Suchscheinwerfer für Bootsmodell

Für den Funktionsmodellbau ist neben des vorbildgetreuen Aussehens vor allem das wirklichkeitsnahe Darstellen der Funktion wichtig. Speziell im Bereich Beleuchtung war dies bisher schwer möglich, da Leuchtkörper nach dem Glühfaden-Prinzip groß, heiß und vor allem Stromfresser sind.
Inzwischen sind aber Leuchtmittel auf Halbleiterbasis - LEDs - verfügbar, die obige Nachteile nicht mehr haben. Dafür gibt es neue Herausforderungen: LEDs sind sehr wählerisch bei ihrer Betriebsspannung (2.1 bis 4.0V, je nach Farbe) und allergisch gegen Verpolung. Zur Belohnung ist bei guter Pflege die Lebenserwartung schier unbegrenzt !

Als Einstieg ein kleiner Suchscheinwerfer, z.B. für ein Lotsenboot in 1:25. Für die Faulen (wie mich) gibt es einen Gehäusebausatz bei Conrad, den man als Basis verwenden kann. Da dessen Stativ aber aus Kunststoff und zudem nicht sehr robust ist, wird es ersetzt durch eine leitfähige Metallkonstruktion, die neben der Stromzufuhr auch noch den Vorteil der Demontierbarkeit bietet - doch dazu später.

Im Inneren des Scheinwerfergehäuses ist Platz für eine LED in der üblichen 5mm Bauform, siehe Bild 1. Da es ein Suchscheinwerfer werden soll, habe ich eine leuchtstarke ("superhell"), weisse LED mit kleinem Abstrahlwinkel (keine Optik nötig !) gesucht - und auch bei Conrad gefunden ! Gemäß Datenblatt sind 3.6 bis 4.0V bei 20mA nötig - also drei Batterien oder vier Akkus mitschleppen ? In einer Zeitschrift (Electronic Actuell Magazin 1/2001) fand ich zufällig einen Schaltungsvorschlag für eine LED-Taschenlampe, die mit nur einer Batterie auskommt - schon besser !

Die Schaltung:

Ein astabiler Multivibrator aus zwei Transistoren wird zum DC/DC-Konverter nach dem Sperrwandlerprinzip modifiziert: Solange T2 leitend ist, baut sich in der Spule L1 ein Magnetfeld auf. Sperrt T2 plötzlich, setzt die Spule dieses Magnetfeld wieder in einen Strom um, der - mangels anderer Möglichkeiten - an T2 eine "Hochspannung" aufbaut, bis die Betriebsspannung der LED erreicht ist, diese stromdurchflossen wird und leuchtet. Die LED kann also nur die Energie in Licht umsetzen, die in der Spule zwischengespeichert wird - Sicherung gratis. Die genaue Versorgungsspannung ist relativ unwichtig, solange das Ding schwingt. Spitzfindige werden bemerken, dass die LED nur zeitweise leuchtet. Dieser Pulsbetrieb ist aber wegen der hohen Frequenz des Multivibrators nicht sichtbar und tut der LED gut, da die Verlustleistung geringer ist.

Also muß zur LED auch noch eine kleine Elektronik ins Gehäuse. Ausgehend von der zentral zu montierenden LED bietet sich eine kreisrunde Platine an, die flach an die Scheinwerferrückwand gesetzt wird. Nicht direkt dran, sondern parallel dazu, da die elektronischen Bauteile in der entstehenden Kammer versteckt werden können. Die Platinenvorderseite bleibt leer bis auf die LED und die Stromzuführungsdrähte.

Das Layout für eine einseitig kaschierte Platine gibt's hier zum downloaden und ausdrucken. Transparentpapier (hat der Schreibwarenhandel) und Laserdrucker (Tintendrucker ungeeignet, notfalls kopieren !) verwenden. Die Innenkante des - beim Aussägen verschwindenden - Umrandungsrings sollte 5/8 Zoll Durchmesser haben. Wenn nicht, im Druckertreiber die Skalierung verstellen. Beim Belichten muß die bedruckte Seite auf dem Photolack aufliegen (Kontrolle durch Platinenbeschriftung, bei Fehler Spiegelschrift !). Die beiden inneren Löcher für die LED mit 0.8mm bohren, die äußeren für die Stromzufuhr mit 1.2mm.
Tip: Die Platine vor dem Bestücken ins Gehäuse einpassen ! Ein Zehntelmillimeter Übermaß kann auf die Montage sehr störend wirken und ist jetzt mit der Schlüsselfeile noch leicht zu beseitigen.

