Der Aufbau
Bedingt durch die recht geringen Innenmaße des Kopfes habe ich mich für eine Sandwich Bauweise entschieden. Das Problem dabei ist ein gutes Wärmemanagement sicherzustellen, denn 4 aktive OSTAR Emitter erzeugen außer Licht auch eine große Menge Wärmeenergie, die möglichst gut und schnell an das Gehäuse abgegeben werden muß. LEDs haben die Angewohnheit in ihrer Effizienz nachzulassen oder gar schneller zu altern, wenn sie zu heiß werden. Die Hersteller geben hier immer gerne die Lichtpower ihrer Emitter bei 25° Raumtemperatur an. In der Praxis wird ein Emitter diese Temperatur allerdings auch mit bester Kühlung nicht erreichen. Um so wichtiger daher eine gute Wärmeabfuhr um so viel Licht wie möglich aus dem Emitter zu holen. Als Taucher haben wir ja das beste Wärmevernichtungsmedium, was man sich wünschen kann. Die Wärme muß das Wasser nur so schnell wie möglich erreichen. Daher ist der Aufbau in einem Alugehäuse unabdingbar, denn Aluminium ist eines der besten Wärmeleiter überhaupt.
Hier zunächst einmal ein schematischer Aufbau der Lampe - zum Vergrößern auf das Bild klicken.
Au dem Bild läßt sich gut die Dreiteilung im Aufbau erkennen mit der optischen Stufe, dem Emitterboard und der Elektronik unten. Die optische Stufe ist über Schrauben mit der dicken Platte für die Emitter verbunden und wird über Federn auf Entfernung gehalten. So kann durch drehen an den Führungsschrauben der Abstand zwischen Emitter und Reflektor leicht verändert werden um so später die optimale Fokussierung zu finden. Die Elektronik wird über feste Abstandhalter auf den Boden gepresst um so einen guten Wärmeleitkontakt den ICs zum Aluboden zu bekommen. Die Elektronik selbst ist ebenfalls zweilagig aufgebaut und benötigt den Kontakt zur Kühlung der Treiberstufen. Dazu aber später mehr.
Die Reflektoren mit Optik
Wie bereits gesagt kommt hier eine Kombination aus Reflektor und Optik zum Einsatz. Die Reflektoren leisten dabei die Hauptarbeit zur Strahlbündelung. Da aber die relativ kleinen Reflektoren noch einen guten Prozentsatz Streulicht oben vorbeilassen, welches der Reflektor nicht einfangen kann, sorgt eine kleine optische Linse als zusätzlicher Boost bei der Bündelung, indem der nach oben gerichtete Streulichtanteil in einem gewissen Winkel auf einen Punkt gebündelt wird. Hier mache ich mir die Eigenschaft dieses Reflektors zu nutze genau in der Mitte kein Licht abzustrahlen. Das Licht direkt an der Austrittsöffnung hat also in der Mitte einen dunklen Punkt, in dem exakt die Linse sitzt und zusätzlich bündelt.
Die Reflektoren sind spezielle Alu-LED Reflektoren mit einer vergüteten Oberfläche und "Orangenhaut" Struktur. Die Photonen werden dadurch nicht exakt nach oben reflektiert, sondern etwas durcheinander gewürfelt, was diesem Reflektor eine sehr weiche und homogene Hotspot/Corona gibt. Die Lichtintensität fällt also sanft bis auf Streulichtniveau ab ohne dunkle Ringe oder Flecken. Eine Bezugsquelle für diesen Reflektor kann ich dem interessierten Bastler bei Bedarf mitteilen. Es können aber auch durchaus andere LED Reflektoren z.B. aus verchromten Kunststoff verwendet werden, die jedoch nicht die gleiche Lichtleistung schaffen. Der hier verwendete Alu-Reflektor mit 20mm Durchmesser ist ursprünglich für Luxeon LEDs gedacht, läßt sich aber auch problemlos mit der OSTAR einsetzen, wenn man ca. 0,8mm des Reflektorbodens abschleift, um so den fokalen Punkt auf das richtige Niveau für den OSTAR Emitter zu bekommen. Optimalerweise bleibt dann nur ein sehr geringer Spalt zwischen Emitter und Reflektorboden. So kann das maximale seitliche Licht gesammelt werden.
