Schutzfunktionen moderner E-Zigaretten

Durch welche Schutzfunktionen können E-Zigaretten sicher genutzt werden?

Keine Frage, Sicherheit ist beim Dampfen eine der obersten Priorit√§ten! Schon die allerersten geregelten E-Zigaretten hatten ein Paket von Schutzfunktionen an Bord. Nat√ľrlich fokussieren die Hersteller bei ihrer Suche nach Innovationen nicht nur auf Geschmack und Dampfentwicklung, Nutzungsdauer oder Design. Vielmehr gehen sie ebenso den wichtigen Fragen der Sicherheit nach. Was hat sich in diesem Bereich bislang getan, welche Entwicklungen haben das Vapen im Laufe der Zeit noch sicherer und gleichzeitig komfortabler gemacht? Einige relevante Schutzfunktionen wollen wir in diesem Beitrag unter die Lupe nehmen!

Elektrische und mechanische Schutzfunktionen

Klassische und moderne Schutzfunktionen

Moderne Schutzfunktionen einer E-Zigarette

Klassische Schutzfunktionen einer E-Zigarette

Elektrische und mechanische Schutzfunktionen

Der absolut √ľberwiegende Teil der regul√§r in Deutschland und der gesamten Europ√§ischen Union regul√§r erh√§ltlichen E-Zigaretten ist geregelt, das hei√üt, die Ger√§te werden von einem integrierten Chipsatz √ľberwacht und gesteuert. Das betrifft auch Modelle, an denen der Nutzer selbst keine Einstellungen vornehmen kann. Viele klassische Schutzfunktionen einer E-Zigarette, die mittlerweile etablierter Standard sind, etwa die Zugzeitbegrenzung oder der Schutz vor Kurzschl√ľssen, werden √ľber den Chip reguliert. Ein solcher Chip misst beispielsweise den Widerstand am Verdampfer. Auf dem Chip ist die Information hinterlegt, welche Spannung der integrierte oder f√ľr das Ger√§t geeignete wechselbare Akku abgeben kann, ohne dass zu hohe Str√∂me flie√üen. Ist z.B. der Widerstand zu gering, gibt der Mod keine Spannung mehr ab (√úberspannungsschutz). Der Anwender einer geregelten E-Zigarette kann das Ger√§t also sicher nutzen, ohne sich √ľber das Ohmsche Gesetz Gedanken zu machen. Andere, nicht minder wichtige Schutzfunktionen sind dagegen rein mechanischer Natur. Dazu z√§hlen beispielsweise die Entgasungsl√∂cher in den Housings von Akkus, unabh√§ngig davon, ob die Ger√§te mit internen oder wechselbaren Akkuzellen betrieben werden.

Viele Schutzfunktionen werden √ľber den Chip einer E-Zigarette gesteuert.Klassische und moderne Schutzfunktionen

Die Unterscheidung, was klassisch und was modern ist, kann nat√ľrlich nicht als harter Fakt betrachtet werden. Vielmehr unterliegt die Sichtweise zeitlichen Ver√§nderungen, das ist nicht nur im Zusammenhang mit der E-Zigarette der Fall. Gleichwohl gibt es ein ganzes Paket an wichtigen und sinnvollen Schutzfunktionen, mit denen schon die ersten geregelten Devices in der Geschichte der E-Zigarette ausgestattet waren. Sie sollen hier als die klassischen Safety-Features gelten. Andere Schutzmechanismen wurden erst im Lauf der Zeit entwickelt oder wurden sogar erst mit fortschreitender technischer Entwicklung m√∂glich bzw. waren zuvor schlicht nicht relevant. Da viele Vaper mit den klassischen Schutzfunktionen vertraut sein d√ľrften, wollen wir den Fokus hier zun√§chst auf aktuellere Entwicklungen legen und dann im zweiten Teil des Textes auf die etablierten Funktionen eingehen.

