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LED-Technik im Flugmodell – Warnblinker und Suchscheinwerfer im Eigenbau

Eingereicht

Nahezu jedes manntragende Luftfahrzeug ist mit Navigationsleuchten und Antikollisionsblitzern ausgestattet. Beides lässt sich an unseren Modellen mit lichtstarken LEDs und ein wenig Elektronik effektvoll nachbilden. Der folgende Bericht zeigt, wie man einen einfachen LED-Blitzer sehr preiswert in Eigenregie aufbauen kann und was beim Einsatz von ultrahellen beziehungsweise Highpower-LEDs im Modell zu beachten ist.

Blitzer-(3)

Der Timer IC NE555 ist das Herzstück unserer Blitzschaltung. Die kleine Mulde am Gehäuse hilft beim Identifizieren der acht Anschlüsse.

Das Herzstück unseres LED-Blitzers ist der Timer-IC NE555, der für weniger als einen Euro im einschlägigen Elektronikfachhandel erhältlich ist. Zusätzlich werden für den Bau noch zwei Widerstände und ein kleiner Elektrolytkondensator benötigt. Die Blitzschaltung ist für einen Spannungsbereich von 5 bis 15 Volt ausgelegt und kann daher direkt an 2s- oder 3s-LiPo-Akkus betrieben werden. Alternativ dazu kann die Schaltung auch am BEC-Ausgang oder an einen freien Empfänger-Kanal angeschlossen werden.

Der Aufbau des LED-Blitzers erfolgt am besten auf einem kleinen Stück Lochrasterplatte, kann aber gegebenenfalls auch »fliegend« erfolgen, indem die wenigen Bauteile direkt miteinander verlötet werden (Schaltung 1).

Zunächst müssen die insgesamt acht Anschlüsse des NE555 eindeutig identifiziert werden. Hierzu legen wir den kleinen IC am besten so vor uns hin, wie auf der Schaltungsskizze dargestellt, nämlich mit der kleinen Mulde am Gehäuse nach oben. Pin 1 ist der Masseanschluss des Bausteins und sitzt links oben, während Pin 8 den Pluspol darstellt und sich genau gegenüber befindet.

Im ersten Schritt löten wir ein schwarzes Kabel an Pin 1 und ein rotes Kabel an Pin 8 des NE555. Damit ist die Stromversorgung bereits fertig.

Als nächstes werden Pin 8 und Pin 4 mit einem kurzen Drahtstück verbunden (in der Skizze als roter Draht dargestellt) und Pin 2 mit Pin 6 (in der Skizze grüner Draht). Jetzt kommen die Widerstände hinzu. Sie können leicht anhand ihrer unterschiedlichen Farbringe identifiziert werden. Der Widerstand mit 680-Kilo-Ohm (blau, grau, schwarz, orange) wird zwischen Pin 8 und Pin 7 gelötet und der 10-Kilo-Ohm-Widerstand (braun, schwarz, schwarz, rot) zwischen Pin 7 und Pin 6.

Zuletzt löten wir den 4,7-µF-Elektrolytkondensator an den IC. Hierbei ist es wichtig, die Polarität zu beachten, die auf dem Gehäuse des Kondensators angegeben ist. Da an Pin 1 des NE555 Minus anliegt, muss hier der negative Pol des Kondensators angelötet werden. Der Pluspol des Kondensators wird mit Pin 2 des ICs verbunden. Pin 3 ist der Blitz-Ausgang am IC. Hier kann eine beliebige LED mit einem entsprechenden Vorwiderstand zur Strombegrenzung angeschlossen werden. Die Höhe des Vorwiderstands hängt von der Leuchtfarbe der LED und der Betriebsspannung der Blitzschaltung ab und kann der Tabelle Vorwiderstände entnommen werden.

 

In der Schaltungsskizze ist beispielhaft ein Vorwiderstand mit 470 Ohm dargestellt, der den Strom beim Betrieb einer roten LED an einem 3s-LiPo auf 22 Milliampere begrenzt. Bei einer konstant leuchtenden LED beträgt der maximal zulässige Strom nur 20 Milliampere, aber beim Blitzbetrieb dürfen es auch ein paar Milliampere mehr sein, da die LED zwischen den kurzen Blitzen genügend Zeit hat, um wieder abzukühlen.

