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Die Erfindung betrifft einen motorisch beweglichen, kopfbewegten Scheinwerfer zur Erzeugung einer Vielzahl von Licht und Projektionseffekten zum Einsatz insbesondere bei der Veranstaltung und Bühnentechnik sowie als Architekturscheinwerfer.
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Bekannte bewegliche Bühnenscheinwerfer (so genannte Moving-Lights oder auch Moving-Heads) erzeugen unter Verwendung von Gasentladungslampen als lichtstarke Lichtquellen eine Vielzahl von Farb- und Muster-Lichteffekten, die durch Farbfilter und ausgestanzte Metallblenden (so genannte Gobos) erreicht werden, die auf motorisiert beweglichen Scheiben montiert sind und so automatisiert in den Strahlengang verschoben werden können. Es ist somit auch eine Vielzahl von Mischungen der verschiedenen Farb- und Mustereffekte möglich.
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Bei den herkömmlicherweise verwendeten Lichtquellen, beispielsweise lichtstarke Entladungslampen von 250–1200 Watt, ist zwingend die Kühlung dieser Lampen erforderlich aufgrund der starken Wärmeentwicklung. Hierfür ist in der Regel ein geregeltes Lüftersystem erforderlich, was allerdings den Nachteil mit sich bringt, dass es durch die in der Lüfterluft mit angesaugten Staub- und Schmutzpartikel schnell zu einer Verschmutzung im Innern des Scheinwerfers kommt, die eine aufwendige Reinigung insbesondere der optischen Komponenten erforderlich macht.
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Desweiteren ist nachteilig, dass die in der Regel eingesetzten Gasentladungslampen eine geringe Standzeit aufweisen und zudem über die Zeit deutlich an Leistung einbüßen, weshalb diese Lichtquellen bereits frühzeitig standardmäßig auszutauschen sind.
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Die
DE 10 2004 045 914 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überlagerung von Strahlenbündeln, um deren Leistung in einem konzentrierten Punkt zu steigern. Anwendungsbereich ist hierbei die Nutzung dieses Strahlungspunktes als Werkzeug beispielsweise in der Materialbearbeitung. Ziel ist die Vermeidung von Reflexionen, die von dem zu bearbeitenden Werkstück auf die Vorrichtung zur Abgabe der Strahlung bzw. die einzelnen Strahlungsquellen zurückfallen können.
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Es ist aus dieser Aufgabe heraus zu erklären, dass eine Umlenkung der durch die Einzelstrahlungsquellen abgegebenen Laserstrahlen erfolgt, um so erst über eine Umlenkung den konzentrieren Lichtstrahl auf das Werkstück zu lenken, sodass rückreflektierte Strahlung nicht auf die Einzelstrahlungsquellen zurückfallen kann. Die Druckschrift offenbart hierbei als Bauformen eines zentral angeordneten von mehreren Lichtquellen angestrahlten Reflektorkörpers einen Polygonspiegel in Form eines stabförmigen sechseckigen Körpers sowie einen Kegelspiegel. Die Einzelstrahlungsquellen sind hierbei in etwa lotrecht zur Strahlungsachse der Vorrichtung angeordnet, wodurch die Umlenkung der Laserstrahlung der Laserdioden in etwa um 90 Grad erfolgt.
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Der Erfindung liegt vor diesem Hintergrund die Aufgabe zu Grunde, einen motorisch beweglichen, kopfbewegten Scheinwerfer zur Erzeugung einer Vielzahl von Licht und Projektionseffekten zum Einsatz insbesondere bei der Veranstaltung und Bühnentechnik sowie als Architekturscheinwerfer zu schaffen, der eine wartungsarme Lichtquelle mit hoher Standzeit und langfristig konstanter Lichtleistung aufweist. Die Lichtquelle soll hierbei eine kompakte Bauweise aufweisen und eine hohe Lichtausbeute liefern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen motorisch beweglichen, kopfbewegten Scheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen dieses Scheinwerfers zum Gegenstand.
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Gelöst wird die Aufgabe durch einen motorisch beweglichen, kopfbewegten Scheinwerfer zur Erzeugung einer Vielzahl von Licht- und Projektionseffekten zum Einsatz bei der Veranstaltungs- und Bühnentechnik, der als Lichtquelle im Scheinwerfer zumindest mehrere LED-Lichtquellen aufweist, wobei die Lichtabstrahlung der jeweiligen LED-Lichtquelle mittels jeweils einer dieser zugeordneten ersten Linse gebündelt und durch zumindest einigen LED-Lichtquellen zugeordnete Reflektorflächen auf eine zweite gemeinsame Sammellinse umgelenkt wird.
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Der Reflektorkörper weist die geometrische Form eines Pyramidenstumpfes auf, wobei in dessen Deckfläche zumindest eine weitere LED-Lichtquelle versenkt angeordnet ist. Diese zusätzliche Lichtquelle strahlt somit ihr Licht direkt in Richtung der Lichtachse des Scheinwerfers ab und wird nicht wie die weiteren seitlich angeordneten LED-Lichtquellen auf die zweite Sammellinse umgelenkt.
