Beleuchtung von Straßenmodellen

Allgemeines

Auswahl der Beleuchtung

Will man ein FCS- oder RC-Fahrzeug mit Beleuchtung ausrüsten, sollte man sich zunächst Gedanken darum machen, welche Originalbeleuchtung nachgebildet werden soll. Die folgende, grob nach der Häufigkeit des Vorkommens sortierte Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit:

• Scheinwerfer
• Rücklichter
• Positionslampen
• Bremslichter
• Blinker (rechts, links, Warn~)
• zusätzliche Scheinwerfer (Nebel~, Fernlicht)
• Innenbeleuchtung
• Zusatzbeleuchtung (RKL, Blitzer, blau, gelb)
• Nebelschlussleuchte
• Rückfahrscheinwerfer

Bei dieser Überlegung spielt auch eine große Rolle, ob man sich präzise an vorhandene Vorbilder halten will, das Ergebnis so auch im Vorbild fahren könnte, ob man doch etwas freier baut, was einem gefällt.

In ersterem Fall sollte man sich ein solches Vorbild aussuchen und möglichst viele Fotos sammeln oder selbst machen, in erster Linie 4 Fotos schräg von den Ecken, weiterhin Detailfotos von allen Nischen, Winkeln und natürlich Beleuchtungseinheiten, die man nachbilden möchte.

Im zweiten Fall genügt es letztlich, sich an die gültigen Vorschriften zu halten. Welche Beleuchtung an Fahrzeugen zulässig oder vorgeschrieben ist, regelt die StVZO in den §§ 49a bis 54. Im Folgenden sei versucht, einen guten Kompromiss zwischen möglichst kurzer, aber doch vollständiger Zusammenfassung der im Modellbau relevanten Regeln zu finden. Maße sind in Klammern auf 1:87 und 1:160 umgerechnet angegeben.

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Scheinwerfer und Rücklicht (§§ 50, 53):

Kraftfahrzeuge müssen 2 weiße Scheinwerfer haben, dabei "darf der niedrigste Punkt der Spiegelkante nicht unter 500 mm (5,75 mm, 3,13 mm) und der höchste Punkt der leuchtenden Fläche nicht höher als 1200 mm (13,79 mm, 7,5 mm) über der Fahrbahn liegen." Als Rücklicht müssen "zwei ausreichend wirkende Schlussleuchten" vorhanden sein, die leuchtende Fläche muss zwischen 350mm (4,02 mm, 2,19 mm) und 1500 mm (17,24 mm, 9,38 mm) über der Fahrbahn liegen. Ausnahmen gibt es für Stapler, Arbeitsmaschinen und landwirtschaftliche Zugmaschinen, hier darf die Höhe bis zu 1900 mm (21,84 mm, 11,88 mm) betragen, sowie für Fahrzeuge, deren Aufbau eine Montage innerhalb der zulässigen Maße nicht erlauben, hier dürfen die Schlussleuchten bis zu 2100 mm (24,14 mm, 13,13 mm) hoch montiert sein. Die Außenkanten der Rücklichter dürfen nicht mehr als 400 mm (4,6 mm, 2,5 mm) von der Außenkante des Fahrzeugs entfernt sein. Außerdem sind zwei zusätzliche Rücklichter erlaubt.

Positions-, Begrenzungs-, Umrissleuchten (§§ 51, 51b):

Kraftfahrzeuge müssen vorne Leuchten haben, "bei denen der äußerste Punkt der leuchtenden Fläche nicht mehr als 400 mm (4,6 mm, 2,5 mm) von der breitesten Stelle des Fahrzeugumrisses entfernt sein darf." Erfüllen die Scheinwerfer dieses Kriterium nicht, müssen Begrenzungsleuchten vorhanden sein - besser bekannt als "Standlicht". Gleiches gilt für Anhänger, wenn deren Breite um mehr als die genannten 400 mm über die äußerste Beleuchtung des Zugfahrzeugs hinausragt. "Der niedrigste Punkt der leuchtenden Fläche der Begrenzungsleuchten darf nicht weniger als 350 mm (4,02 mm, 2,19 mm) und ihr höchster Punkt der leuchtenden Fläche nicht mehr als 1500 mm (17,24 mm, 9,38 mm) über der Fahrbahn liegen."

Bremslichter (§53):

Vorgeschrieben sind zwei Bremslichter, die die Betätigung der Betriebsbremse anzeigen müssen und auch bei Betätigung eines Retarders oder ähnlicher Einrichtungen aufleuchten darf. Es gelten die gleichen Höhenbestimmungen wie für Rücklichter, über die seitliche Entfernung zum Fahrzeugumriss findet sich keine Vorschrift. Erlaubt sind zwei zusätzliche Bremslichter, die mindestens 1000mm (11,49 mm, 6,25 mm) über der Fahrbahn angebracht sein müssen und mehr als die sonst erlaubten 1500 mm über der Fahrbahn montiert sein dürfen. Diese beiden Zusatzbremslichter müssen so weit wie möglich voneinander entfernt angebracht sein. (Welcher Vorschrift die heute üblichen dritten Bremslichter entsprechen, habe ich noch nicht entdeckt.)