Stückliste Elektronik Bezeichnung Conrad D1 WU-7-750 SWC 15 37 45 T1,T2 BC817 14 00 23 L1 220µH 50 17 01 C1,C2 1nF 46 02 73 R1 150 Ohm 40 61 55 R2,R3 1.8 kOhm 40 62 87 R4 Brücke 40 22 22 Platine einseitig "SW1.0" Reste Anmerkung: D1 wird "von hinten" montiert. Dazu Drähte knapp oberhalb der Verdickungen abschneiden. Auf Polarität achten (siehe Markierung "K" in Bildern)

Stückliste Mechanik

Nach erfolgreichem Testlauf wird die Platine eingelegt und der Abstand von der Platinenvorderseite zu den seitlichen  Lagerbohrungen im Gehäuse vermessen (Zahnstocher als Peilstab). Auf dieses Maß werden zwei Ösen nach Bild 3 aus Messingblech (oder messingbeschichtetem Blechstreifen von rezykliertem Schnellhefter) geschnitten und in die verbleibenden Bohrungen der Platine gelötet.
Tip: Die Polarität der Ösen vor dem Einbau ins Gehäuse auf der Platinenoberseite mit wasserfestem Filzstift markieren !
Nun kommt der fummeligste Teil der Arbeit: Die Platine wird eingelegt und die beiden Schrauben von innen durch die Ösen und die Gehäusebohrungen nach außen gefädelt. Mit Muttern festsetzen. Ganz Vorsichtige können nochmal testen, ob die LED beim (richtig gepolten !) Anlegen von Spannung an den Schrauben auch brennt.

Aus dem Rest des Schnellhefterblechs werden gemäß Bild 4 die Tragarme gefertigt: Auf Breite schneiden, die Enden abrunden (alte Nagelschere, Schlüsselfeile) und zur Verbreiterung der Lagerflächen umschlagen. Dabei den Knick nicht ganz flachdrücken, sondern etwa eine Blechstärke Luft lassen, dann behält der Kontakt eine gewisse Federwirkung. Mit 1.3mm Bohrer schön symmetrisch durchbohren. Auf einem beliebigen Rundmaterial (Flasche, Rohr, Holzrest,...) von 25mm Durchmesser einen Viertel Umfang markieren (Papierstreifen herumwickeln, Umfang auf diesem anzeichnen, wieder abwickeln und mit Lineal vierteln). Den Blechstreifen abrunden, bis er sich genau an das Rundmaterial anschmiegt. Die Viertelumfangsmarke auf's Blech übertragen (gemessen von der Bohrungsmitte) und den Streifen an der Markierung rechtwinklig (Flachzange !) abkanten.
Den Platinenstreifen und die entsprechenden Flächen der Blechstreifen sparsam verzinnen (vorher leicht anschleifen), alles mit der Pinzette zusammenhalten und durch vorsichtiges Erhitzen verlöten. Das "Sandwich" mit der Schlüsselfeile bearbeiten, bis zwischen den Blechen nirgendwo eine elektrische Verbindung besteht und das ganze durch die hintere Bohrung des Steckergehäuses (evtl. etwas aufweiten) passt. Steckergehäuse bis zum Anschlag aufschieben und Sandwich 5-8mm länger absägen. Lötfahnen des Steckers "überarbeiten" und mit Sandwich verlöten. Steckergehäuse zuschrauben - fertig !
 

Ein Reflektor ist wegen der Abstrahlcharakteristik der LED eigentlich unnötig, sieht aber besser aus. Das entsprechende Teil des Scheinwerferbausatzes wird mittig gelocht und mit Alufolie (aus der Küche) beklebt.

Jetzt ist wieder eine Testphase angesagt: Das Scheinwerfergehäuse wird so in die Tragarme eingehängt, dass der Minus-Pol der Platine über die Öse, die Schraube, den Tragarm und das Sandwich elektrischen Kontakt hat mit der Außenseite des Steckers. Der innere Mittenkontakt führt dann logischerweise zum Pluspol. Das konsequente Einhalten dieser Steckerbelegung ermöglicht später das beliebige Austauschen von Scheinwerfern zwischen verschiedenen Bootsmodellen. Den Scheinwerfer mit den verbleibenden Sechskantmuttern festsetzen. Fingerfest reicht, da der Blechstreifen durch den Umschlag noch etwas Federkraft hat. Notfalls die Mutter mit Schraubensicherungslack (Nagellack tut's auch) fixieren. Keinen Lack ans Blech kommen lassen ! Stimmt die Polarität ? Gut, dann Stecker zuschrauben, Reflektor einlegen und das Ganze in die Buchse stecken. Eine Batterie (wirklich nur 1.2V nötig !) mit der Buchse verbinden - Minus außen, Plus an Mittenkontakt - und schon erstrahlt die LED und das Bastlerherz.

Der Rest ist Kosmetik: Aus dem schwarzen Glashaltering den "Mercedes-Stern" herausschneiden, da unsere LED ja mittig leuchtet und nicht ringförmig über den Reflektor wie im Vorbild. Verglasung einlegen und Ring mit gaaaanz wenig Klebstoff (Kontaktkleber, kein verschweissender Plastikklebstoff !) befestigen. Scheinwerfer und Stativ nach Belieben bemalen, dabei aber keine Farbe auf die elektrischen Kontaktstellen (zwischen Muttern und Blech) bringen. Die Einbaubuchse verschwindet irgendwo unter Deck, ebenso wie die Batterie oder der Akku.

Viel Spaß beim nächtlichen "Absuchen" des Teichs !