Schnelleinführung

Schnelleinführung
Im folgenden möchten wir Sie in 30min mit dem Thema Flugmodellbeleuchtung vertraut machen. Dabei wird darauf eingegangen, wo an Flugzeugen Beleuchtung und Blitzer montiert werden, wie sich diese Verhalten müssen und wie man diese heute im Flugmodellbau mit modernster Beleuchtungstechnik realisiert.

Beleuchtung im Luftverkehr
Flugzeuge und Drehflügler haben nach der Luftverkehrsordnung folgende Positionslichter mitzuführen (Auszug Anlage 1 der LuftVO):
• Ein rotes Licht, das ungehindert genau voraus (also aus Pilotensicht) nach links über einen Winkel von 110° sowie nach oben und unten scheint.
• Ein grünes Licht, das ungehindert genau voraus nach rechts über einen Winkel von 110° sowie nach oben und unten scheint.
• Ein weißes Licht, das ungehindert nach hinten rechts und links über einen Winkel von 70° sowie nach oben und unten scheint.
Positionslichter dienen dazu, Position und Fahrtrichtung zu signalisieren, um Kollisionen zu vermeiden. Diese Positionslichter dürfen Dauerlichter, aber auch Blitzlichter sein. Werden Blitzlichter verwendet, dürfen weiterhin ein rotes Blitzlicht und ein weißes Blitzlicht, das aus allen Richtungen zu sehen ist, am Heck angebracht werden. Diese müssen in den Pausen der Flächenblitze blitzen.
Als so genanntes Zusammenstoßlicht oder auch ACL (Anti Collision Light) wird ein weißes Blitzlicht so angebracht, dass es in alle Himmelsrichtungen zu sehen ist und in einem Winkel von 30° über und unter dem Horizont. Am Boden zeigt das Antikollisionslicht an, dass die Triebwerke laufen oder ihr Start eingeleitet wird. Dies fordert das Wartungspersonal, das in der Nähe des Flugzeuges arbeitet, auf, einen Sicherheitsabstand vor und hinter den Triebwerken einzuhalten. Bei Dunkelheit dient es als optische Warnung, um einen Zusammenstoß in der Luft zu vermeiden. Mit Hilfe eines weißen Blitzlicht an den Flächenspitzen ist zu erkennen, ob sich das Flugobjekt auf den Betrachter zu- oder von ihm wegbewegt.
Ein Flugzeug zu Wasser, das in Fahrt ist, muss außerdem ein weißes Licht im vorderen Teil mitführen, das über 220 Kompassgrade und bis zu drei Seemeilen weit sichtbar ist. Landescheinwerfer sind nicht für jedes Luftfahrzeug vorgeschrieben.
Ein originalgetreues Beleuchtungsschema
Die oben genannten Vorschriften lassen dem Konstrukteur einen gewissen Interpretationsspielraum und tatsächlich ist auch zu beobachten, dass selbst bei mehreren Flugzeugen desselben Typs keine Beleuchtung der anderen komplett gleicht.
Die übliche Realisierung sieht je ein rotes und grünes, dauerleuchtendes Licht an den Flächenspitzen vor, sowie zusätzlich je ein weißes Blitzlicht mit einem Einmal-Blitz (Abstrahlwinkel siehe oben). Das weiße ACL wird meist mit einem Doppelblitz realisiert, der bei den Originalen oft noch eine zusätzliche Nachzündung aufweist. Angebracht ist es entweder am Rumpfrücken zwischen Cockpit und Seitenleitwerk oder auf dem Seitenleitwerk. Letzteres ist im Modellbau aufgrund der Dicke des Seitenleitwerks nur bei großem Maßstab realisierbar. Große Verkehrsflugzeuge führen dieses ACL ebenfalls auf der Rumpfunterseite, um bei den gewaltigen Ausmaßen die Sichtbarkeit in alle Richtungen zu gewährleisten.