Blinker, Warnblinker (§§ 54, 53a):

Kraftfahrzeuge und Anhänger müssen mit paarweise montierte Blinker an Vorder- und Rückseite haben. Die vorderen Blinker dürfen ersatzweise "am vorderen Teil der beiden Längsseiten angebracht sein." Sind die vorderen und hinteren Blinker mehr als 6m (68,97 mm, 37,5 mm) voneinander entfernt, sind zusätzliche Blinker an den Längsseiten vorgeschrieben, bei LKW und Aufliegern statt dessen zusätzliche Blinker im vorderen Drittel des Fahrzeugs. Die Blinkfrequenz ist mit 1,5 Hz +/- 0,5 Hz für hell-dunkel-Wechsel vorgeschrieben, d.h. der Blinker leuchtet 30-60 mal in der Minute. Die Blinker jeder Seite müssen gleichzeitig blinken. Schulbusse müssen hinten zusätzliche Blinker an den äußersten oberen Ecken haben.

Die Blinker müssen als Warnblinker so schaltbar sein, dass alle Blinker gleichzeitig blinken.

Nebelscheinwerfer und Nebelschlussleuchten (§§ 52, 53d):

Kraftfahrzeuge dürfen außerdem 2 Nebelscheinwerfer haben, die nicht höher als das Abblendlicht montiert sein dürfen. Auch ein Suchscheinwerfer ist erlaubt, hierfür gibt es keine weiteren Vorschriften zur Montage.

Fahrzeuge, die schneller als 60 km/h fahren können, müssen eine oder zwei Nebelschlussleuchten haben. Sie müssen zwischen 250 mm (2,87 mm, 1,56 mm) und 1000mm (11,49 mm, 6,25 mm) hoch montiert sein und mindestens 100 mm (1,15 mm, 0,63 mm) von den Bremslichtern entfernt sein. Ist nur eine Schlussleuchte montiert, muss sie links der Mitte sitzen. Nebelschlussleuchten dürfen nur leuchten, wenn Abblendlicht, Fernlicht, Nebelscheinwerfer oder eine Kombination davon leuchtet.

Zusätzliche Leuchten (§52):

Blaulicht ist zulässig bei Kraftfahrzeugen des BOS (Behörden und Organisationen mit Sicherheitsfunktion), also Polizei inkl. Feldjäger, Bundespolizei, Zoll etc., Feuerwehr, Katastrophenschutz, Rettungsdienst, aber auch für "Unfallhilfswagen öffentlicher Verkehrsbetriebe mit spurgeführten Fahrzeugen, einschließlich Oberleitungsbussen".

Gelblicht ist zulässig bei Fahrzeugen für Straßenbau, Reinigung, Müllabfuhr, Fahrzeuge der Straßen- und Autobahnmeistereien, Pannenhilfsfahrzeuge und Schwerlast- und Großraumtransporter sowie deren Begleitfahrzeuge.

Außerdem sind Arbeitsschweinwerfer erlaubt, die allerdings während der Fahrt nur eingeschaltet sein dürfen, wenn die Fahrt zum Arbeitsvorgang gehört - z.B. Kehrmaschinen, die beim Fahren fegen.

Rückfahrscheinwerfer (§52a)

Kraftfahrzeuge müssen, Anhänger dürfen Rückfahrscheinwerfer haben. Die leuchtenden Fläche muss zwischen 250 mm (2,87 mm, 1,56 mm) und 1200 mm (13,79 mm, 7,5 mm) über der Fahrbahn liegen.

Weitere Beleuchtungsvorschriften (§§ 53b, 53c, 54a):

Anbaugeräte, die seitlich mehr als 400 mm (4,6 mm, 2,5 mm) oder nach hinten mehr als 1000mm (11,49 mm, 6,25 mm) über die Fahrzeugbeleuchtung hinausragen, müssen mit einer zusätzlichen Schlussleuchte beleuchtet werden. Diese darf nicht mehr als 1500 mm (17,24 mm, 9,38 mm) über der Fahrbahn montiert sein.

Hebebühnen an LKW müssen mit gelben Blinkleuchten gesichert sein, die in Arbeitsstellung an den beiden hinteren Ecken sitzen und nach hinten wirken.

Fahrzeuge von Bundeswehr, Bundespolizei, Polizei und Katastrophenschutz dürfen zusätzlich mit Tarnleuchten ausgestattet sein, die nur leuchte dürfen, wenn die übrige Fahrzeugbeleuchtung ausgeschaltet ist.