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Es besteht hierbei entweder die Möglichkeit, auch dieser LED-Lichtquelle eine erste Sammellinse zuzuordnen, oder auf eine solche erste Sammellinse zu verzichten, da durch die versenkte Anordnung in der Deckfläche des Pyramidenstumpfes bereits ein gewisser Bündelungseffekt eintritt.
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Der Vorteil liegt in der zusätzlichen Verstärkung die Lichtleistung des Scheinwerfers als Summe der einzelnen Lichtquellen. Der Abstand der in der Deckfläche versenkten LED-Lichtquelle zur zweiten Sammellinse sollte hierbei in etwa dem Abstand der Reflektorflächen zur zweiten Sammellinse entsprechen, um eine optimale Lichtausbeute zu erreichen.
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Durch diese Anordnung wird verwirklicht, dass die breite Lichtabstrahlung der einzelnen LED-Lichtquellen durch die zumindest einigen dieser Lichtquellen zugeordneten Linsen in einem ersten Schritt zu einem intensiven Strahl gebündelt werden und nun die Möglichkeit gegeben ist, dieses aus mehreren Lichtquellen gebündelte Licht durch eine Umlenkung über Reflektorflächen gezielt so in einer zweiten Linse zusammenzuführen, dass es sich auf ideale Weise überlagert. So kann eine deutlich höhere Lichtleistung erzielt werden, als dies durch eine flächige Anordnung der LED-Lichtquellen mit einer Abstrahlung parallel zur Lichtachse des Scheinwerfers möglich ist.
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Auf diese Weise ist eine effiziente Nutzung von LED-Lichtquellen in dieser Art sehr lichtstarker Scheinwerfer realisierbar, die bislang primär mit Gasentladungslampen betrieben worden sind. Diese nun mögliche Nutzung der LED-Lichtquellen eröffnet nun diesen Scheinwerfern die grundsätzlichen Vorzüge dieser Technik. Hierbei ist zum einen die deutlich höhere Lebensdauer der LED-Lichtquellen gegenüber den Gasentladungslampen zu nennen bei gleichzeitiger Energieersparnis und gleichbleibender Lichtleistung. Allein diese Vorteile machen das große Potential dieser nun möglichen Anwendung offensichtlich.
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Ein weiterer wesentlicher Aspekt liegt aber auch in dem so gewonnenen Vorteil, die Scheinwerfer nach einem Ausfall, beispielsweise durch eine Unterbrechung in der Spannungsversorgung, direkt neu hochfahren zu können. Bislang hat es sich in der Praxis, beispielsweise bei einer Bühnenshow, als sehr problematisch erwiesen, dass diese mit Gasentladungslampen arbeitenden Scheinwerfer erst mit einer definierten Neustartverzögerung des Leuchtmittels wieder in Betrieb genommen werden konnten.
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Schließlich liegt eine deutliche Verbesserung in der geringeren Wärmeentwicklung der Lichtquelleneinheit, wodurch auf die übliche die Verschmutzung begünstigende Form der Kühlung zugunsten einer externen Kühlung verzichtet werden kann.
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Eine vorteilhafte Bauform ist so gestaltet, dass zumindest mehrere LED-Lichtquellen in etwa lotrecht zum Lichtstrahl des Scheinwerfers angeordnet sind. Die LED-Lichtquellen können so mit vor diesen angeordneten Linsen um mittig angeordnete Reflektorflächen angeordnet werden, die die einzelnen gebündelten Lichtabstrahlungen einer ebenfalls zentral vor den LED-Lichtquellen in einem definierten Abstand zu den Reflektorflächen positionierten zweiten Linse zuführen.
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Es ist hierbei zweckmäßig, daß die Reflektorflächen die Seitenflächen eines pyramidalen Reflektorkörpers bilden, wobei jeder Seitenfläche eine LED-Lichtquelle gegenüberliegend angeordnet ist. Dieser pyramidale Reflektorkörper ist somit mit seiner Pyramidenspitze in Richtung der Lichtachse des Scheinwerfers ausgerichtet, wobei die Umlenkung der bereits vorgebündelten Lichtabstrahlung der seitlich angeordneten LED-Lichtquellen durch die Neigung der Seitenflächen des pyramidalen Reflektorkörpers bestimmt werden kann, je nach Anordnung der LED-Lichtquellen.
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Um eine besonders kompakte und gut zu kühlende Bauform zu schaffen ist es von Vorteil, dass zumindest die LED-Lichtquellen, die ersten Linsen sowie die Reflektorflächen bzw. der Reflektorkörper in einem Gehäuse angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine sehr kompakte Lichtquelleneinheit gebildet werden, die einen leichten Ein- und Ausbau in den Scheinwerfer ermöglicht. Dies ist insbesondere bei der Wartung der Scheinwerfer vorteilhaft. Zudem können das Gehäuse an sich und somit die Lichtquellen gut gekühlt werden.
