuchtet werden.
Zum Beispiel können die Tragflächenenden rechts durch eine grüne und links durch eine rote LED markiert werden.
Zum Beispiel kann die Tragfläche auf der Ober- und Unterseite mit einem LED-Streifen umrandet werden.
Welche Grundregeln muss ich beachten?
- Die Beleuchtung darf nicht blenden! Dieser Hinweis zielt vor allem auf "Scheinwerfer" oder Positionslichter ab - diese sollten eine moderate Helligkeit besitzen und weitwinklig streuen. Ansonsten wirken sie kontraproduktiv: Eine blendende Beleuchtung führt zum Augenkneifen und damit zu einer schlechteren Sicht des Modells sowie der Umgebung.
- Das Modell muss aus jeder Perspektive sichtbar sein! Oft vergisst man bei der Konzeption, dass Teile des Modells LEDs verdecken können. Vor allem die Sichtbarkeit von vorne und hinten ist problematisch, da es hier sinnigerweise kaum beleuchtbare Flächen gibt. Hier bereits bei der Konzeption ein Augenmerk drauf haben!
- Ober- und Unterseite müssen mühelos unterscheidbar sein! Dies kann durch verschiedene Farben und/oder Geometrien realisiert werden. Die Wichtigkeit dieses Aspekts wird häufig unterschätzt (weiß ich aus Erfahrung
). Es kann je nach Kurvenlage durchaus passieren, dass man den Flieger direkt von oben oder unten sieht. Dann hilft auch keine seitliche Beleuchtung, allein die Tragflächen- oder evtl. die Rumpfbodenbeleuchtung muss Auskunft geben, ob gerade die Ober- oder Unterseite zu sehen ist.
- Auch für Nachtflug gilt: Übung macht den Meister! Deshalb sollten auch erfahrene Piloten den Anfang auf wohlbekannten Fluggeländen und mit vertrauten Modellen machen. Mit etwas Routine im Nachtfliegen kann man sich dann auf neue Gelände wagen - aber man bedenke stets, dass zwar das Modell leuchtet, die meisten Hindernisse jedoch nicht!
Wo bekomme ich LEDs her?
5-mm-LEDs bekommt man am günstigsten bei ebay. Dort als Suchbegriff z.B. "LED 5mm" und die gwünschte Farbe eingeben. Meist werden Sets von 5, 10, 20, 50 oder 100 LEDs verkauft. Hier das Preis-Leistungs-Verhältnis vergleichen und einbeziehen, welche Stückzahl man in absehbarer Zeit verarbeiten wird. Übliche Farben sind rot, orange, gelb, grün, blau und weiß. Wer es exotisch mag, findet zwar auch türkise und violette LEDs, allerdings in der Regel zu deutlich höheren Preisen als die Standardfarben.
Ein paar Sätze noch zur Helligkeit: Die wird immer in mcd (Millicandela) angegeben - das ist die Einheit für die vom Auge wahrgenommene Lichtstärke. Also lassen sich diese Werte sogar für verschiedene Farben vergleichen! Als Minimum für eine adäquate Modellbeleuchtung würde ich 5.000 mcd für Positionslichter und "Scheinwerfer" sowie 20.000 mcd für flächige Beleuchtungen empfehlen.
Oft liegen den LEDs Widerstände für den Betrieb mit 12 Volt bei - diese nützen allerdings in den seltensten Fällen etwas, da üblicherweise zum Energiesparen mehrere LEDs in Reihe geschaltet werden. Deshalb sollte man sich die Widerstände mit den passenden Werten (siehe dazu "Wie muss ich die LEDs verkabeln?") separat besorgen, entweder bei ebay oder im Elektronikhandel wie z.B. Conrad. Mit einem größeren Sortiment ist man hier sehr variabel. Falls man die Widerstände einzeln kauft, sollte man sich vor dem Kauf über die Verschaltung und damit die Widerstandswerte im Klaren sein!
Zu den LED-Streifen: Hier habe ich die besten Erfahrungen mit denen von Hobbyking gemacht, denn dort kosten sie nur einen Bruchteil wie hier in Deutschland und sind trotzdem hervorragend für unsere Zwecke geeignet.
Hobbyking verschickt aus einem internationalen und einem deutschen Warenhaus. Im internationalen Warenhaus gibt es dieselben Artikel etwas preisgünstiger, dafür muss man mit 3 bis 4 Wochen Lieferzeit rechnen und man muss seine Bestellung mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit beim Zoll abholen. Hier sollte jeder die Bedingungen lesen und selbst abwägen - ich habe einfach mal jeweils beide Links zusammengestellt.
Wie muss ich die LEDs verkabeln?
Hat man sich entschieden, wie man den Flieger beleuchten will und alle LEDs besorgt, steht die Verkabelung an.
Mit Abstand am einfachsten und ohne tiefgreifende Physik-Kenntnisse sind die LED-Streifen zu verkabeln. Diese sind in Segmente à 3 LEDs unterteilt. An allen Segment-Grenzen kann der Streifen zerschnitten werden und so die LED-Anzahl in 3er-Schritten bestimmt werden. Durch Zusammenlöten können auch Segmente aneinandergehängt werden.
