Das Highend Projekt
Irgendwann kommt bei vielen der Wunsch nach einer Tauchlampe mit möglichst viel Licht. Bei Hallogen ist mit 50W meist Ende, da hier alleine die Akkupacks bei mehr Leistung nicht mehr mitspielen. Da greift man dann doch lieber zur hellen aber leider auch teuren HID Technik. Zielsetzung dieses Projektes war die Entwicklung einer Lampe, die in der oberen HID Liga mitspielt auf Basis von Hochleistungs LEDs.
Warum LED und nicht gleich HID? Nun die HID Technik hat prinzip bedingt einige Nachteile gegenüber den anderen Brennertechniken. Da HID eine Lichtbogenlampe ist muß diese erst einmal aufwendig gezündet und am Leben erhalten werden. Dazu ist eine aufwendige und teuere Elektronik notwendig. Außerdem braucht eine HID Lampe einige Zeit bis die Maximalhelligkeit erreicht ist. Dann schaltet man sie auch besser nicht mehr aus bis man auftaucht, denn der Brenner verschleißt vor allem durch jeden Startzyklus. All diese Probleme kennt die LED nicht. Sie ist ab der ersten Millisekunde auf voller Leistung und Ein-/Ausschaltvorgänge haben keine Auswirkung auf die Lebensdauer. Man kann sie also anschalten wenn man sie braucht.
Das Problem bei der LED liegt woanders. Während man bei HID für mehr Licht einfach einen anderen Brenner einbaut mit fast beliebiger Watt Stärke sind der modernen LED noch Grenzen gesetzt was die Lichtleistung angeht. Verwendet man die üblichen 3W Luxeon Emitter müßte man schon sehr viele dieser Emitter in einem Kopf bündeln um in die höhere HID Liga aufzusteigen. Diese vielen Emitter wären aber nicht mehr fokussierbar auf so kleinem Raum auch wenn es sogar ein Lampenhersteller tatsächlich versucht hat mit dem Ergebnis einer breiten Lichtwand ohne herausragende Helligkeit. Dieses Projekt geht hier einen anderen Weg indem sogenannte Multichip Emitter zum Einsatz kommen, die in einem Emitter mehrere leuchtende Chips (Die) auf kleinstem Raum integrieren. So kann mit einer relativ großen Fläche fokussiert werden und es werden eine Menge Lichtlumen erzeugt. Konkret ist der neuste OSTAR 6´er Chip mit über 1000(!) Lumen spezifiziert, was bei 4 Emittern weit über 4000 Lumen bedeutet. Zum Vergleich eine 20W Hallogenbirne erzeugt 300-400 Lumen. Es wäre spannend zu erfahren was die Lampenhersteller als vergleichbare Hallogenleistung angeben würden.. :-)
Nun wollen diese ganzen Lumen natürlich gebändigt werden und sollen möglichst nach vorne kommen wo sie hingehören. Dazu geht diese Lampe auch neue Wege, denn die üblichen Plastikoptiken (TIR Linsen) in den Tauchlampen schaffen es entweder nicht die relativ große Emitterfläche zu fokussieren oder sind schlicht zu groß um mehr als eine Optik in einem 50mmm Lampengehäuse unterzubringen. Für die Lichtbündelung sorgen hier spezielle Aluminium Reflektoren im Kombination mit einer kleinen Optik zur Optimierung der Bündelung. Reflektoren haben den Vorteil einer besseren Effizienz gegenüber Plastikoptiken mit über 97% bei speziellem Aluminium. Außerdem lassen Reflektoren noch einiges an brauchbarem Streulicht links und rechts vorbei, was die Seitenausleuchtung gegenüber TIR-Optiken stark verbessert.
Die hier verwendeten Reflektoren haben neben einer vergüteten Oberfläche eine spezielle Oberflächenstruktur, die einen sehr weichen aber trotzdem intensiven Hotspot mit sanft abfallender Corona erzeugt ohne Ringe oder sonstigen Schmutzeffekten Die integrierte Optik holt dann noch einen gewissen Prozentsatz des Streulichtes mit auf den Hotspot und erhöht der Helligkeit der Lampe um ca. 20%.
