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Tutorial: Lichtschwert im Eigenbau
#1
Die Faszination von Star Wars, Jedis und Lichtschwerter ist bei uns Lichtmalern ja auch nicht ganz unbekannt, daher möchte ich euch zeigen wie man einen sehr einfaches und sehr effektives Lichtschwert selber bauen kann.

Zu aller erst, was braucht man?
   

* Ein Plexiglas Rohr mit 21mm Innendurchmesser, Außendurchmesser ist variable, aber 25mm ist hier typisch.
* Zellophan Geschenkfolie (die klare Folie, die etwas silbern auf der Rolle schimmert)
* Spiegelfolie
* eine High Power LED, ich benutze hier eine 4 Chip 5 Watt LED
* eine Fokusier-Linse die den LED Lichtkegel auf 10° fokusiert
* ein Step Down Spannungsregler mit konstanter Spannung und Stromstärke Regelung
   Meistens findet man diese mit einem Potentiometer (blauer Kasten) darauf, bei diesen kann man die Spannung regeln
   wir brauchen aber die mit zwei Potentiometern, der zweite ist zur Regelung der Stromstärke.
* einen Schalter
* Drähte
* eine Stromquelle (ich benutze hier 6 AAA Batterien)
* Ein Lötkolben
* Ein Multimeter


Die Elektronik

Da wir eine Spannungsregler benutzen bei dem man auch die Stromstärke regeln kann, benötigen wir keinen Widerstand wie oft bei LEDs zu finden ist. Hier wird kein Widerstand benutzt weil im Grunde ein Widerstand für High Power LEDs sehr ungeeignet ist. Der Widerstand muss sehr viel Watt aufnehmen, wodurch er heiß werden kann und außerdem einen großen Teil des Stroms verschwendet. Bei einem Spannungsregler haben wir eine Effektivität von über 90%.

Zuerst benutzen wir ein Multimeter um die Spannung des Spannungsreglers einzustellen. Hier schließen wir den Spannungsregler erst mal an die Stromquelle an und benutzen den Potentiometer am nächsten zum Eingang (links in den Bildern) dazu, die Spannung einzustellen.
   

Nun stecken wir das Plus-Kabel des Multimeters auf den geschützten Eingang des Multimeters. Zu erkennen an der Beschriftung, meistens steht darunter 10A. Dies muss gemacht werden, weil wir als nächstes die Stromstärke messen wollen, und der normale Eingang des Multimeters nur sehr niedrige Stromstärken aus hält. Um den Potentiometer nicht zu beschädigen benutzt man zur Messung von Stromstärken immer den geschützten Eingang.
Sobald man die Stecker verbinden und an den Spannungsregler anschließt sieht man das die LED des Spannungsreglers von grün auf rot wechselt. Dies bedeutet, das der Spannungsregler nun eine konstante Stromstärke ausgibt.
Mit dem Potentiometer nahe des Ausgang (rechts in den Bildern) stellt man nun die Spannung gemäß der Angaben für die benutze LED ein.
   

Ich benutze hier eine rote LED mit 4 Chips, die 4V und 700mA benötigt. Zu finden sind diese Angaben üblicherweise im Datenblatt der LED oder auch in der Beschreibung des Händlers.

Nun stellen wir den Multimeter wieder zurück auf Spannungsmessung und stecken das Kabel zurück auf den normalen Eingang. Für das fine-Tuning muss nun die LED an den Spannungsregler angeschlossen werden, und die Spannung nachgeregelt werden. Wird die LED angeschlossen, so sinkt die Spannung ein wenig ab, was wir wieder ausgleichen, die Spannung wurde vorher eingestellt, damit die LED beim ersten Einschalten nicht beschädigt wird.
Mit dem Potentiometer nahe dem Eingang (links in den Bildern) stellen wir nun die Spannung wieder auf den Wert aus dem Datenblatt.
Hier lässt sich nun auch noch ein wenig die Helligkeit einstellen. Die Angaben auf den Datenblatt entsprechen den üblichen optimalen Werten, wenn man möchte kann man die LED aber auch mit mehr oder weniger Spannung betreiben. Hier sollte man allerdings aufpassen das die LED nicht zu heiß wird. Da ich nicht plane einen Kühlkörper zu benutzen stelle ich die Spannung so ein, das ich die LED auf die Fingerspitze legen kann, ohne das es mir nach 5 Sekunden zu heiß wird. Der Unterschied zwischen heiß werden und kühl bleiben kann durchaus nur 0.1V betragen, ohne das man einen nennenswerten Unterschied in der Helligkeit erkennt. Daher ist es hier sowieso am besten die Spannung etwas niedriger einzustellen, was die Lebenszeit der LED noch verlängert.
   

