Das Gehäuse

In diesem Punkt habe ich es mir einfach gemacht und ein bestehendes Backup Gehäuse genommen und zwar das einer ausgedienten W20 von TillyTec. Der Kopfdurchmesser ist geradezu perfekt geeignet für die Aufnahme des 27mm Reflektors und der Rest kann mit einer Säge angepasst werden. :-) Das einfache und vor allem zuverlässige Drehsystem ist kaum besser zu machen für ein Backuplicht, also warum das Rad neu erfinden.

Das Gehäuse nimmt drei AA Batterien oder vorzugsweise NiMH Akkus auf. Damit haben wir exakt die für den Betrieb einer LED notwendigen 3,6V zur Verfügung. Alkali Batterien kann man zwar auch nehmen, aber die liefern deutlich weniger Strom (A) wie NiMH Akku und haben meist auch noch eine geringere Kapazität. Den Nachteil der NiMH Akkus mit ihrer hohen Selbstentladung kann man mit dem Einsatz von speziellen Eneloop Akkus von Sanyo begegnen. Diese Sonderausführung einer NiMH Zelle hat laut Hersteller pro Jahr eine Selbstentladung von nur 15% der Kapazität. Das sollte auch für Leute reichen, die ihr Backup wirklich nur als Backup mitschleppen und praktisch nie benutzen.

Man sollte sich übrigens nicht von der höheren Nennspannung von Alkali Batterien (1,5V) gegenüber NiMH Akkus (1,2V) täuschen lassen. Im Gegenteil - während Batterien und Akkus beide bei 1,5V starten fällt die Batterie recht schnell unter die 1,2´V Nennspannung von Akkus. Ein NiMH Akku hingegen hält die 1,2V fast über 80% seiner Kapazität. Auch deswegen ist er zu bevorzugen.

Aber diese Lampe macht unterwasser so viel Spaß, daß man sie selbst mit dicker Lampe dabei gerne mal anmacht - insbesondere bei Nachttauchgängen. Selbst bei schlechter Sicht ist noch genug Reserve da, damit man nicht völlig im Dunkeln steht. Damit werden die Akkus durch´s ständige Nachladen auch selten schlecht. ;-)

 

Die Elektronik

Hier hat man die Qual der Wahl. Entweder man setzt ein sehr kleines Stepup Modul ein, welches ein gewissen Strom über die gesamte Laufzeit garantiert oder man läßt es einfach und verbindet die LED direkt mit den Akkus. Der Strom wird dann anfangs etwas höher sein und später stärker abfallen, aber dafür fehlt ein Teil, welches kaputt gehen kann. Man hat also die Wahl zwischen Komfort und Ausfallsicherheit/Aufwand.

Wählt man den Komfort so empfiehlt sich der Einsatz von sehr kleinen Stepup Wandlern so wie sie der Sandwich Shoppe auch anbietet. Da die Elektroniken dort für kleine Taschenlampen gedacht sind, sind sie auch perfekt für eine kleine Tauchlampe. Man achte eben nur auf den Durchmesser der Elektronik und den zur Verfügung stehenden Platz in seinem Gehäuse. Erste Wahl im Shoppe ist der Badboy mit 750mA oder der Blank Badboy, der auch auf 1000mA konfiguriert werden kann. Er garantiert über die gesamt Laufzeit einen Strom von >= 750mA bzw. >=1000mA und findet bequem unter der LED-Platte im Gehäuse seinen Platz.

Optimal ist ein Stepup Wandler aus zwei Gründen, denn zunächst wird die Spannung einen 3 x AA Packs ÜBER der LED Spannung für 750-1000mA Betrieb liegen. Das führt für kurze Zeit zu einer Überspannung, die sich aber bei 1200-1500mA am Emitter automatisch einpendelt. Dank des Eingangs erwähnten sehr guten Phosphors der XR-E steckt dieser Emitter das problemlos weg mit guter Wasserkühlung. Nach 1-2 Minuten ist die Spannungsspitze des NiMH Pack runter auf seine Nennspannung und etwas später sorgt der Stepup Wandler für gleichbleibende 750mA/1000mA am Emitter. Hier ist die Eigenschaft eines Stepup Wandler optimal einen höheren Strom/Spannung einfach durchzulassen und nicht begrenzen zu können. Erst wenn sein Limit unterschritten wird setzt der Stepup Wandler ein und transformiert die geringere Spannung hoch. Natürlich geht das zu Lasten des Akkuspacks, der deutlich schneller entleert ist wie ohne Elektronik. Dafür bekommt man eine bessere Hauptlampe. Ohne Elektronik brennt das Backup noch fast Tage schwach nach, da die Effizienz der LED mit sinkendem Strom steigt und sie selbst mit wenigen mA noch Licht erzeugen kann.