Der OSRAM OSTAR Emitter
Er stellt das im Moment hellste in der LED Technik auf kleinstem Raum dar. Der Emitter-Stern selber ist genau groß wie die bekannten Luxeon 3W Emitter. Etwas größer ist die leuchtende Fläche innerhalb des Emitters. Die OSTAR LED gibt es in zwei verschiedenen Varianten, die sich in Chipanzahl und damit Leuchtkraft unterscheiden. Im Bild rechts ist der 6-Chip Typ zu sehen mit maximal 1000 Lumen. Gut zu erkennen sind die 6 einzelnen Die Chips unterhalb der Linse.
Daneben gibt es noch den 4-Chip Typ mit ca. 30% weniger Lichtausbeute aber mit dem Vorteil der um eben diese 30% kleineren Chipfläche. Dies wirkt sich merklich auf die mögliche Bündelung aus, sodaß der 4-Chip Typ einen fast genauso hellen Hotspot erzeugt, der aber eben um diese 30% kleiner ist. Wer also auf eine scharfe Bündelung Wert legt ist mit diesem Typ besser beraten. Wer maximales Licht möchte greift zum 6-Chip Emitter, der auch in diesem Projekt zum Einsatz kommt. Der Reflektor kommt auf jeden Fall mit beiden Typen klar. Für Interessierte hier die application notes von OSRAM zum Emitter mit genauen technischen Daten. Hier ist auch die typische Betriebsspannung nachzulesen, die bei der 6-Chip Variante bei etwa 20V liegt. Dies kommt durch die Serienschaltung der sechs Einzelchips mit je ca. 3,3V. Der maximale Betriebsstrom liegt bei 1000mA, der hier aber nicht ausgereizt wird. Die benötigte Elektronik versorgt in diesem Projekt den Emitter mit 700mA wodurch die Effizienz deutlich steigt und das Licht eine wärmere Lichtfarbe bekommt mit noch mehr Rotlichtanteil. Durch die höhere Effizienz sinkt die Lichtausbeute nur um ca. 20% bei 700mA gegenüber Maximalwerten. Das spielt bei der verfügbaren Lichtmenge aber letztendlich keine wirkliche Rolle.
Hier noch ein Vergleich zwischen dem altbekannten 5W Luxeon Emitter und der 6-Chip OSTAR. Man sieht gut, daß sich die effektive Chipfläche (gelb) kaum unterscheidet. Kleiner ist da nur der 3W Luxeon Typ oder die Cree XR-E. Die Bauform des Alu Stars ist identisch.
Auf den Bildern ist der OSTAR Emitter mit einer Plastiklinse zu sehen. Die stört aber beim Einsatz von Reflektoren. Daher nimmt man die Version ohne Linse, die in beiden Chipvarianten erhältlich ist. Der Reflektor übernimmt sowieso die Bündelung auch des extrem seitlichen Lichtes - die Linse wäre hier also eher schlecht für eine gute Lichtbündelung.
Der Lampenkopf
Das OSTAR Projekt ist eine Akkutanklampe mit separatem Akkupack für eine bessere Beweglichkeit und außerdem wäre eine Handlampe mit der benötigten Ampereleistung einfach zu groß und schwer wenn man eine hohe Brenndauer möchte. Immerhin fließen hier über 60W Stromleistung, die von einem korrekt dimensioniertem Akkupack bereit gestellt werden müssen. Als Minimum würde ich ca. 7Ah sehen für diesem Lampenkopf - zum Einsatz kommt hier ein fetter 20Ah NiMH Pack, der mir freundlicherweise inkl. seinem robustem Stecksystem von Tilly (TillyTec) geliefert wurde. Der hat notfalls noch genug Reserven für zwei ausgedehnte Tauchgänge oder eine zusätzliche Trockiheizung.
Die hohe Lumenpower macht eine Regelung notwendig, die über den hinten erkennbaren Magnetdrehschalter eingestellt werden kann. Hier wird in Stufe 1 zunächst ein Emitter, in Stufe 2 der Zweite und in Stufe 3 alle vier Emitter aktiviert (25% / 50% / 100%). Der Kopf sowie der Magnetschalter stammt von MIEMCZYK CAD Unterwassertechnik und hat Innenmaße von 50mm Durchmesser bei 52mm Tiefe. Er wurde nur komplett schwarz eloxiert. In diesem sehr kompakten Kopf müssen nun die Emitter mit den Reflektoren und die passende Ansteuerelektronik untergebracht werden. Das Goodmanhandle stammt wiederum aus dem Hause TillyTec. Der Kopf ist so kleiner wie meisten HID Köpfe mit ihrem großen Elektronik-Ballast.
