Schutzfunktionen moderner E-Zigaretten

Der Dryburn oder Dry Hit, das Anschmoren nicht hinreichend mit Liquid gesättigter Watte durch die Erhitzung der Coil, gehört zu den unangenehmsten Erfahrungen, die ein Nutzer der E-Zigarette machen kann. Mit dem iStick Pico Plus Kit präsentierte der Hersteller Eleaf die All-Time Stable Technologie (AST). Sie verhindert, dass der Mod bei leerem Tank bzw. zu niedrigem Füllstand 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 Gerät nicht mehr, sobald zu wenig Liquid im Tank ist. Über das Display wird eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben. Das Verfahren funktioniert bei Geräten, die temperaturgesteuert arbeiten, seit jeher. Durch die Verwendung von austenitischem Stahl für die Coils bzw. das Mesh der zu den entsprechenden Sets gehörenden Heads ist es nun auch bei leistungsgeregelten Modi anwendbar. Eine sinnvolle Neuerung, die gerade wenig erfahrene Nutzer vor Überraschungen bewahren kann, aber auch für alte Hasen das Dampfen noch entspannter und angenehmer gestaltet!

Erfahrene E-Zigaretten-Nutzer wissen: Nutzt man geregelte Mods für wechselbare Akkuzellen, so ist es – anders als bei mechanischen Geräten – entscheidend, den oder die Akkus mit der richtigen Ausrichtung der Plus- und Minuspole einzulegen. Geräte 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 Geräten, 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!

Bei Geräten, die im Variable Wattage-Modus (VW) arbeiten, kann der Anwender die Ausgangsleistung der E-Zigarette in einem bestimmten Spektrum frei wählen. Nicht alle für das jeweilige Device verfügbaren Verdampferköpfe dürfen indes auch mit der technisch größtmöglichen Leistung befeuert werden. Augenfällig wird das, wenn ein Produzent für ein Gerät sowohl Verdampferköpfe für das Dampfen vom Mund zur Lunge, als auch Heads für das subohme Vapen mit direkter Lungeninhalation anbietet: Die dünneren Drähte, welche aufgrund ihres höheren Widerstandes im MTL-Bereich Anwendung finden, könnten bei Leistungen im dreistelligen Bereich auf Dauer schlicht verglühen! 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 Geräten jüngerer Generationen ein und verwendet den Smart-Modus sogar als Standard. Aktiviert man ein solches Device erstmalig, ist der Modus voreingestellt. Gerade unerfahrene Anwender, denen möglicherweise nicht einmal bewusst ist, dass Verdampferköpfe nur in bestimmten Leistungsspektren eingesetzt werden dürfen, befeuern so einen hochohmigen MTL Head nicht versehentlich beim ersten Ausprobieren mit zu hohen Leistungen.

Mitte des Jahres 2018 stellte GeekVape mit dem Modell Aegis Legend den ersten Mod vor, der nach dem ehemaligen Militärstandard IP67 wasserfest, staubgeschützt und zusätzlich in besonderem Umfang vor Stürzen und Stößen gesichert war. Ein derartiger Schutz wird beispielsweise durch die Polsterung oder federnde Lagerung bestimmter empfindlicher Baugruppen, oder durch das wasserdichte Verschließen von Zugängen wie dem Ladeanschluss erreicht. Die Klassifizierung IP (Ingress Protection) wird heute international verwendet, um den Grad der Eignung elektrischer Geräte für bestimmte Umgebungsbedingungen abzubilden. Nach dem großen Erfolg des Aegis Legend gingen auch andere Hersteller dazu über, einzelne Modelle ihrer Baureihen nach IP67 zu schützen. GeekVape selbst wendete den Standard seither auf alle Geräte der beliebten Aegis-Serie an. Mit Erscheinen des Aegis Legend 2 im Jahr 2021 schützt GeekVape mit der IP68 Zertifizierung die Mods sogar nach dem nächsthöheren Standard. Die Vorteile liegen klar auf der Hand: Je nachdem wo und wie man die E-Zigarette nutzt (Outdoor, Handwerk), ist der Einsatz eines geschützten Geräts sicherer für Hardware und Vaper!

Unter dem Label FEELM Inside legte der Hersteller Smoore das erste vorgefüllte Pod-System vor, bei dem Keramik als Trägermaterial für das Liquid verwendet wird. Der Vorteil des Verfahrens: Da sich Disposable Pods nicht nachfüllen 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 erwähnten 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.

Auch das Bottom Lock-System, von Eleaf beispielsweise im MELO 5 Clearomizer eingesetzt, zählt zu den rein mechanischen Schutzfunktionen und gestaltet die Nutzung einer E-Zigarette deutlich komfortabler: Wird der Verdampferkopf aus dem Verdampfer entnommen, werden die Einlassöffnungen im Kamin automatisch mechanisch verschlossen. Ein Wechsel des Heads ist so auch bei gefülltem Tank möglich, ohne das gegebenenfalls nikotinhaltiges Liquid nach außen gelangen kann.

Die Accidental Press Protection oder A-Lock Protection, von GeekVape beispielsweise in den Modellen Aegis Solo 2 und Aegis Mini 2 verbaut, ermöglicht ein Sperren des Mods über einen Schieberegler an der Seite des Geräts. Eine unbeabsichtigte Aktivierung der E-Zigarette beispielsweise beim Transport wird so verhindert. Mods lassen sich häufig auch über Tastenkombinationen sperren oder eben abschalten. Die A-Lock Protection ermöglicht den Vorgang jedoch mit nur einer Hand und macht das Sperren des Geräts somit leichter und angenehmer. Ein ungewolltes Feuern des Mods in der Hosentasche ist auch für 10 Sekunden alles andere als schön und belastet die Hardware. GeekVape hat hier eine simple und praktikable Lösung gefunden, die Schule machen könnte!