Landescheinwerfer befinden sich meist in der Flächenvorderkante einzeln oder als Zwillingsscheinwerfer (Jodel Robin, optisch besonders attraktiv) oder in der in der Front unterhalb des Propellers (Cessna 172).
Dies ist ein übliches Beleuchtungsschema, jedoch kann es bei jedem Scaleprojekt vorkommen, dass das Original eine völlig abweichende Beleuchtung aufweist (aber trotzdem LuftVO konform). Hier ist eine intensive Recherche nach Bildmaterial zum Beispiel auf www.Airliners.net hilfreich.
Spezialisierter Händler
An dieser Stelle kommt Optotronix Scale Elektronik ins Spiel. Angeboten werden RC Module, welche die originalgetreue Nachahmung der Blitz- und Leuchtmuster über den Sender schaltbar ermöglichen. Als Leuchtmittel werden verschiedenste LEDs und Hochleistungs Emitter angeboten, die speziell für den Flugmodellbau geeignet sind, sowie ARF Leuchtmittel, die sich zum Beispiel fertig montiert auch in edlen Aluminium Fassungen präsentieren. Auf unserer Internetseite werden die Systeme mit einer umfangreichen Auswahl an Videos und Berichten präsentiert.
ACL – Anti Kollisons Licht
Dieses weiße Rundumlicht wird am Rumpfrücken oder auf dem Seitenleitwerk angebracht und muss laut LuftVO in alle Richtungen sichtbar sein. Es ist also eine LED gefordert, die einen möglichst großen Abstrahlwinkel aufweist. Alternative können auch mehrere LEDs so montiert werden, dass die gesamte Ebene ausgestrahlt wird.
Bei sehr kleinen Modellen (Spannweite <1m, Rotordurchmesser <60cm), können nur typische 3mm und 5mm LEDs mit einer Helligkeit von mindestens 8000mcd untergebracht werden, ein großer Abstrahwinkel ist kaum realisierbar, das ACL ist vor allem aus einer Vorzugsrichtung zu erkennen. Die günstigste Lösung sind selbstblitzende 5mm LEDs mit einer Helligkeit bis 16.000mcd. Eine sehr gute Lösung sind SMD LEDs, diese Typen sind jedoch so klein, dass Erfahrung und Fingerspitzengefühl beim Löten Vorraussetzung sind.
Für Scale Modelle mit Spannweiten bis 2m (bzw. Rotordurchmesser bis 1,6m) gibt es bereits spezielle Hochleistungs FLUX LEDs mit enormem Abstrahlwinkel von bis zu 140°, welche dank Mehrchiptechnik (es sind mehrere LED Chips im selben Gehäuse untergebracht) auch extrem hell sind.
Für Großmodelle mit Spannweiten größer als 2m gibt es so genannte Emitter mit Leistungen von bis zu 3Watt und einer Lichtleistung von bis zu 140lumen. Großer Abstrahlwinkel und enorme Lichtausbeute überzeugen in jedem Scale Modell, einziger Nachteil ist die Erwärmung im Dauerbetrieb, weshalb mit Hilfe kleiner Kühlkörper die Wärme abgeführt werden muss. Soll das blitzen des ACLs auch bei strahlendem Sonnenschein gut zu sehen sein, empfehlen sich 3Watt Emitter. Bei bewölktem Himmel sind bereits 1Watt Emitter so hell, dass das ACL aus näherer Entfernung blendend wirkt.
Generell sollten für das ACL kaltweiße LEDs eingesetzt werden, so wird das Hochvolt Stroboskop der Originale farbecht simuliert. Von Stroboskopen für Flugmodelle ist wegen der sehr hohen Zündspannung abzuraten, um Störungen der RC Anlage zu vermeiden.