Moderne Schutzfunktionen einer E-Zigarette

 

Smart Coil Protection

Der Dryburn oder Dry Hit, das Anschmoren nicht hinreichend mit Liquid ges√§ttigter Watte durch die Erhitzung der Coil, geh√∂rt zu den unangenehmsten Erfahrungen, die ein Nutzer der E-Zigarette machen kann. Mit dem iStick Pico Plus Kit pr√§sentierte der Hersteller Eleaf die All-Time Stable Technologie (AST). Sie verhindert, dass der Mod bei leerem Tank bzw. zu niedrigem F√ľllstand Spannung abgibt. Diese Smart Coil Protection ist optional zuschaltbar und wird seither in einer ganzen Reihe aktueller Eleaf-E-Zigaretten eingesetzt. Wird der AST-Modus aktiviert, feuert das Ger√§t nicht mehr, sobald zu wenig Liquid im Tank ist. √úber das Display wird eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben. Das Verfahren funktioniert bei Ger√§ten, die temperaturgesteuert arbeiten, seit jeher. Durch die Verwendung von austenitischem Stahl f√ľr die Coils bzw. das Mesh der zu den entsprechenden Sets geh√∂renden Heads ist es nun auch bei leistungsgeregelten Modi anwendbar. Eine sinnvolle Neuerung, die gerade wenig erfahrene Nutzer vor √úberraschungen bewahren kann, aber auch f√ľr alte Hasen das Dampfen noch entspannter und angenehmer gestaltet!

SmartLoad Technologie und Verpolungsschutz

Erfahrene E-Zigaretten-Nutzer wissen: Nutzt man geregelte Mods f√ľr wechselbare Akkuzellen, so ist es ‚Äď anders als bei mechanischen Ger√§ten ‚Äď entscheidend, den oder die Akkus mit der richtigen Ausrichtung der Plus- und Minuspole einzulegen. Ger√§te mit Verpolungsschutz geben einfach keine Spannung ab, sobald die Akkuzelle falsch eingesetzt wurde. Die SmartLoad Technologie, welche durch den Produzenten FreeMax erstmals in der Maxus 200W E-Zigarette eingesetzt wurde, erlaubt es auch bei geregelten Ger√§ten, Akkus in beiden Ausrichtungen einzusetzen. Das Feature bringt im Vergleich zum klassischen Verpolungsschutz zwar kein Mehr an Sicherheit, verbindet die Sicherheit jedoch mit mehr Komfort!

SMART Modi

Bei Ger√§ten, die im Variable Wattage-Modus (VW) arbeiten, kann der Anwender die Ausgangsleistung der E-Zigarette in einem bestimmten Spektrum frei w√§hlen. Nicht alle f√ľr das jeweilige Device verf√ľgbaren Verdampferk√∂pfe d√ľrfen indes auch mit der technisch gr√∂√ütm√∂glichen Leistung befeuert werden. Augenf√§llig wird das, wenn ein Produzent f√ľr ein Ger√§t sowohl Verdampferk√∂pfe f√ľr das Dampfen vom Mund zur Lunge, als auch Heads f√ľr das subohme Vapen mit direkter Lungeninhalation anbietet: Die d√ľnneren Dr√§hte, welche aufgrund ihres h√∂heren Widerstandes im MTL-Bereich Anwendung finden, k√∂nnten bei Leistungen im dreistelligen Bereich auf Dauer schlicht vergl√ľhen! Wird im Auto- oder SMART-Modus gedampft, ermittelt der Mod den Widerstand am Verdampfer automatisch und passt die Ausgangsleistung optimiert an. Voopoo setzt dieses Verfahren bei fast allen Ger√§ten j√ľngerer Generationen ein und verwendet den Smart-Modus sogar als Standard. Aktiviert man ein solches Device erstmalig, ist der Modus voreingestellt. Gerade unerfahrene Anwender, denen m√∂glicherweise nicht einmal bewusst ist, dass Verdampferk√∂pfe nur in bestimmten Leistungsspektren eingesetzt werden d√ľrfen, befeuern so einen hochohmigen MTL Head nicht versehentlich beim ersten Ausprobieren mit zu hohen Leistungen.

