12 V Lichtfanganlage mit Kaltkathodenfluoreszenzlampen

Bau einer einfachen aber effektiven Lichtfanganlage
 

Text + Fotos: Dr. Steffen Schmidt

Abbildung 1: 12 Volt Lichtfanganlage mit Kaltkathodenfluoreszenzlampen (CCFL)
 

Im Folgenden beschreibe ich den Aufbau einer 12 Volt Lichtfanganlage, welche wahlweise über den Zigarettenanzünder/Bordnetzstecker eines PKW (bzw. externe 12 Volt Batterie = Bleiakku) oder alternativ über die Netzspannung mittels eines Netzteils gespeist werden kann.

Bevor ich den Aufbau schildere, möchte ich darauf hinweisen, dass ich für die von mir eingesetzten Produkte keine Empfehlung abgeben möchte. Es ist durchaus denkbar, dass ich bessere/kostengünstigere Produkte bei meiner Suche schlicht übersehen habe.

Zunächst zu einigen technischen Rahmenbedingungen

Wenn wir die große Anzahl an Einflussfaktoren für erfolgreichen Lichtfang rein auf die technischen Aspekte der Lichtfanganlage reduzieren dürften, dann blieben im Wesentlichen die folgenden Faktoren übrig:

 

· Lichtfarbe (Lichtspektrum)

· Lichtintensität (Beleuchtungsstärke)

· Energiebedarf (Stromverbrauch) und Handhabbarkeit

 

Obwohl die Frage nach der „anziehendsten“ Lichtfarbe (Wellenlänge) bzw. die „beste“ Kombination von Lichtfarben steinalt ist, ist zumindest nach meinem Stand des Wissens noch keine 100% Antwort verfügbar. Deshalb gehe ich zuerst auf die relativ eindeutigen Faktoren Energiebedarf und Handhabbarkeit ein.

Aus meiner Sicht wäre eine Anlage ideal, die sich sehr flexibel auf die verfügbare Energiequelle anpassen lässt. Ist eine stationäre Stromnetzquelle oder ein Generator verfügbar, dann darf die Anlage ruhig 50 oder 100 Watt "verbrauchen", wenn damit die „feindlichen“ Lichtquellen (Straßen- oder Gebäudebeleuchtung etc.) übertrumpft werden können. Hat man hingegen einen Bleiakku mit 7.2 Ah (bzw. 12 Ah, 16 Ah oder 20 Ah) als noch gut transportable Energiequelle (der 20 Ah Akku wiegt um die 6 kg) zur Hand, dann ist die Leistungsaufnahme der Leuchtanlage bereits sehr eingeschränkt. Als Faustregel gilt, dass Bleiakkus nicht mehr als bis ca. 50% ihrer maximalen Kapazität entladen werden sollten, es sei denn, man nimmt eine schnelle und bleibende Schädigung des Akkus in Kauf. Für einen Bleiakku mit einer maximalen Kapazität von 12 Ah (Amperestunden) bedeutet dies, dass man nicht mehr als 6 Ah entnehmen sollte. Will man 5 Stunden mit einem derartigen Gerät eine 12 Volt Lichtfanganlage betreiben, ergibt sich folgende Rechnung: 6 Ah / 5 h = 1.2 A/h, und wegen 1.2 A/h x 12 V = 14.4 Watt/h. Die Lichtfanganlage darf also inklusive aller Verluste (Vorschaltgeräte, Kabel, etc.) insgesamt nicht mehr als eben diese 14.4 Watt konsumieren. Beim 20 Ah Akku ergeben sich bei 5 Stunden Lichtfang entsprechend 24 Watt.

Auf ähnliche Zahlen kommt man bei der Verwendung des KFZ-Bordnetzes (Zigarettenanzünder). Die in KFZ verbauten Akkus sind zwar typischerweise 50 Ah – 120 Ah, aber davon sollte man ebenfalls nicht mehr als höchstens 10 Ah entnehmen, da man oft den Ladezustand nicht genau kennt. Halten wir fest, dass die Lichtfanganlage idealerweise in kleinen Stufen von beginnend bei ca. 9 Watt Leistungsaufnahme bis ca. 50 Watt Leistungsaufnahme variabel sein sollte. Dies ist nur realisierbar, wenn man Leuchtmittel mit vergleichsweise geringer Einzelleistung (z.B. LEDs oder, wie hier verwendet, CCFLs) kombiniert. Die Wahl fällt auf Kaltkathodenfluoreszenzlampen (CCFL), da diese zumindest derzeit noch sehr viel kostengünstiger sind als entsprechende LEDs, insbesondere im Bereich UVA 368 nm ("Schwarzlicht").