Busse müssen mit einer Innenbeleuchtung ausgestattet sein, die die Sicht des Fahrers nicht beeinträchtigt. Die Ein- und Ausstiegsbereiche müssen bei geöffneter Tür ausreichend beleuchtet sein.

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Im letzteren Fall hilft nur eine mehr oder weniger genaue Vorstellung dessen, wie das Modell mal aussehen soll und wie hell es leuchten soll. Manchmal entstehen die besten Ideen auch erst beim Bau.

Beleuchtungsmittel

In Frage kommen prinzipiell außer LEDs] auch Glühlampen, die jedoch durch ihren deutlich höheren Strombedarf, ihre höhere Wärmeentwicklung und ihre Neigung, durchzubrennen, in der Praxis kaum noch eine Rolle spielen. Daher beschränkt sich die weitere Beschreibung auf LEDs als Leuchtmittel.

Bei den LEDs unterscheidet man die klassisch bedrahtete LED und die SMD LED. Die SMD LED hat keine fertig angegossenen Drähte, sondern ist dafür gedacht, direkt auf eine Platine gelötet zu werden. Hierbei kann gegenüber der bedrahteten LED ein deutlich dünnerer und isolierter Lackdraht verwendet werden. Dadurch erfordern SMD LEDs aber auch einiges mehr an Übung, um sie sauber verlötet zu bekommen. An Stellen, an denen aus Platzgründen keine LEDs verbaut werden können, besteht die Möglichkeit, das Licht von einer entfernt eingebauten LED per Glasfaserkabel (auch bekannt als Lichtleitfaser, LWL, etc.) "anzuliefern".

Folgende standardisierte SMD-LED-Größen habe ich gefunden:

0201 0,3 x 0,6 mm

0402 0,5 x 1,0 mm

0603 0,8 x 1,6 mm

0805 1,25 x 2,0 mm

1206 1,5 x 3,2 mm

1210 2,7 x 3,2 mm

PLCC2 2,8 x 3,2 mm

Die Baugröße 0402 scheint derzeit noch sehr schwer zu bekommen zu sein, für die Baugröße 0201 konnte ich gar keine Bezugsquelle finden. (Stand 05/08)

Manchmal eignen sich auch normal bedrahtete LEDs, gerade dann, wenn besonders große Beleuchtungseinrichtungen wie LKW-Scheinwerfer nachgebildet werden sollen. Diese sind üblich in verschiedenen Bauformen, am weitesten verbreitet sind runde LEDs in 1, 3, 5, 8 oder 10 mm Durchmesser. Diese LEDs lassen sich in gewissen Grenzen auch auf das nötige Maß verkleinern, z.B. mit einer Feile.

Stromversorgung

Zur Stromversorgung sei als erstes gesagt, dass eine LED kein Ohmscher Widerstand ist. Wird eine LED direkt an eine Spannungsversorgung angeschlossen, wird sie in aller Regel zerstört. Verhindern lässt sich das durch einen oder mehrere Widerstände. Bessere Ergebnisse liefern Konstantstromquellen, deren Einsatz aber in CS-Fahrzeugen aus Platzgründen kaum praktikabel ist. Auch treten Spannungsschwankungen nach oben, deren Abfangen ein großer Vorteil der Konstantstromquelle ist, bei Akkus praktisch nicht auf.

Zu jeder LED ist eine Maximalstrom angegeben, der nicht überschritten werden darf sowie die Nennspannung, die an der LED abfällt. Der zur Einhaltung dieses Maximalstroms notwendige Widerstand berechnet sich nach dem Ohmschen Gesetz aus der Spannungsdifferenz zwischen angelegter Akkuspannung zum Spannungsabfall der LED und dem Maximalstrom. Dazu zieht man den angegebenen Spannungsabfall der LED von der angelegten Spannung ab und teilt man diesen Wert in Volt (V) durch den Maximalstrom in Ampère (A). Da dieser üblicherweise in Milliampère (mA) angegeben wird, nicht vergessen durch 1000 zu teilen. Mit diesem Maximalstrom beschickt leuchten LEDs in der Regel sehr hell. Daher sollte der Widerstand normalerweise deutlich größer gewählt werden, das verringert die Helligkeit auf realistischere Werte und schon gleichzeitig den Akku. Zum testen und festlegen der Helligkeit bietet sich ein einstellbarer Widerstand (Trim-Poti) an, angeklemmt z.B. mittels Krokodilklemmen-Kabel.

Zu beachten sind ferner die verschiedenen Spannungen, mit denen LEDs betrieben werden. Eine gebräuchliche Spannung in CS-Fahrzeugen ist 2,4V, das ist für die meisten LEDs völlig ausreichend. Lediglich weiße LEDs können mit dieser Spannung nicht betrieben werden, sie benötigen meist mindestens 3V. Dafür wird ein Spannungswandler benötigt.