Die Zugzeitbegrenzung, in älteren Publikationen gelegentlich auch als “10 Sekunden-Schutz” bezeichnet, verhindert, dass der Mod bei einmaligen Drücken der Feuertaste länger als eine definierte Zeit Spannung abgibt. Gerade beim Transport oder wenn die E-Zigarette unglücklich zum Liegen kommt, könnte es andernfalls passieren, dass ein Gerät Liquid verdampft, wenn man einmal vergisst es auszuschalten, bevor man es in die Tasche steckt. Eine Überhitzung der Platine und anderer Bauteile sowie eine Beschädigung der Coil und der Watte wären die Folge. Die Zugzeitberenzung soll außerdem 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 Geräten kann sie über eine Menüführung auf bis zu 15 Sekunden verlängert werden. Gerade bei einigen kleineren Pod-Systemen kann die Begrenzung hingegen auch bei der Marke von 7 oder 8 Sekunden liegen.

Fällt 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 Kapazität des Akkus, unter Umständen auch zu einem Defekt der Akkuzelle führen. Der Schutz vor Tiefentladung bei E-Zigaretten beugt dem vor, indem der Akku – auch hier spielt es keine Rolle ob fest verbaut oder extern – keine Spannung mehr abgibt, bevor die Entladeschlussspannung erreicht ist. Bei Geräten mit integriertem Display wird dies in der Regel über eine Meldung auf dem Bildschirm, bei einfacheren Modellen über eine blinkende oder farbige LED angezeigt.

Wird das Mainboard bzw. die PCBA (Printed Circuit Board Assembly) auf welcher der Chip implementiert ist zu heiß, gibt der Mod erst dann wieder Spannung ab, wenn die Temperatur der PCBA unter einem kritischen Wert liegt. Dies kann durch hohe äußere Temperaturen oder durch eine Kombination aus Außentemperatur und Arbeitsleistung des Geräts der Fall sein. Würde das Gerät mit überhitztem Mainboard genutzt, könnten elektrische Bauteile dauerhaften Schaden nehmen.

Elektrischer Strom wählt immer den Weg des geringsten Widerstandes. Im Regelfall ist die Richtung des Stromflusses innerhalb eines geschlossenen Stromkreises vorgegeben. Durch Beschädigungen, beispielsweise von Isolatoren elektrischer Drähte kann es passieren, dass der Strom von einem Pol zum anderen überspringt, ohne dass ihm ein Widerstand entgegengesetzt wird. Hier spricht man landläufig von einem Kurzschluss. Durch die so entstehende, widerstandslose Verbindung können sehr hohe Ströme fließen, was zu Überhitzung von Bauteilen und weiteren Isolationsschäden führen kann. Der Kurzschlussschutz gewährleistet, dass die Leitung im Kurzschlussfall unterbrochen wird.

Ebenso wie die Tiefentladung könnte auch die Überladung eines Akkus diesen beschädigen oder gar zerstören. Durch eine Überladung von Lithium-Ionen Akkus bricht die Schichtstruktur der Metalloxide zusammen. Dieser Vorgang verläuft stark exotherm, es werden hohe Energiemengen freigesetzt und elementarer Sauerstoff wird gebildet. Durch die hohen Temperaturen kann die organische Elektrolytflüssigkeit verdampfen, wobei leicht brennbare Gase entstehen. Eine Ladekontrolle wie der Überspannungsschutz verhindert dies, indem der Ladevorgang automatisch beendet wird, sobald der Akku vollständig geladen ist.

Akkuträger sind ebenso wie Mods mit integriertem Akku für den Betrieb mit Coils in einem bestimmten Widerstandsbereich (z.B. 0,05 bis 3,0 Ohm) ausgelegt. Würde ein zu geringer Widerstand gewählt, könnte durch überspringende Ströme wiederum ein Kurzschluss entstehen. Wird hingegen eine Coil mit sehr großem Widerstand mit zu geringer Spannung befeuert, kann das Liquid nicht vollständig verdampfen. Geregelte Mods, die mit dem Schutz vor ungeeigneten Widerständen arbeiten, messen den Widerstand am Verdampfer und geben keine Spannung ab, wenn der anliegende Widerstand außerhalb der vorgegebenen Range liegt. Auch hier wird in aller Regel eine entsprechende Fehlermeldung ausgegeben.

Verwendet man Akkuträger für deren Betrieb zwei oder mehr Akkuzellen benötigt 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 “verheirateten Akkus”). Akkus unterliegen einer natürlichen Abnutzung, die Ladespannung sinkt mit jedem Lade- und Entladevorgang. Würden Akkus mit unterschiedlichen Ladespannungen genutzt, so könnte – bei Parallelschaltung – Spannung von dem höher geladenen auf den weniger geladenen Akku übergehen. Man spricht davon, dass der eine Akku den anderen füttert. Die dabei fließenden Ströme können deutlich über der Stromstärke liegen, mit welcher der jeweilige Akku geladen werden darf, was zum Ausgasen der Akkuzelle führen könnte. Mods mit Imbalanced Batteries Protection geben keine Spannung ab, wenn die Spannungsdifferenz zwischen zwei Akkuzellen zu groß ist