Die oben genannten Features fallen in den Bereich der elektronischen Schutzfunktionen einer E-Zigarette. Sie werden von einem Mikroprozessor gesteuert und k√∂nnen bei Ger√§ten zum Einsatz kommen, die von einem Chipsatz √ľberwacht werden. Die folgenden Beispiele zeigen, dass die Entwickler in den Innovationszentren der Hersteller √ľber die letzten Jahren auch im Sektor der mechanischen Schutzfunktionen nicht unt√§tig waren!

Einige Schutzfunktionen der E-Zigarette sind mechanischer Natur.

IP67 bzw. IP68 Ratings

Mitte des Jahres 2018 stellte GeekVape mit dem Modell Aegis Legend den ersten Mod vor, der nach dem ehemaligen Milit√§rstandard IP67 wasserfest, staubgesch√ľtzt und zus√§tzlich in besonderem Umfang vor St√ľrzen und St√∂√üen gesichert war. Ein derartiger Schutz wird beispielsweise durch die Polsterung oder federnde Lagerung bestimmter empfindlicher Baugruppen, oder durch das wasserdichte Verschlie√üen von Zug√§ngen wie dem Ladeanschluss erreicht. Die Klassifizierung IP (Ingress Protection) wird heute international verwendet, um den Grad der Eignung elektrischer Ger√§te f√ľr bestimmte Umgebungsbedingungen abzubilden. Nach dem gro√üen Erfolg des Aegis Legend gingen auch andere Hersteller dazu √ľber, einzelne Modelle ihrer Baureihen nach IP67 zu sch√ľtzen. GeekVape selbst wendete den Standard seither auf alle Ger√§te der beliebten Aegis-Serie an. Mit Erscheinen des Aegis Legend 2 im Jahr 2021 sch√ľtzt GeekVape mit der IP68 Zertifizierung die Mods sogar nach dem n√§chsth√∂heren Standard. Die Vorteile liegen klar auf der Hand: Je nachdem wo und wie man die E-Zigarette nutzt (Outdoor, Handwerk), ist der Einsatz eines gesch√ľtzten Ger√§ts sicherer f√ľr Hardware und Vaper!

FEELM Technologie

Unter dem Label FEELM Inside legte der Hersteller Smoore das erste vorgef√ľllte Pod-System vor, bei dem Keramik als Tr√§germaterial f√ľr das Liquid verwendet wird. Der Vorteil des Verfahrens: Da sich Disposable Pods nicht nachf√ľllen lassen, dampft man hier eben bis der Pod leer ist. Reicht die Watte, die manuell gestopft wird, nun nicht ganz bis an den Boden des Pods, kommt es zum oben erw√§hnten Dryburn, obwohl noch Liquid im Tank ist. Durch die Verwendung der standardisierten keramischen Heizelemente wird diese Fehlerquelle ausgeschlossen. Erfolgreich eingesetzt wird die FEELM Technologie beispielsweise in der Easy 4 von SC.

Bottom Lock-System

Auch das Bottom Lock-System, von Eleaf beispielsweise im MELO 5 Clearomizer eingesetzt, z√§hlt zu den rein mechanischen Schutzfunktionen und gestaltet die Nutzung einer E-Zigarette deutlich komfortabler: Wird der Verdampferkopf aus dem Verdampfer entnommen, werden die Einlass√∂ffnungen im Kamin automatisch mechanisch verschlossen. Ein Wechsel des Heads ist so auch bei gef√ľlltem Tank m√∂glich, ohne das gegebenenfalls nikotinhaltiges Liquid nach au√üen gelangen kann.