Was sind CCFLs und welche Eigenschaften besitzen sie?

Kaltkathodenfluoreszenzlampen (auch Leuchtröhre genannt) sind genau wie Leuchtstoffröhren Niederdruck-Gasentladungslampen (Quecksilberdampflampen!), deren „Farbe“ durch die Beschichtung der Kolbeninnenseite mit einem fluoreszierenden Material erreicht wird. Unbeschichtet geben sie nur UVA Strahlung ("Schwarzlicht") ab. Die CCFL zeichnen sich typischerweise durch extrem dünne Kolben (ca. 2-3 Millimeter im Durchmesser) aus, die jedoch zum Schutz in einer Kunststoffhülle eingelegt sind. Die dünnen Kolben erlauben sehr hohe Lichtdichten um ca. 15000-30000 Candela/m². Es gibt viele Hersteller und Bauformen, wobei ich mich auf die für „PC-Bastler“ geläufigen Versionen beschränken werde. In diesem Fall findet man typischerweise CCFLs mit 10 cm Länge oder mit 30 cm Länge in den Farben UV (368 nm), BLAU (460 nm), GRÜN (528 nm), ROT (620 nm) und WEISS (Lichtmischung). Viele weitere Farben sind ebenfalls durch Mischung der Beschichtung oder spezielle Entladegase/Beschichtungen erreichbar.

Zum Betrieb einer CCFL ist ein sogenannter Inverter (ähnlich dem Vorschaltgerät bei Leuchtstoffröhren) erforderlich. Dieser wandelt die 12 Volt Gleichspannung in eine Hochspannung um. Genau wie bei Leuchtstoffröhren (Heißkathodenröhren) verursacht das Vorschaltgerät (hier der Inverter) einen Verlust, der abhängig von der betriebenen Röhrenkonfiguration ist. Anbei zeige ich die Leistungsaufnahme verschiedener Konfigurationen bei exakt 12 Volt Gleichspannung:

Einfachinverter (nur eine CCFL kann betrieben werden) mit einer 10 cm CCFL:
 

---> 290 mA bis 300 mA (je nach Farbe), ca. 1 Watt „Lichtleistung“ bei einer Aufnahme
von 3.5 – 3.6 Watt

Einfachinverter (nur eine CCFL kann betrieben werden) mit einer 30 cm CCFL:
 

--> 470 mA bis 490 mA (je nach Farbe), ca. 3 Watt „Lichtleistung“ bei einer Aufnahme
von 5.6 – 5.9 Watt

Doppelinverter (immer zwei CCFL gleicher Länge werden betrieben) mit zwei 10 cm CCFL:
 

--> 430 mA bis 450 mA (je nach Farbe), ca. 2 Watt „Lichtleistung“ bei einer Aufnahme
von 5.1 – 5.4 Watt

Doppelinverter (immer zwei CCFL gleicher Länge werden betrieben) mit zwei 30 cm CCFL:
 

--> 690 mA bis 710 mA (je nach Farbe), ca. 6 Watt „Lichtleistung“ bei einer Aufnahme
von 8.3 – 8.5 Watt

Da die 30 cm CCFL ziemlich genau die dreifache Lichtausbeute der 10 cm CCFL liefert, sind Doppelinverter mit zwei 30 cm CCFLs offenbar am effizientesten (ca. 6 Watt „Lichtleistung“ bei einer Aufnahme von ca. 8.4 Watt). Die Farben sind hierbei frei kombinierbar, nur die Längen der eingesetzten CCFLs müssen identisch sein.

Hinweis: Doppelinverter sollten stets nur dann betrieben werden, wenn auch wirklich zwei Röhren angeschlossen sind!
 

Ein besonders interessanter Aspekt der CCFL Leuchtanlage ist die Möglichkeit, sowohl die Stromaufnahme (und damit den Verbrauch) als auch die Lichtzusammensetzung sehr variabel zu gestalten. Wenn man mit einem kleinen Akku (etwa 7.2 Ah) unterwegs ist, kann man 2 der 30 cm CCFLs inklusive Doppelinverter ca. 5 Stunden betreiben (0.7 Ampere * 5 Stunden = 3.5 Ah ~ 50% der max. Kapazität von 7.2 Ah). Die „Lichtleistung“ ist dabei etwa 6 Watt. Mit einer Autobatterie oder einem 20 Ah Bleiakku stehen 10 Ah zur Verfügung, was bedeutet, dass man 6 der 30 cm CCFLs (je zwei an einem Doppelinverter!) für knapp 5 Stunden bei einer „Lichtleistung“ von ca. 18 Watt betreiben kann. Zuhause oder mit einem Generator betreibe ich 12-16 Röhren bei einem Stromverbrauch von 50-59 Watt und einer „Lichtleistung“ von 36-48 Watt. Wer sich nicht scheut, zwei 20 Ah Akkus (ca. 12 kg) zu schleppen, kann 12 Röhren für 5 Stunden betreiben, das ist -von Generatoren abgesehenwohl das transportable Maximum…