 

Das Emitter Board

Kommen wir nun zum Herzstück des Backups, dem eigentlichen Emitter Board. Es besteht im Grunde genommen aus einer passenden Aluscheibe mit mind. 4mm Stärke auf die der Emitter wärmeleitend geklebt wird. Dabei steht man vor zwei Problemen. Zunächst einmal ist der Ausschnitt unten am Reflektor größer wie der Alu-Ring der LED auf dem er ruhen müßte. Auf dem Schema links ist zu erkennen, daß die Unterseite des Reflektors plan mit der Oberseite des Alu-Rings der XR-E abschließen muß damit der Emitter perfekt im fokalen Punkt des Reflektors liegt. Hier sind selbst Abweichungen von wenigen zehntel Millimetern tödlich für die Lichtleistung später. Es muß also eine Aufnahme für den Reflektor her auf dem er später präzise ruhen kann.

Und zum zweiten braucht die LED natürlich Strom, der über die Kontaktflächen von oben oder unten kommen muß. Selbstbauer, die den Alustern mit LED einsetzen sind hier fein raus, da die Kontaktflächen über den Stern seiten weggeführt werden. Klebt man den Emitter direkt auf den Alu gibt´s durch die Kontaktflächen unten evt. einen Kurzschluß. Die Pads müssen vorher also lahm gelegt werden indem man entweder die vier Durchkontaktierungen anbohrt oder das Pad einfach komplett abschleift unten. Probleme gibt´s dabei nicht, denn der Strom geht über das obere Pad in die LED selbst. In meinem Falle setze ich ein Stück einer speziellen Silikonmatte ein, die 0,5mm stark ist und sehr gut Wärme leiten kann. Damit ist der Emitter elektrisch isoliert vom Alu (siehe Bild rechts - Emitter mit Wärmeleitfolie von unten).

 

Den passenden Abstandshalter für den Reflektor habe ich mit einer 1,5mm starken M8 Unterlegscheibe gelöst, denn der Alu-Ring der LED ist genau so hoch. Die Scheibe ist unten beklebt, damit sie keinen Kurzschluß auslösen kann und die Drähte gehen an die unteren Konaktpads bei mir.

Das alles wird mit Epoxid-Kleber zu einer Einheit verbacken auf der nachher der Reflektor punkt genau in der Mitte ruhen muß. Die Unterlegscheibe gut im Bild rechts zu erkennen muß exakt plan mit der Alu-Ring Kante des Emitters abschließen. Die Drähte gehen dann über zwei Bohrlöcher nach unten weg.

Wenn alles ausgehärtet ist haben wir eine praktisch unzerstörbare Emittereinheit bekommen. Selbst harte Schläge mit der Lampe werden ihm nix anhaben können. Lampen gehen nach Fertigstellung bei mir immer in den Härtetest indem ich sie meinem Kleinen ne Stunde zum Spielen geben. Alles was dann noch lebt und leuchtet ist tauchtauglich. :-) Und inzwischen mußte mein Backup bereits schon Stürze aus fast zwei Meter Höhe auf den harten Boden überstehen und es brennt immer wie am ersten Tag noch nach fast einem Jahr.

 

Bleibt nur noch das Problem die Wärme ans Gehäuse zu bringen. Zum Glück erzeugt dieser moderne Emitter mittlerweile mehr Licht als Wärme, aber was übrig bleibt muß trotzdem schnell und gut ans Gehäuse abgeführt werden, denn je besser das Wärmemangement desto heller wird die Lampe werden. LEDs lassen nämlich mit höherer Betriebstemperatur in ihrer Leuchtkraft etwas nach. Hier kommt bei mir wieder die u. a. aus dem Ostar Projekt bekannte Wärmeleitfolie von KUNZE zum Einsatz (Typ KU-TXE 50). Man kann aber auch Epoxy-Wärmeleitkleber verwenden. Die Gefahr den Emitter austauschen zu müssen ist bei der Lebenserwartung sehr gering.