Jede Kette, egal aus wie vielen Segmenten sie besteht, muss mit 11 bis 13 Volt versorgt werden. Das heißt, sie kann direkt mit einem 3-zelligen LiPo-Akku betrieben werden. Dazu wird die Akkuspannung am besten irgendwo am reglerseitigen Akkuanschluss abgegriffen und an den LED-Streifen angeschlossen.
Hinweis für Fortgeschrittene: Durch Auflöten hochohmigerer SMD-Widerstände kann man die Streifen auch an höhere Spannungen (= höhere Zellenzahlen) anpassen (0,25-Watt-Grenze beachten!). Oder man kann eine LED mit einer SMD-Brücke überbrücken und einen anderen Widerstand einlöten, um die Streifen auch mit 2-zelligen LiPo-Akkus zu betreiben.
Etwas schwieriger ist das Verkabeln der 5-mm-LEDs. Nicht von der Ausführung, denn das ist reine Fleißarbeit, die man mit Lötkolben, dünnem Kupferlackdraft (z.B. 0,3 mm²) und viel Geduld angeht. Vielmehr ist die Konzeption der Knackpunkt, denn hierzu muss man wissen:
- R = U/I (Ohmsches Gesetz)
- Reihenschaltung von Bauteilen (Masche):
- Stromstärke überall gleich
- Gesamtspannung = Summe aller Einzelspannungen
- Parallelschaltung von Bauteilen oder Maschen:
- Spannung über allen Bauteilen/Maschen gleich
- Gesamtstromstärke = Summe aller Einzelstromstärken
Lang = Plus
Kurz = Minus
Im Gegensatz zu einer Glühbirne ist eine LED nämlich polungsabhängig. Verpolt man sie, passiert aber zum Glück einfach gar nichts. Es geht also auch nichts kaputt.
Bild 2: Schaltsymbol einer LED. Über die Beichenlänge wird hier keine Aussage getroffen, es ist nur ein Symbol! Aus der obigen Merkregel ist jedoch sofort zu erkennen, dass in der Realität das längere Beinchen auf der linken Seite sein muss.
1. Schritt: Versorgungsspannung wählen
In den meisten Fällen (ab 3 LiPo-Zellen auf immer) würde ich dazu raten, die Akkuspannung direkt für die Beleuchtung zu verwenden. Weil das die höchstmögliche Spannung ist, die in diesem Fluggerät zur Verfügung steht, wäre das die sparsamste Möglichkeit, da sich auf diese Weise so viele LEDs wie möglich in Reihe schalten lassen.
Alternativ kann man auch das BEC des Reglers (konstante 5 Volt) benutzen. Man kann diese Spannung mit einem gewöhnlichen Servostecker an einem unbenutzen Empfängerausgang abgreifen, lässt jedoch das Signalkabel (orange oder gelb) unbelegt oder entfernt es komplett. Diese Möglichkeit ist für 2-Zellen-LiPos eine Alternative, bei der sich die Verkabelung einfacher gestaltet und die Helligkeit aufgrund der geregelten Spannung besonders konstant ist.
2. Schritt: LEDs zu Strängen zusammenfassen
Damit meine ich, Gruppen von LEDs zu finden, die jeweils in Reihe geschaltet werden können. Generell gilt: Je mehr LEDs in Reihe geschaltet werden, desto geringer der Stromverbrauch. Allerdings sollte diese Gruppierung auch sinnvoll und in räumlicher Nähe sein - es ist angesichts des Verkabelungsaufwands z.B. unnötig, eine LED in Bug mit einer im Heck in Reihe zu schalten.
Zu jeder LED sollte eine Spannungsangabe existieren. Bei roten LEDs liegt diese i.d.R. im Bereich von 1,5 bis 2,5 Volt, bei den anderen Farben zwischen 2,0 und 4,0 Volt. Da sich in einer Reihenschaltung die Spannungen addieren (s.o.), darf die Summe aller Spannungen nun die Gesamtspannung (Akkunennspannung oder 5V BEC) nicht übersteigen - vielmehr sollte ein Puffer von mindestens 20% der Gesamtspannung gelassen werden.
Ein Beispeil: Wie viele rote LEDs (angegeben mit 1,6 Volt) können an einem 3-Zellen-Lipo betrieben werden? Ein 3-Zellen-LiPo hat eine Nennspannung von 11,1 Volt. Theoretisch sind also 6 LEDs möglich, da 6 * 1,6 V = 9,6 V. Allerdings wäre der Puffer mit 11,1 V - 9,6 V = 1,5 V (das sind 13,5%) zu klein - die Helligkeitsschwankungen wären zu stark. Also sollte man maximal 5 LEDs in Reihe schalten. 5 * 1,6 V = 8,0 V, der Puffer ist dann 11,1 V - 8,0 V = 3,1 V (das sind 27,9%) groß genug.
3. Schritt: Bestimmen der benötigen Widerstände
Mit dem Ohmschen Gesetz geht dieser Schritt recht zügig. Man knöpft sich nun jede Reihenschaltung von LEDs (Masche) vor und setzt in die Formel R = U/I ein, wobei U die Pufferspannung und I die gewünschte Stromstärke ist.