Ansteuerung

Die Ansteuerung der einzelnen Funktionen kann recht einfach, aber auch beliebig komplex gestaltet werden.

Die normale Fahrbeleuchtung (Scheinwerfer und Rücklichter) kann einfach an den Hauptschalter des Modells oder auch mit der Stromversorgung des Motors gekoppelt werden. Weitere Steuerelektronik ist dann nicht nötig, nur der erwähnte Spannungswandler für weiße LEDs muss verbaut werden.

Für alles, was blinken und/oder bei bestimmten Ereignissen aktiv werden soll, gibt es diverse Steuerelektroniken, z.B. Bausteine zum Anschluss von Blaulichtern, Frontblitzern, Blinkern, Bremslichtern etc. Einige davon haben zusätzlich auch Spannungswandler für Scheinwerfer an Bord.

Der Übergang von einem einfachen Baustein zur prozessorbasierten Platine ist dabei zumindest in der Funktionsvielfalt fließend. Die Königslösung ist natürlich die Ansteuerung aller Beleuchtung und evtl. auch des Motors mit einem programmierten Mikroprozessor. Alle diese Steuerungsvarianten können mit verschiedenen Methoden ferngesteuert werden, z.B. InfraCar, DC-Car oder Funkempfänger.

Einbau der LEDs

Nachdem nun festgelegt ist, welche Beleuchtungseinrichtung nachgebildet werden sollen und wo sie angebaut weden sollen, geht es an die Montage.

SMD-LEDs

Zunächst einmal können LEDs von außen oder von innen angebracht werden. Für eine Montage von außen sind nur 2 winzige Löcher zur Durchführung der Anschlussdrähte nötig, während bei Innenmontage ein Loch von der Größe der gesamten LED hergestellt werden muss. Diesen Mehraufwand belohnt aber in aller Regel eine deutlich bessere Optik, da bei Außenmontage normalerweise die Lötpads recht deutlich sichtbar sind. Außerdem lassen sich mit innen montierten LEDs durch entsprechende Wahl des Lochdurchmessers auch Leuchten nachbilden, die kleiner sind als die Leuchtfläche der LED. In jedem Fall muss bei Innenmontage dafür gesorgt werden, dass die LED nicht außerhalb der vorgesehenen Fläche durch den Kunststoff leuchtet. Dafür sollte etwas schwarze Farbe oder Alufolie gut geeignet sein.

Zur Klebstoffwahl fehlt mir noch die Erfahrung, der übliche stark lösungsmittelhaltige Plastikklebstoff dürfte hier eher schlecht geeignet sein, da er auch den Leuchtkörper der LED anlöst. Besser ist hier ein Klebstoff, der tatsächlich selbst klebt, statt die zu klebenden Kunststoffteile anzulösen und zu verschmelzen. Nach Bedrahtung kann die LED dann mit einer kleinen Menge des passenden Klebers befestigt werden.

bedrahtete LEDs

Fertig bedrahtete LEDs eignen sich vor allem, wenn große LKW-Scheinwerfer aus ihren Montageorten entfernt werden und komplett durch zurechtgefeilte LEDs ersetzt werden sollen oder wenn im Innern des Fahrzeugs eine zentrale LED das Licht produziert und dieses dann per Lichtleiter nach außen geführt wird. Dafür wird die LED bei Bedarf passend in Form gefeilt, Drähte für die Verkabelung im Fahrzeug an die Drahtenden der LED angelötet, die Drahtenden ggf. entsprechend gekürzt und die LED dann an der passenden Stelle befestigt. Diese Leuchtkörper sind in der Regel so groß, dass ein leichtes seitliches Anlösen durch Plastikkleber keinen Einfluss auf die Leuchteigenschaften haben sollte.

Anschluss

Nach dem Einbau der LEDs werden diese entsprechend den eigenen Vorstellungen und Montageanleitungen der evtl. eingesetzten Schaltungen an die Steuereinheiten angelötet.

Zum Anschluss kann man Kupferlackdraht oder normal isolierte Litze verwenden. Lackdraht hat den Vorteil, deutlich dünner zu sein, außerdem verbrennt der isolierende Lack beim Löten ganz von alleine, so dass ich mir hier nicht die Mühe machen muss, den Draht vorher abzuisolieren. Lackdraht gibt es wie Litze in verschiedenen Farben, so dass die Markierung verschiedener Funktionen problemlos möglich ist.

An ganz heiklen Stellen kann man auch Silberleitlack verwendet werden. Das ist tatsächlich ein Lack, der Strom leitet. Dieser kann hauchdünn aufgetragen und überlackiert werden, danach ist die "Leitung" praktisch unsichtbar.