Positionslichter
Bestehend aus einem roten und grünen Licht das mit einem Winkel von 110° vorraus scheint und je einem weißen Blitzer der 70° entgegen der Flugrichtung scheint, empfehlen sich hier die selben Leuchtmittel wie beim ACL. Jedoch sollten diese so angebracht werden, dass die oben genannten Abstrahlwinkel eingehalten werden.
Während die Montage des ACLs noch mit kurzen Kabelstrecken möglich ist, kommt bei einer vollständigen Positionsbeleuchtung schon ein größeres Gewicht an Kabeln zusammen. Das Modul von Optotronix arbeitet mit einer gemeinsamen Plus-Schiene, es müssen also zu den Flächenspitzen je eine Plusleitung und für jedes Leuchtmittel eine Minusleitung, also insgesamt drei Leitungen verlegt werden. Die doppelte Strecke an beiden Tragflächen ergibt bei einem Meter Spannweite bereits mindestens 12m Litze! Hier genügt im allgemeinen 0,14qmm Litze, bei sehr kleinen Modellen sogar Kupferlackdraht, dennoch muss hier schon mit einem etwas größeren Gewicht und einer längeren Einbauzeit gerechnet werden. Nicht selten verzichten Modellbauer deshalb auf die Positionsbeleuchtung, wer sich die Mühe dennoch macht, wird mit einem optisch sehr eindrucksvollen Ergebnis belohnt.

Landescheinwerfer
Gibt es etwas eindrucksvolleres als helle Landescheinwerfer, die erst im Landeanflug oder bei Überflügen eingeschaltet werden? Besonders paarweise in einer Tragfläche integriert, wie zum Beispiel bei einer Jodel Robin Rémorquer, ein tolles Ergebnis. Hier werden, je nach Maßstab, Scheinwerfer mit verschiedenen Durchmessern angeboten, die genauso sinnvoll als Suchscheinwerfer für Helikopter genutzt werden können. Mit so genannten warmweißen LEDs lässt sich das typische „Glühlampen-weiß“ sehr gut nachahmen. Das Angebot reicht von 10mm Chromreflektoren mit weissen LEDs, die günstigste Lösung, über die selben Reflektoren mit 1Watt Emittern bis zu großen 36mm Hochleistungsscheinwerfern für Großmodelle. Der Abstrahlwinkel sollte zwischen 15° und 30° betragen, der Lichtkegel also relativ spitz sein. Vorsicht ist besonders geboten beim Einsatz von 20° Optiken auf 1Watt oder gar 3Watt Emittern, das gebündelte Licht ist aus geringer Entfernung so hell, dass bei direktem hineinblicken das Auge stark geblendet wird.
Wo Landescheinwerfer angebracht werden, erfahren Sie bei einer Bilderrecherche. Üblich sind Zwillingsscheinwerfer in den Flächen, je ein Scheinwerfer in jeder Fläche oder in der Motorgondel. Bei Jets sind sie oft am Bugrad oder dem Hauptfahrwerk zu finden, weshalb es sich anbietet einen Mischer so zu programmieren, dass die Scheinwerfer beim Ausfahren des Fahrwerks aktiviert werden.
Abdeckkappen
Wer sich um ein Scale Modell bemüht, benötigt nun auch die passenden Abdeckkappen. Da es viele verschiedene Varianten und zusätzlich verschiedene Maßstäbe gibt, ist es schwer, im Handel immer genau die passende Lösung zu finden. Universelle Lösungen bieten Optotronix und flugmodellbau.de für ACL, Positionsbeleuchtung und Landescheinwerfer an. Findet sich keine maßstabsgetreue Variante oder soll hier am Budget gespart werden, lassen sich diese auch unkompliziert selbst herstellen. Für ACL und Positionsbeleuchtung werden zunächst passende Formen aus Balsaholz hergestellt und dann die Kappe tiefgezogen. Als Verglasung für in die Fläche versenkte Landescheinwerfer hat sich der klare und stabile Kunststoff von PET Flaschen vielfach bewährt.
Die LED Technik
Eine LED (Light Emitting Diode) ist ein Halbleiterbauelement und vom Prinzip her nichts anderes als eine gewöhnliche Diode (Funktionsprinzip: Stromventil). Allerdings emittiert (sendet) diese Licht, wenn Strom in Durchlassrichtung der Diode fließt (deshalb: Polung beachten!). Die Wellenlänge dieses fast gänzlich monochromen Lichts hängt vom verwendeten Halbleitermaterial ab. So erzeugen LEDs kräftige Farbtöne direkt, und nicht wie Glühbirnen über einen Farbfilter, worunter die Effektivität leidet. Während in den Anfängen der LED Technik nur die Farben rot, grün und gelb erzeugt werden konnten und das auch nur bei einer minimalsten Lichtausbeute, gibt es heute eine Vielzahl von LED Typen, die bei extremer Lichtausbeute und einer Lebensdauer von bis zu 100.000 Stunden auch Farben wie blau, orange und sogar verschiedene (!) Weißtöne erzeugen können. Da diese Lichtleistung mit nur kleinen Strömen ab 20mA erzielt werden, hat die LED längst den Siegeszug als Leuchtmittel des 21. Jahrhunderts angetreten.
Betreiben von LEDs
Bei all den Vorteilen von LEDs ist diese jedoch etwas komplizierter im Betrieb. Eine typische 5mm LED wird mit einem Strom von 20mA betrieben, die Versorgungsspannung beträgt bei weißen LEDs ca. 3,4V. Da bei Dioden allgemein die Strom-Spannungskennlinie exponentiell ansteigt, bewirkt eine nur etwas zu hohe Spannung einen Strom, der die LED zerstört. Deshalb darf eine LED niemals, auch nicht zum kurzen Funktionstest, ohne den passenden Vorwiderstand an eine Spannungsquelle angeschlossen werden. Dieser Vorwiderstand bewirkt, dass die „überschüssige“ Spannung am Widerstand abfällt, nach dem Ohmschen Gesetz wird diese Spannung durch den benötigten Strom dividiert um den Wert des benötigten Widerstands R zu erhalten.