Nun verlöten wir noch die Komponenten, und die Elektronik ist auch schon erledigt.
Dazu lötet man die LED an den Ausgang des Spannungsreglers. Der Schalter wird zwischen den Pluspol und dem positiven Eingang des Spannungsreglers gesetzt. Der Schalter wird direkt an die Stromquelle gesetzt, da der Spannungsregler auch ohne das die LED eingeschaltet ist Strom verbrauchen würde. Der Minus-Pol kann dann direkt an den Eingang des Spannungsreglers gelötet werden.

Der Griff

Das ganze wird dann in ein geeignetes Gehäuse eingebaut, und die Linse auf die LED gesteckt. Je nach dem wie fest die Linse auf der LED sitzt, muss man diese evtl. noch befestigen. Entweder man besorgt sich dafür winzige Schrauben oder benutzt Sekundenkleber. Bei Kleber muss man allerdings darauf achten ob das Plastik aus dem die Linse besteht von den Dämpfen des Kleber angegriffen wird. Am besten testet man dies mit einer Ersatz-Linse erst mal (die Linsen sind nicht sehr teuer).
   

Ich habe für meine Griff ein selbst erstelltes Model aus dem 3D Drucker benutzt, es werden sich aber sicher auch andere geeignete Methoden möglich sein (wie z.B. PVC Rohre).

Die "Klinge"

Für die Klinge benutzen wir hier ein Plexiglas-Rohr. Plexiglas ist sehr günstig und einfach zu beschaffen, und für Lightpainting Zwecke auch vollkommen ausreichend. Will man sein Lichtschwert auch zum duellieren benutzen sollte man ein Rohr aus Polycarbonat benutzen, dies ist sehr viel Stabiler und splittert nicht gleich, wenn es einen Stoß bekommt.

Wenn man das Rohr nun einfach an die LED hält wird das Rohr zwar von innen beleuchtet, und man sieht ein schwaches glühen, aber dies ist so erst mal so schwach, das man damit nicht viel anfangen kann. Der Clou ist hier die Cellophan Folie! Es gibt ganze Gruppen die sich mit dem "perfekten" Lichtschwert beschäftigt haben, und Cellophan Folie ist eine der am weitesten verbreiteten "Klingen". Die Folie bewirkt, das sich das Licht gleichmäßig im Rohr verteilt, in dem es einerseits das Licht im Rohr hin und her reflektiert, und zusätzlich als Diffuser wirkt. Um den Effekt zusätzlich noch zu verstärken benutzen wir ein Stück Spiegelfolie und eine Kappe am Ende der Klinge, um das Licht von dort auch wieder zurück in das Rohr zu reflektieren. Dadurch wird die Helligkeit fast noch mal verdoppelt.
   

Um die Folie in das Rohr zu bekommen schneidet man sich ein Stück von der Länge des Rohres ab. Wenn man es nun entlang der kurzen Seite aufrollt, ergibt es eine Rolle mit ca 4-5 Lagen Folie, was eine gute Dicke ist um das Licht zu verteilen. Am besten rollt man die Folie um einen Besenstiel, und führt diesen dann in das Rohr.
Hier ist ein gutes Video, das Zeigt wie man die Folie in das Rohr bekommt.

Kleiner Tip: wenn man eine Lichtverteilung ähnlich wie die Lichtschwerter in den Filmen haben möchte, dann kann man die äußerste Schicht der Folie mit einer Stahlbürste oder Schmirgelpapier rechtwinklig zur Klinge ankratzen. Hier muss man aber aufpassen das die Kratzer wirklich gerade bleiben, um den Effekt zu erlangen. Das sieht dann stärker so aus, als wenn sich innerhalb des Rohres ein glühender Kern befindet. Dies ist allerdings nur ein Effekt für das Auge, auf der Kamera oder beim Lichtpainten macht dies keinen Unterschied.