Die insgesamt vier 20´er Reflektoren werden dann in einer 2-3mm starken Aluplatte eingelassen, sodaß sie optimal nebeneinander sitzen ohne einen Spalt (Sonst passen sie nachher nicht in das 50mm Gehäuse). Die Aluplatte bekommt dann noch vier Bohrungen für die späteren Führungsschrauben.
Die Linsen, die hier für den Boost sogen, müssen hinsichtlich Durchmesser und Brennweite genau angepasst sein. Bei diesem 20mm Reflektor hat sich ein Durchmesser von 7mm als optimal erwiesen. Die Brennweite richtet sich nach dem endgültigen Abstand zwischen Linse und Emitter und sollte ca. 1-2mm hinter dem Emitter liegen. Also beispielsweise bei 16mm Abstand wäre eine Brennweite von 17-18mm optimal. Wählt man exakt die Brennweite als Abstand bekommt man ein scharfes Abbild der leuchtenden Chipfläche und sieht die 6 einzelnen Leuchtpunkte. Durch die gewollte Unschärfe verschwimmt dieses Bild dann zu einem Leuchtpunkt. Die Linsen werden dann einfach mit transparentem Silikon auf ihrer planen Seite gegen die Glasscheibe von unten geklebt und exakt so positioniert, daß sie in der Mitte eines jeden Reflektors sitzen. Silikon hat fast die gleiche optische Eigenschaft wie Glas - es sollte hier aber nur extrem sparsam verwendet werden - ein Hauch und etwas Druck reicht. Hier noch eine Schablone für den Sitz der 20mm Reflektoren.
Die Emitterplatte
Das Herzstück der Lampe, die OSTAR Emitter, sitzen auf einer 10mm starken Aluplatte und sind mit ihr direkt verschraubt. Ein Klecks Wärmeleitpaste von z.B. CPUs zwischen Alustar und Platte ist dabei wichtig. Das Problem ist nun später beim Einsetzen in das Lampengehäuse einen guten Wärmeleitkontakt zwischen Plattenrand und Gehäuse herzustellen. Dies kann man entweder mit speziellen Wärme-Epoxy erreichen mit dem Nachteil die Platte nie wieder da raus zu bekommen oder man verwendet hochmoderne Wärmeleitpads. Diese Wärmeleitpads bestehen aus wärmeleitfähigem Silikon und haben einen erstaulichen Wärmeleitfaktor. Man bekommt sie evt. im PC Zubehör oder direkt beim Hersteller wie z.B. Kunze (Typ KU-TXE 0,5mm). Benötigt wird eine Folie mit 10mm Höhe und ca 160mm Länge. Diese Spezialfolie mit 0,5mm Dicke hält die Platte an ihrer Position und ist dank ihrer glatten Oberfläche an einer Seite leicht ein - und ausbaubar (In der Zeichnung rot dargestellt). Als Hilfe noch eine Einbauschablone. Die Aluplatte sollte einen um 0,9mm kleineren Durchmesser haben um Platz für die Wärmeleitfolie zu lassen.
Nun noch Löcher für die Anschlußdrähte der Emitter und den vier Führungsschrauben hinein gebohrt und fertig ist das 60W Emitterboard. Ein erster Leuchttest ohne Gehäusekühlung vermittelt schnell den Eindruck der großen Wärmeabgabe dieser HighEnd Emitter. Als Anschlußdrähte sind silikonummantelte Litzen am besten geeignet, da die Drähte direkten Kontakt mit der Kühlplatte haben und Silikon hoch hitzebeständig ist. Auch sollte der Querschnitt großzügig bemessen sein, da er später fast 1A Leistung transportieren muß und je größer der Querschnitt desto weniger Watt bleiben auf der Strecke im Kabel.