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Der zentrale Aspekt der Kühlung wird zweckmäßigerweise durch eine Anordnung verbessert, bei der zumindest die LED-Lichtquellen, die ersten Linsen sowie der Reflektorkörper bzw. die Reflektorflächen in einem Aluminiumblock-Gehäuse angeordnet sind, welches über einen außerhalb des Scheinwerfergehäuses angeordneten externen Kühler gekühlt wird. Wegen seiner hohen Wärmeleitfähigkeit ist Aluminium der ideale Werkstoff für die angestrebte Wärmeübertragung des Gehäuses und isst gleichzeitig ein leichter Werkstoff, was ebenfalls relevant ist, da der Scheinwerferkopf aufgrund der hohen Anforderungen an dessen Beweglichkeit leicht gebaut werden sollte.
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Es ist hierbei zusätzlich von Vorteil, die Rückseite des Gehäuses mit Kühl-Lamellen auszubilden, um durch die derart erreichte Oberflächenvergrößerung einen beschleunigten Temperaturausgleich realisieren zu können.
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Eine bevorzugte Bauform des Scheinwerfers sieht einen als Pyramidenstumpf mit quadratischer Grundfläche ausgebildeten Reflektorkörper vor, wobei vier um etwa je 90° versetzte LED-Lichtquellen um die vier als Reflektorflächen fungierenden Seitenflächen des Reflektorkörpers angeordnet sind. Es handelt sich hierbei um eine konstruktive leicht und somit kostengünstig realisierbare Bauform, die mit 4 seitlich angeordneten LED-Lichtquellen und einer optionalen 5. LED-Lichtquelle versenkt in der Deckfläche des Reflektorkörpers bereits über eine für viele technischen Anwendungen ausreichende Lichtleistung verfügt.
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Ein weiterer Vorteil in der Anwendung des Scheinwerfers kann realisiert werden, wenn zumindest LED-Lichtquellen der 3 Grundfarben Rot, Blau und Grün (RGB) im Scheinwerfer angeordnet sind. Mit Hilfe dieser drei Grundfarben können durch additive Farbsynthese beliebige Farbeffekte generiert werden, wobei die LED-Lichtquellen unterschiedlicher Farbe entsprechend in ihrer Lichtstärke zueinander abgestimmt werden. So kann ein Scheinwerfer mit fließend wechselnden Farbeffekten realisiert werden, ohne dass eine Aufwendige Farbfilter-Mechanik vorhanden sein muß, wie dies herkömmliche Bühnenscheinwerfer aufweisen.
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Zum einen wird somit im Scheinwerfer neuer Raum geschaffen, der nun zusätzlichen Effektblenden o. ä. zur Verfügung steht. Zum anderen bewirken die bislang üblichen Farbfilter einen Verlust an Lichtleistung, der nun durch die Vermeidung der Farbfilter vermieden werden kann.
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand einer Zeichnungen näher erläutert werden.
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Die Figur zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse 7 der Lichtquelleneinheit des erfindungsgemäßen Scheinwerfers. Die Lichtachse 9 des Scheinwerfers verläuft hierbei vertikal durch die vor der Lichtquelleneinheit angeordnete zweite Sammellinse 3.
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Die dargestellte Bauform weist hierbei mehrere LED-Lichtquellen 1 auf, die in etwa senkrecht zur eigentlichen Lichtachse 9 des Scheinwerfers abstrahlend an den vertikal verlaufenden Innenwandungen des Gehäuses 7 angeordnet sind. Vor diesen LED-Lichtquellen 1 sind erste Sammellinsen 2 angeordnet, die eine Bündelung der Lichtabstrahlungen der jeweiligen LED-Lichtquelle 1 auf eine diese umlenkende Reflektorfläche 4 vornehmen, die die jeweiligen Lichtabstrahlungen auf die vor der Lichtquelleneinheit angeordnete zweite Sammellinse 3 zusammenführen.
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In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Reflektorflächen 4 in einem Reflektorkörper 5 vereint, der in etwa die Form eines Pyramidenstumpfes aufweist. Da es sich um eine geschnittene Darstellung handelt, sind hier um den Reflektorkörper 5 herum vier LED-Lichtquellen 1 angeordnet. Der Reflektorkörper 5 weist zudem eine weitere in seiner Deckfläche 6 versenkt angeordnete LED-Lichtquelle auf, die ihre Licht in etwa parallel zur Lichtachse 9 des Scheinwerfers abstrahlt.
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Schließlich sind an der zur Rückwand des Scheinwerfers weisenden Unterseite des Gehäuses 7 Kühllamellen 8 angeordnet. Diese sollen über die so erzielte größere Oberfläche eine bessere Wärmeabfuhr beim Kühlvorgang der Lichtquelleneinheit bewirken.