Schaltung-1

Die Schaltung des LED-Blitzers.

 

Blitzer-(11)

Beleuchtete Flugmodelle ermöglichen stimmungsvolle Flüge in der Dämmerung. Bei der hier gezeigten Hughes bestehen die roten Blitzlichter aus Highpower-LEDs, während die Positionsleuchten von ultrahellen LEDs mit niedrigem Stromverbrauch beleuchtet werden.

Bevor wir die LED an den Vorwiderstand an Pin 3 des IC löten, müssen wir die Kathode (den negativen Pol) identifizieren. Normalerweise ist dies der kürzere Anschlussdraht der LED. Wenn man sich nicht sicher ist, weil die Anschlussdrähte beispielsweise bereits gekürzt wurden, kann man die Kathode auch an anderen Merkmalen (etwa an einer kleinen Fläche am Gehäuse oder an der Reflektorwanne innerhalb des Gehäuses) erkennen.

Nach dem Anlöten der Kathode an den Vorwiderstand (Pin 3) muss noch die Anode, also der Pluspol der LED, mit Pin 4 des IC verbunden werden. Pin 5 wird nicht benötigt und bleibt frei. Und damit wäre unsere Blitzschaltung auch schon einsatzbereit! …

Tipps und Hinweis:

LED-Auswahl
Für unsere Zwecke geeignete LEDs werden meist unter der Bezeichnung »ultrahelle LEDs« angeboten und haben einen Gehäusedurchmesser von 3 oder 5 Millimetern. Die Lichtstärke beträgt zwischen 4.000 und 8.000 Milli-Candela (mcd). Ihre Stromaufnahme beträgt 20 Milliampere. Etwas nachteilig bei dieser Art von LEDs ist ihr relativ geringer Abstrahlwinkel von nur rund 20 Grad. So genannte »Highpower-LEDs« sind etwas größer als konventionelle LEDs und mit bis zu 20.000 mcd auch bis zu fünf Mal heller. Dafür beträgt die Stromaufnahme einer Highpower-LED mindestens 300 Milliampere – bei leistungsstärkeren Typen auch bis zu 1 Ampere. Der Hauptvorteil von Highpower-LEDs ist ihr großer Abstrahlwinkel von bis zu 140 Grad.

Allgemeine Tipps zum Schaltungsbau

  • ICs, Transistoren und LEDs sind hitzeempfindliche Halbleitbauteile, die beim Löten zerstört werden können. Aus diesem Grund darf an diesen Bauteilen nur kurz gelötet werden. Zudem sollten die Anschlüsse nicht unnötig gekürzt werden.
  • Niemals eine LED direkt mit einem Akku oder einer anderen, ungeregelten Stromquelle verbinden. Eine LED benötigt immer einen Vorwiderstand zur Strombegrenzung.
  • Parallel geschaltete LEDs unterschiedlicher Farben sollten immer eigene Vorwiderstände erhalten, da sie unterschiedliche Betriebsspannungen aufweisen.
  • Der Ausgang (Pin 3) des IC NE555 darf mit maximal 100 mA belastet werden. Aus diesem Grund dürfen nicht mehr als 3 bis 4 ultrahelle LEDs gleichzeitig daran angeschlossen werden. Beim Anschluss einer Highpower-LED ist – wie im Bericht beschrieben – eine Zusatzschaltung erforderlich.
  • Highpower-LEDs benötigen bei Dauerbetrieb einen Kühlkörper (oder PCB) zur Wärmeabführung. Wenn sie als Blitzer eingesetzt werden, können sie auch vom PCB abgelötet und direkt angeschlossen werden.

Einen ausführlichen Bericht von Gunther Winkle über Einbau und Test sowie weiteren Tipps zur LED-Auswahl lesen Sie in der Ausgabe 4/2013 des MFI Magazins.

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