Als Stromstärke nimmt man für gewöhnlich 20 Milliampere (mA), damit kann man nichts falsch machen. Falls für die LED laut Herstellerangabe eine höhere Stromstärke möglich ist, kann man auch diese Grenze ausreizen, um noch mehr aus der LED herauszuholen.
Da es nicht alle beliebigen Widerstandswerte gibt, sondern nur bestimmte Abstufungen, nimmt man den am nächsten dran liegenden Wert.
Angewandt auf obiges Beispiel heißt das: Bei einer Reihenschaltung von 5 LEDs hatten wir die Pufferspannung mit 3,1 Volt berechnet. Wir entscheiden uns für die übliche Stromstärke von 20 mA. Achtung, das sind 0,02 A! Nicht 20, sondern 0,02 in die Formel einsetzen! Dann benötigen wir einen Widerstand von R = U/I = 3,1 V / 0,02 A = 155 Ohm. Diesen Wert gibt es jedoch nicht, aber 150 oder 160 Ohm kommen in Frage. Welchen von beiden wir nehmen, ist ziemlich egal. Mit 150 Ohm sind die LEDs einen Hauch heller (fast unmerklich).
Bild 3: Schaltplan zu diesem Beispiel. Eine 11,1-Volt-Spannungsquelle (3-Zellen-LiPo) versorgt eine Reihenschaltung von einem 150-Ohm-Widerstand und 5 roten LEDs. Mit dem roten Kreis um die LEDs zeigt das Simulationsprogramm an, dass die LEDs leuchten.
4. Schritt: Alles aufbauen
Ob nun zuerst die LEDs eingebaut und dann verkabelt werden oder umgekehrt, hängt von der Konstruktion des Fliegers ab und muss individuell entschieden werden. Ich werde hier nur beschreiben, wie die Verkabelung selbst konkret aussieht.
Um eine Masche aufzubauen, verdrahtet man den Minuspol (kürzeres Beinchen) der 1. LED mit dem Pluspol (längeres Beinchen) der 2. LED, den Minuspol der 2. mit dem Pluspol der 3., usw.
Wo der Widerstand in die Masche eingebaut wird, ist letztlich völlig egal. Um aber nicht durcheinander zu kommen, sollte man entweder alle Widerstände an den Minuspol der jeweils letzten LED der Masche oder alle Widerstände an den Pluspol der jeweils 1. LED löten.
An dieser Stelle können diese so entstandenen Ketten (Maschen) einzeln getestet werden, in dem sie an den Akku angeschlossen werden. Funktionieren sie, werden alle Anfänge und Enden der Maschen werden miteinander verbunden (die Maschen werden also parallel geschaltet) und an die Akkuspannung angeschlossen. Das war's! Bei Bedarf kann noch ein Schalter eingebaut werden, der im Aus-Zustand jedoch den Strom für die gesamte Beleuchtung unterbrechen sollte! Also nicht versehentlich nur in eine Masche einbauen!
Bild 4: Beispiel für eine Schaltung bei 3 LiPo-Zellen. Es sind drei Maschen zu erkennen: eine mit 5 roten, eine mit 3 gelben und eine mit 2 grünen LEDs. (Eine Gruppierung der Maschen nach Farben ist nicht zwangsläufig nötig, kann aber je nach örtlichen Gegebenheiten zur besseren Übersichtlichkeit beitragen). Ganz analaog zum obigen Beispiel können die Widerstandswerte berechnet werden, wobei hier die Spannung der grünen LEDs mit 2,2 Volt, die der gelben mit 2,1 Volt und die der roten mit 1,6 Volt angenommen wurden. Mit dem Schalter (links unten) kann die gesamte Beleuchtung an- und ausgeknipst werden.
Wenn man alles richtig gemacht hat, erwacht die Farbschachtel wie gewünscht beim Anschließen des Akkus zum Leben. Falls nur einige Maschen oder gar nichts leuchtet, könnte diese Liste möglicher Fehler vielleicht die Ursache entlarven:
- Falls keine einzige LED leuchtet: Ist die gesamte Schaltung falsch gepolt? Schaltung umpolen und schauen, ob es dann funktioniert.
- Falls nur einige Maschen leuchten: Sind die nicht leuchtenden Maschen falsch gepolt? Einfach die Schaltung umpolen und schauen, ob nun die vorher nicht leuchtenden Maschen funktionieren (die vorher leuchtenden sind jetzt aus).
- Falls eine oder mehrere Maschen auch nach Umpolung nicht leuchten: Sind eine oder mehrere LEDs in der Masche falsch gepolt? Kontrollieren, ob innerhalb einer Masche vielleicht Minuspol an Minuspol und Pluspol an Pluspol angeschlossen ist.
News: 14.06.2014 Solarflug-Seiten überarbeitet 21.09.2012: Neue, aktualisierte Modell-Galerie 07.09.2012: Schleuderstart-Seite überarbeitet / Nachtflug-Seite erweitert ... 03.08.2007: Homepage erstellt |