Hinweis: Die Abschätzungen zur Betriebsdauer bei einem gegebenem Akku sind "akkufreundlich". Ich lese hin und wieder (auch bei Herstellern von kommerziellen Leuchtanlagen) Angaben zur Betriebsdauer, die alles andere als akkufreundlich sind und zum Teil nahe am Tatbestand der vorsätzlichen Täuschung des Kunden liegen. Wer es nicht glaubt möge sich die entsprechenden Datenblätter der Akku-Hersteller ansehen (die findet man idR alle im Netz!), da wird sich so mancher "Akkuschänder" wundern...
 

Zur Wahl der Lichtzusammensetzung

Als besonders anziehend haben sich die UV (368 nm) Röhren erwiesen. Da diese Röhren kaum sichtbares Licht emittieren (ein wenig Violett ist erkennbar und bei Verwendung eines fluoreszierenden Stoffs erhält man auch das typische Blau, welches auch gewöhnliche Schwarzlichtlampen erzeugen) sind sie gerade im „Außeneinsatz“ recht unauffällig. Allerdings benötigt man dann eine gute Arbeitslampe, und man wird die Tiere gerade in
einer richtig dunklen mondlosen Nacht nicht anfliegen sehen. Aus diesem Grunde ist es hilfreich, die UV Röhren mit weiteren Röhren geeignet zu kombinieren. Nach meiner diesjährigen Erfahrung ist GRÜN (528 nm) und teilweise auch BLAU (460 nm) ebenfalls anziehend und das Licht dieser Röhren ist hell genug, um anfliegende Tiere wenigstens einige Meter weit zu erkennen. Die WEISSE Röhre ist als Arbeitslicht optimal, da diese besonders hell ist, aber der Anflug ist mit dieser Röhre schwächer als mit UV+GRÜN oder UV+BLAU (meiner Erfahrung nach zumindest). Hier kann aber jeder seine eigene optimale Kombination erproben und das individuell gesehen erfolgreichste Setup entwickeln. Es kann alles Zufall sein, aber mit GRÜN und BLAU habe ich zumindest mehr Weibchen an der Lampe beobachten können als mit reinen UV Setups. Allerdings ist der Vergleich nicht als saubere Studie zu verstehen, da ich die verschiedenen Kombinationen ja nicht unter exakt identischen Bedingungen durchführen kann (wie auch? Ich kann ja nicht am selben Ort zur selben Zeit am selben Datum 5 Anlagen aufbauen, ohne dass diese sich gegenseitig beeinflussen…). Folgende Kombinationen habe ich ausprobiert und für gut befunden:

Die rot markierten Fälle verwende ich gern für den Außeneinsatz (ohne Generator) und die grünen verwende ich zu Hause.
 

Bastelanleitung

Ich verwende bisher ausschließlich die 4in1 Sets der Marke Sharkoon, welche zum Preis von
ca. 14 Euro 4 CCFLs der Länge 30 cm plus 2 Doppelinverter und zwei Kabel mit Schalter
beinhalten. Das, was man in so einem Set geliefert bekommt, habe ich mal als Fotoserie
beigefügt:

Abbildung 2: Ein "halbes 4in1 Set", bestehend aus 2 CCFL 30 cm, dem Inverter (schwarze Box in der Mitte), sowie Kabel mit Schalter, 4pin "Molex" Stecker und 4pin "Molex" Kupplung zum Durchschleifen.
 