R = (UQuelle – ULED) / ILED

Ein Beispiel: Sie möchten eine weisse LED mit Ihrem Empfängerakku betreiben. Sie entnehmen den technischen Daten, dass diese LED mit einem Strom von 20mA betrieben wird und das bei einer Spannung von 3,4V (dies ist der Arbeitspunkt). Für die 5V des Empfängerakkus berechnet sich der Widerstand:

R = (5,0V – 3,4V) / 0,02A = 80 Ohm

Da es nur bestimmte Werte als Widerstand gibt wählen Sie nun den nächst passenden. Der nächst kleinere Wert in den typischen Widerstandsreihen wäre 75Ohm. Bei langen Zuleitungen, zum Beispiel zu den Positionslichtern an den Flächenenden, sollte deren Widerstand mitberücksichtigt werden. Bei Widerständen spielt allerdings auch die Belastbarkeit eine Rolle: typisch ist hier eine maximale Leistung von 0,25Watt, das reicht für alle gängigen LEDs bei einer Versorgungsspannung bis 10V. Zur Kontrolle sollten Sie die Verlustleistung jedoch immer nachrechnen, das geschieht völlig unkompliziert:

P = (UQuelle – ULED) * ILED

Das ergibt in obiger Beispielrechnung eine Leistung von:

P = (5,0V – 3,4V) * 0,02A = 0,032 Watt

Fällt die Leistung größer als 0,25Watt aus, muss man entsprechend leistungsfähigere Widerstände wählen, zum Beispiel 1Watt oder gar 2Watt Typen.

Störungen
Da die LED Technik nur mit kleinen Spannungen bis 4Volt und Strömen im Milliampere Bereich arbeiten, sind Störungen sehr unwahrscheinlich und wurden dem Autor noch nicht gemeldet. Trotzdem gilt wie bei allen RC Komponenten: den Abstand zu Empfänger und Antenne maximieren.
Abschließend
wünschen wir Ihnen viel Spaß und Erfolg bei der Beleuchtung Ihres Scale Projekts! Wir würden uns freuen wenn Sie uns vom Endergebnis einige Bilder und Videos zukommen lassen und Ihr Projekt auf unserer WebSite präsentieren.

Unsere Gallerie
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