Accidental Press Protection

Die Accidental Press Protection oder A-Lock Protection, von GeekVape beispielsweise in den Modellen Aegis Solo 2 und Aegis Mini 2 verbaut, erm√∂glicht ein Sperren des Mods √ľber einen Schieberegler an der Seite des Ger√§ts. Eine unbeabsichtigte Aktivierung der E-Zigarette beispielsweise beim Transport wird so verhindert. Mods lassen sich h√§ufig auch √ľber Tastenkombinationen sperren oder eben abschalten. Die A-Lock Protection erm√∂glicht den Vorgang jedoch mit nur einer Hand und macht das Sperren des Ger√§ts somit leichter und angenehmer. Ein ungewolltes Feuern des Mods in der Hosentasche ist auch f√ľr 10 Sekunden alles andere als sch√∂n und belastet die Hardware. GeekVape hat hier eine simple und praktikable L√∂sung gefunden, die Schule machen k√∂nnte!


Klassische Schutzfunktionen einer E-Zigarette

Gestandene Vaper sollten sie kennen, k√∂nnen ihr Wissen aber hier noch einmal auffrischen. Gerade f√ľr Umstiegsinterssierte oder Vaper, die noch nicht so lange dampfen lohnt es besonders, an dieser Stelle auch einen Blick auf die traditionellen Schutzfunktionen einer E-Zigarette zu werfen!

Zugzeitbegrenzung

Die Zugzeitbegrenzung, in √§lteren Publikationen gelegentlich auch als ‚Äú10 Sekunden-Schutz‚ÄĚ bezeichnet, verhindert, dass der Mod bei einmaligen Dr√ľcken der Feuertaste l√§nger als eine definierte Zeit Spannung abgibt. Gerade beim Transport oder wenn die E-Zigarette ungl√ľcklich zum Liegen kommt, k√∂nnte es andernfalls passieren, dass ein Ger√§t Liquid verdampft, wenn man einmal vergisst es auszuschalten, bevor man es in die Tasche steckt. Eine √úberhitzung der Platine und anderer Bauteile sowie eine Besch√§digung der Coil und der Watte w√§ren die Folge. Die Zugzeitberenzung soll au√üerdem verhindern, dass im Zweifel zuviel Dampf auf einmal inhaliert wird. Bei klassischen E-Zigaretten ist die maximale Zugzeit in der Regel auf 10 Sekunden eingestellt. Bei manchen Ger√§ten kann sie √ľber eine Men√ľf√ľhrung auf bis zu 15 Sekunden verl√§ngert werden. Gerade bei einigen kleineren Pod-Systemen kann die Begrenzung hingegen auch bei der Marke von 7 oder 8 Sekunden liegen.

Tiefentladungsschutz

F√§llt die Restladespannung eines Akkus unter einen bestimmten Grenzwert, die sogenannte Entladeschlussspannung, kommt es zu einer Tiefentladung. Diese kann im besten Falle lediglich zu einer Minimierung der Kapazit√§t des Akkus, unter Umst√§nden auch zu einem Defekt der Akkuzelle f√ľhren. Der Schutz vor Tiefentladung bei E-Zigaretten beugt dem vor, indem der Akku ‚Äď auch hier spielt es keine Rolle ob fest verbaut oder extern ‚Äď keine Spannung mehr abgibt, bevor die Entladeschlussspannung erreicht ist. Bei Ger√§ten mit integriertem Display wird dies in der Regel √ľber eine Meldung auf dem Bildschirm, bei einfacheren Modellen √ľber eine blinkende oder farbige LED angezeigt.

Schutz vor √úberhitzung

Wird das Mainboard bzw. die PCBA (Printed Circuit Board Assembly) auf welcher der Chip implementiert ist zu hei√ü, gibt der Mod erst dann wieder Spannung ab, wenn die Temperatur der PCBA unter einem kritischen Wert liegt. Dies kann durch hohe √§u√üere Temperaturen oder durch eine Kombination aus Au√üentemperatur und Arbeitsleistung des Ger√§ts der Fall sein. W√ľrde das Ger√§t mit √ľberhitztem Mainboard genutzt, k√∂nnten elektrische Bauteile dauerhaften Schaden nehmen.