   
Sobald die Folie im Rohr ist, und von evtl. entstandenen Falten befreit ist kann man die Kappe mit der Spiegelfolie aufstecken und das Rohr auf das Gehäuse mit der LED setzen, und schon ist das Lichtschwert fertig!
Je nach dem was man als Griff benutzt müsste das Lichtschwert evtl ausbalanciert werden. Der Schwerpunkt sollte ein paar Zentimeter über den Griff sitzen, um eine optimale Balance für Schwünge und Drehungen zu haben. Bei meinem Model für den Griff ist extra ein Fach eingeplant, in dem Gewichte eingefügt werden können. Am besten benutzt man dazu Soft Blei (zu finden bei Taucherbedarf), dies sind Kissen gefüllt mit kleinen Bleikügelchen. Man kann das Kissen einfach aufschneiden und die Bleikugeln nach belieben anderweitig benutzen, da die Kugeln beschichtet sind. Die Kugeln sind auch so fein, das man sehr genau dosieren kann. Lässt sich übrigens auch bei vielen anderen Tools benutzen, wenn man ein Gegengewicht braucht, einfach in einen Zip-Lok Beuten und mit Kabelbindern fest zurren z.B. Wink

Hier ein paar Beispiele wie das ganze beim Lightpainten aussieht:

   
   

Man kann sich auch die Bilder von Eric Paré anschauen um einen Eindruck zu gewinnen was mit diesem Tool alles möglich ist. Er benutzt ein ähnliches Tool aus anderen Komponenten, der Effekt ist allerdings gleich.
 
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#2
E-Bay Suchbegriff für den Spannungsregler: "constant current step down led driver".
Dabei darauf achten, das der Spannungsregler zwei Potentiometer (blaue Kästchen mit Schraube drauf) zum einstellen gibt. Es gibt auch welche mit fest eingestellter Spannung (passt nur selten auf genau die LED die man benutzt) und welche mit drei Potentiometern (sind eigentlich zum Laden von LiPo Akkus gedacht).

Spiegelfolie findet man als "Effektfolie Spiegel" ggf. mit "selbstklebend" dabei.
Dabei darauf achten das man nicht die halb-transparente zum verspiegeln von Fenstern erwischt.

Für selbst gebaute Batteriefächer gibt es die Metallkontakte mit dem Suchbegriff "Federkontakt Batterie (AA oder AAA").

Für den Schalter, den ich benutzt habe den Suchbegriff "Druckschalter taster Selbsthemmung" benutzen.
Diese Schalter haben den Vorteil, das man ihn nur leicht drücken kann, und wenn man los lässt ist er wieder aus, oder man kann ihn etwas stärker durch drücken, und einrasten lassen, dann bleibt der Strom an, bis man den Schalter wieder betätigt. Wird "Selbsthemmung" oder "selbstsperrend" genannt.

Suchbegriff für die LEDs: "4-Chip 5W LED"
Dieser Shop führt diese LEDs durchgehend, und versendet direkt aus Deutschland. Hier finden sich auch z.B. gute Kühlkörper, wenn man die LED mit höherer Spannung betreiben will.

Suchbegriff für die Linse: "Linse Optik Reflektor Power LED"
Es gibt diese mit vielen verschiedenen Winkeln. Ich habe die 10° linse mit einem 1m langen Rohr benutzt, und das Licht verteilt sich hier sehr gut. Wenn man einen längeres Rohr benutzt muss man evtl. eine 5° Linse benutzen, damit der Lichtstrahl noch mehr gebündelt wird und auch das Ende des Rohres hell erleuchtet ist.

Zellophan Geschenkfolie gibt es eigentlich in jeden größeren Supermarkt. Achtet nur darauf das es eine transparente Folie ist, die einen silbrigen Glanz auf der Rolle hat, das ist dann Zellophan. Es gibt auch transparente Folien aus anderen Materialien, die sich nicht für unsere Zwecke eignen.

Plexiglas oder Acrylglas Rohr sollte sich recht einfach finden. Man könnte auch satiniertes Plexiglas versuchen, ich habe dies aber bisher noch nicht ausprobiert.
 
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