Trotzdem reicht die Wärmeabfuhr auch über Wasser locker aus um eine Cree ausreichend zu kühlen solang man einen Alu Kopf hat. Damit haben wir auch noch eine prima Taschenlampe für´s Grobe. Die besten XR-E Typen schaffen mittlerweile 80-85 Lumen pro Watt bei 750mA. Das ist besser wie alle Brennertypen im Tauchlampenbau zusammen inkl. HID und liefern bei 1000mA stolze 240 Lumen. Das ist fast soviel wie eine 20W Halogenbirne schafft aber bei ca. 4W Leistung.

 

Was zählt ist was vorne rauskommt

Schauen wie nun auf unsere Lichtbilanz, so ist es bei dieser Lampe ziemlich einfach. Ein vergüteter Alu Reflektor hat einen Effizienz von 97%. Davon ab gehen noch ein paar Lumen für die Durchdringung der Glasscheibe und dessen Reflexionen. Dabei bleiben immer noch ca. echte 200 Lumen übrig, die sich ihren Weg durch das Wasser bahnen können.

Nun muß sich zeigen was ein Reflektor zu leisten vermag. Das Luxmeter bescheinigt dem Backup stolze 8000 lux Helligkeit im Hotspot auf 1m. Dieser Wert ist abhängig von der Güte des XR-E Emitters und natürlich der Präzision bei der Bauausführung. Im Schnitt darf man 7500 - bis maximal 8800 lux erwarten. Damit können wir dieses Backup überwasser bereits gegen die besseren 20W Hallogen Hauptlampen antreten lassen, die ca. 10.000-12.000 lux liefern - daß aber nur mit DEUTLICH größeren Reflektoren und natürlich ungleich mehr Akkupower. Schauen wir uns die Sache unterwasser an verliert eine 20W Lampe schnell an Boden. Die wenigen Lumen Lichtleistung mehr sind auf den ersten Zentimetern im Wasser bereits verloren und auf lange Sicht von über 2m hat eine 20W Halogen keine Change mehr.

Übrig bleibt ein schwacher Lichtkegel wo die Backup noch gut sichtbares Licht liefert dank der höheren Kelvin Zahl der LED und damit verbundenen geringeren Absorption. Auch hinter etablierten Backup Lampen muß man sich mit dieser Luxpower wohl kaum verstecken. Wieder einmal zählt es sich aus selbst zu bauen. ;-)

Werfen wir noch einen Blick auf den Beamshoot auf die tauchtypischen 2m gesehen:

Man erkennt gut den hammerharten Leuchtfleck, der bis zum Rand relativ gleichmäßig ist dank der Orangenhaut der Reflektors. Er geht dann schnell aber sanft abfallend in die Corona über, also das Licht, welches der Reflektor nicht mehr einfangen kann. Hier zeigt sich nun im direkten Vergleich mit einer Seoul P4 LED der klare Vorteil der Cree. Den McR-27 Reflektor gibt es auch in einer speziellen Seoul P4 Variante und meine Tests haben ergeben, daß die hellste P4 im Hotspot gerade mal die gleiche Helligkeit schafft wie eine gute XR-E. ABER durch die engere Vorbündelung (70°) der Glaslinse hat die Cree LED eine subjektiv doppelt so helle Corona wie eine P4 in der gleichen Lampe und ist damit die deutlich bessere Tauchlampe - insbesondere bei Nacht wo dieses Licht gebraucht wird. Auch läßt es Zweifel aufkommen über die Lumenversprechen der LED Hersteller, denn was zählt ist was vorne rauskommt... !!

Damit haben wir ein Backup, welches gar keins mehr ist, denn man hat damit noch eine bessere und billige 20W Hauptlampe für den Ägypten Urlaub gleich dabei. Das Licht reicht locker aus um bei Tage Spalten auszuleuchten und ist völlig ausreichend für einen entspannten Nachttauchgang. Einzig die etwas bessere Farbwiedergabe gereicht einer Hallogen noch zum Vorteil - der Unterschied ist aber dank des guten Phosphors bei der XR-E kleiner wie ihr Ruf. Aber wer schleppen will soll es gerne tun. :-)

Selbstbauern, die die Lampe erfolgreich nachgebaut oder sogar verbessert haben, stelle ich hier gerne mit ihrem Projekt mit ein.