Schutz vor Kurzschl√ľssen

Elektrischer Strom w√§hlt immer den Weg des geringsten Widerstandes. Im Regelfall ist die Richtung des Stromflusses innerhalb eines geschlossenen Stromkreises vorgegeben. Durch Besch√§digungen, beispielsweise von Isolatoren elektrischer Dr√§hte kann es passieren, dass der Strom von einem Pol zum anderen √ľberspringt, ohne dass ihm ein Widerstand entgegengesetzt wird. Hier spricht man landl√§ufig von einem Kurzschluss. Durch die so entstehende, widerstandslose Verbindung k√∂nnen sehr hohe Str√∂me flie√üen, was zu √úberhitzung von Bauteilen und weiteren Isolationssch√§den f√ľhren kann. Der Kurzschlussschutz gew√§hrleistet, dass die Leitung im Kurzschlussfall unterbrochen wird.

√úberspannungsschutz

Ebenso wie die Tiefentladung k√∂nnte auch die √úberladung eines Akkus diesen besch√§digen oder gar zerst√∂ren. Durch eine √úberladung von Lithium-Ionen Akkus bricht die Schichtstruktur der Metalloxide zusammen. Dieser Vorgang verl√§uft stark exotherm, es werden hohe Energiemengen freigesetzt und elementarer Sauerstoff wird gebildet. Durch die hohen Temperaturen kann die organische Elektrolytfl√ľssigkeit verdampfen, wobei leicht brennbare Gase entstehen. Eine Ladekontrolle wie der √úberspannungsschutz verhindert dies, indem der Ladevorgang automatisch beendet wird, sobald der Akku vollst√§ndig geladen ist.

Schutz vor zu hohen bzw. zu geringen Widerständen

Akkutr√§ger sind ebenso wie Mods mit integriertem Akku f√ľr den Betrieb mit Coils in einem bestimmten Widerstandsbereich (z.B. 0,05 bis 3,0 Ohm) ausgelegt. W√ľrde ein zu geringer Widerstand gew√§hlt, k√∂nnte durch √ľberspringende Str√∂me wiederum ein Kurzschluss entstehen. Wird hingegen eine Coil mit sehr gro√üem Widerstand mit zu geringer Spannung befeuert, kann das Liquid nicht vollst√§ndig verdampfen. Geregelte Mods, die mit dem Schutz vor ungeeigneten Widerst√§nden arbeiten, messen den Widerstand am Verdampfer und geben keine Spannung ab, wenn der anliegende Widerstand au√üerhalb der vorgegebenen Range liegt. Auch hier wird in aller Regel eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben.

Schutz vor Spannungsdifferenz (Imbalanced Batteries)

Verwendet man Akkutr√§ger f√ľr deren Betrieb zwei oder mehr Akkuzellen ben√∂tigt werden, so sollte jeder einzelne der Akkus die gleiche Anzahl an Ladezyklen hinter sich haben, falls die Akkus parallel geschaltet sind. Es empfiehlt sich daher, einen Verbund von Akkuzellen stets nur miteinander zu verwenden (man spricht hier von ‚Äúverheirateten Akkus‚ÄĚ). Akkus unterliegen einer nat√ľrlichen Abnutzung, die Ladespannung sinkt mit jedem Lade- und Entladevorgang. W√ľrden Akkus mit unterschiedlichen Ladespannungen genutzt, so k√∂nnte ‚Äď bei Parallelschaltung ‚Äď Spannung von dem h√∂her geladenen auf den weniger geladenen Akku √ľbergehen. Man spricht davon, dass der eine Akku den anderen f√ľttert. Die dabei flie√üenden Str√∂me k√∂nnen deutlich √ľber der Stromst√§rke liegen, mit welcher der jeweilige Akku geladen werden darf, was zum Ausgasen der Akkuzelle f√ľhren k√∂nnte. Mods mit Imbalanced Batteries Protection geben keine Spannung ab, wenn die Spannungsdifferenz zwischen zwei Akkuzellen zu gro√ü ist

Im Wechselspiel zwischen technischer Entwicklung und unterschiedlichen Anforderungen der Nutzer entwickelt sich die E-Zigarette kontinuierlich weiter. Gut zu wissen, dass auch das wichtige Thema Sicherheit bei neuen Innovationen immer eine zentrale Rolle einnimmt!