Abbildung 3: Detail einer CCFL - die dünne hier "weisse" Röhre ist die eigentliche Lampe mit einem Durchmesser von ca. 2-3 mm, welche in einer Schutzhülle mit einem Durchmesser von ca. 1 cm eingelegt wurde. Die Enden sind durch Kunststoffwürfel vergossen. Die Kabel von der CCFL zum Inverter (weisse Kabel) sind fix angebracht und dürfen NICHT(!!!) einfach so verlängert werden (Hochspannung).
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Abbildung 4: Der mitgelieferte "Kabelsalat". Achtung: Zum Inverter geht ein rotes und ein schwarzes Kabel. Startet man aber am Inverter und folgt dem roten Kabel, so erreicht man den Schalter und, siehe da, nach dem Schalter ist das vormals rote Kabel nun gelb! Das ist gefährlich, denn rot ist in den meisten Fällen, z.B. bei allen mir bekannten Bleiakkus, der "Plus-Pol". Hier ist dies am Inverter selbst auch der Fall, allerdings wird das hier gezeigte Set eigentlich zur Beleuchtung eines Computergehäuses angeboten, und entsprechend sind die Kabel und die Stecker auf die Konvention in PC-Netzteilen angepasst. Wer die mitgelieferte Stecker-Kabel-Schalter Konstruktion nicht verweden möchte, muss das rote Kabel AM INVERTER mit dem Plus-Pol der 12 Volt Batterie verbinden und das schwarze mit dem Minuspol - fertig. Wer den (qualitativ recht überschaubaren) Kabelsalat verwenden möchte, muss anders vorgehen, z.B. wie in der folgenden Bilderserie dargestellt.
 
Abbildung 5: Dieses Teil nennt sich 4pin "Molex" Stecker. Man erkennt, dass das gelbe Kabel, welches vom Schalter kommt, auch im Stecker auf "gelb" (+ 12V) geklemmt ist. Gleiches gilt für das schwarze Kabel (-). DIe beiden Kabel rechts am Stecker (schwarz und rot) sind blinde Kabel, die für unsere Zwecke überhaupt nicht notwendig sind. Wer will, kann sie abschneiden. Vom Stecker aus gehen 4 weitere Kabel weg (ganz links gelb, schwarz, schwarz und rot). Diese führen zur 4pin "Molex" Kupplung. (SIehe auch Abbildung 3). Wozu das ganze? Das sehen wir im nächsten Bild.
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Abbildung 6: Die Kupplung (etwa Bildmitte unteres Drittel) ermöglicht es, einen weiteren Kabelbaum für 2 weitere CCFLs anzuschließen, und zwar ganz ohne Bastelaufwand! Die Anlage kann also einfach durch Anstöpsen eines Steckers um 2 weitere Lampen vergrößert werden und das ganze beliebig oft. Allerdings macht es Sinn, bei einem der gelieferten Kabelbäume die Kupplung abzuschneiden, denn die kann man ja prima so verwenden:
 
Abbildung 7: Die abgeschnittene Kupplung verbindet man mit einem doppeladrigen Kabel mit möglichst großen Querschnitten (Verlustreduktion!). Üblicherweise sind doppeladrige Kabel farbilch gekennzeichnet. Hier ist es z.B. so, dass eines der Kabel einen roten Streifen hat. Dieses verbinde ich mit dem gelben Kabel an der Kupplung, das andere mit dem schwarzen Kabel. Am freien Kabelende habe ich dann (farblich passend) eine rote und einen schwarze Klemme geschraubt, die mit dem Plus-Pol (rote Klemme) und dem Minus-Pol (schwarze Klemme) der Batterie verbunden werden muss. Dann sind wir von der Elektrik her auch schon fertig! Wer das ganze mit dem Zigarettenanzünder verbinden möchte muss einfach anstelle der Klemmen einen Zigarettenanzünderstecker anstöpseln. Kosten bis jetzt: 14 Euro für ein 4in1 Set plus Kosten für das Kabel und die Klemmen (ca. 10 Euro, ich hatte das Zeug noch rumliegen...)
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Abbildung 8: Die "misshandelte" Kupplung und die beiden Klemmen - sichtbar ist auch der rote Streifen am Kabel. Und dann?
 
Abbildung 9: Nun, dann kann man eigentlich Leuchten. Ich hab mir aus dem Baumarkt 6cm breite Holzleisten geholt und zu einer Art Rahmen verschraubt. In die Innenwände hab ich kleine Haken in die Ober- und unterseite gedreht und die CCFL Röhren über Gummibänder eingespannt. Das Ganze hab ich dann mit Fliegengitter von beiden Seiten dicht gemacht und und auf meinen Campingtisch gestellt. Hier sieht man eine Konfiguration mit 4 UVA (368 nm) Röhren und zwei grünen (528 nm) Röhren am Abend.
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Abbildung 10: Hier sinds 4 UVA sowie eine grüne und eine blaue (460 nm) bei Nacht. Mann kann auf diesem Bild nur eine "Mischfarbe" erkennen, weil mein Knipser ein billiger Müll ist...
 
Abbildung 11: Und hier sinds 8 UVA plus 2 grüne und zwei blaue Röhren, ebenfalls am Abend. Auf der Terrasse brennt eine 100 Watt Glühbirne und über der 12 Volt Anlage hängt eine 105 Watt Energiesparlampe (!!!), die ebenfalls nur UVA (also 350-390 nm) abgibt.
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