DE102008015456A1

DE102008015456A1 - Anordnung zum Erzeugen einer Ersatzlichtquelle mit linearer Ausdehnung für Scheinwerfer aus mehreren Lichtquellen

Info

Publication number: DE102008015456A1
Application number: DE102008015456A
Authority: DE
Inventors: Hans Michael Wörwag
Original assignee: H M WOERWAG GmbH; Hmworwag GmbH
Current assignee: H.M. WOERWAG GMBH, DE
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-09-24

Abstract

Flächenleuchten, oft auch Fluter genannt, verwenden meistens eine lineare, stabförmige Lichtquelle, die in einem Reflektor eingebaut und betrieben wird. Der Reflektor ist im Schnitt sphärisch, aber in der Tiefe linear gebogen. Begrenzt wird der Reflektor mit zumeist etwas schräg angesetzten Seitenteilen. Die Lichtquelle, zum Beispiel eine Halogen-Stablampe, befindet sich dabei auf der Strecke, die im Schnitt als Brennpunkt ersichtlich ist. Da der Reflektor nur in einer Achse gekrümmt ist, entsteht kein Punkt als Brennpunkt, sondern eine Strecke. Sinngemäß wird dies hier als Brennstrecke bezeichnet. In diesem Fall entsteht eine Leuchte mit in einer Achse symmetrischen Lichtabstrahlung. Durch Verschieben der Lampe auf der Geraden vom Spiegelscheitel zur Brennstrecke kann der Winkel des abgestrahlten Lichts verändert werden. Durch passende Verformungen des Reflektors und Versetzen der Lampe außerhalb der Brennstrecke und der Geraden vom Spiegelscheitel zur Brennstrecke können auch Leuchten mit in einer Achse asymmetrischer Lichtabstrahlung hergestellt werden. Um vergleichbare Leuchten mit mehreren Leuchtmitteln, wie zum Beispiel LEDs oder kleinen Halogenlampen herstellen zu können, wird vorgeschlagen, diese auf einer Form, die dem Reflektor entspricht, so anzuordnen, dass die Achsen (Mittellinien) der Lichtkegel der einzelnen Lichtquellen auf die Brennstrecke ausgerichtet sind. Die Brennstrecke wird dadurch eine Ersatzlichtquelle mit vorherbestimmter Lichtverteilung. ...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Leuchten mit mindestens 2 Lichtquellen, vorzugsweise eine größere Anzahl von Lichtquellen. Die Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf Leuchten für die Verwendung bei Film- und Fernsehproduktionen und Architekturbeleuchtung.
Stand der Technik
Für den genannten Anwendungsbereich, insbesondere bei Theatern und bei Film- und Fernsehproduktionen werden Leuchten mit meistens einer linearen, stabförmigen Lichtquelle und einem Reflektor verwendet.
Aufgabe der Erfindung ist es, darzulegen, wie mehrere kleine Lichtquellen zu einer größeren und stärkeren Lichtquelle zusammengefaßt werden können um Leuchten mit gleicher oder ähnlicher Lichtverteilung herstellen zu können. Des weiteren, wie mit der größeren Anzahl an Lichtquellen beliebige Farbmischungen des Lichtes möglich sind.
Offenbarung der Erfindung
Grundsätzliches.
Die Strahlen verschiedener, engstrahlender Lichtquellen werden so ausgerichtet, daß sich ihre Mittellinien auf einer Strecke treffen. Je nach Ausführung entsteht eine reale Ersatzlichtquelle oder eine virtuelle.
Werden Lichtquellen mit unterschiedlichen Streuwinkeln verwendet, läßt sich die Lichtverteilung der Ersatzlichtquelle verändern bzw. steuern. Das Selbe läßt sich erreichen, wenn die Krümmung des Trägers der Lichtquellen verändert wird und Lichtquellen mit gleichem Streuwinkel verwendet werden, da sich dann unterschiedliche Entfernungen von den Lichtquellen zur Ersatzlichtquelle ergeben.
Je nach Anwendung und Zielsetzung der Lichtverteilung können auch beide Methoden gleichzeitig verwendet werden, also variieren der Trägerform und variieren der Lichtquellen.
Durch unterschiedliche Abstände der Lichtquellen lassen sich Leuchten mit asymmetrische Lichtverteilung herstellen.
Werden zusätzlich Linsen, vorzugsweise Zylinderlinsen verwendet, kann der Abstrahlwinkel des Lichts in weiten Grenzen verändert werden.
Werden in ihrer Helligkeit steuerbare Lichtquellen mit verschiedenen Farben eingesetzt, dann vermischen sich diese zwangsläufig zu einer Mischfarbe. Werden in ihrer Helligkeit regelbare Lichtquellen mit den Grundfarben Farben Rot, Grün und Blau, sowie Weiß zur Aufhellung, im geeignet Verhältnis und geeigneter Anordnung eingesetzt, dann läßt sich homogenes Licht in beliebig vielen Farben erzeugen.
Beschreibung der Zeichnungen
In der Zeichnung 1 wird eine herkömmliche Flächenleuchte mit Halogen-Stablampe dargestellt. Diese besteht aus einem Reflektor und der Lichtquelle. Der Reflektor ist im Schnittbild der Einfachhalber als Kreisabschnitt dargestellt. Die Form kann praktisch beliebig sein, vorzugsweise ein Kegelschnitt. Der Mittelpunkt im Schnittbild entspricht räumlich der Brennstrecke. Das Wendel der Lichtquelle deckt sich meistens mit der Brennstrecke. Wird die Lichtquelle auf der X-Achse verschoben, kann der Lichtkegel und die Lichtverteilung des Systems etwas verändert werden.
Lichtstrahlen, die über den Reflektor geführt werden, sind duch diesen kontrolliert. Lichtstrahlen, die nicht über den Reflektor geführt werden sind unkontrolliert und erzeugen, ein oft ungewolltes, Streulicht.
In der Zeichnung 2 wird ein Schnitt dargestellt. Einzelne Lichtquellen sind auf einem hohlen Kreisabschnitt innen angebracht und die Lichtstrahlen sind auf den Mittelpunkt des Kreisabschnitts ausgerichtet. In diesem Mittelpunkt entsteht die reale Ersatzlichtquelle mit einer räumlichen Ausdehnung, die vom Streuwinkel der einzelnen Lichtquellen abhängig ist. Die Ersatzlichtquelle bildet eine Strecke, vergleichbar mit der Halogenlampe in Zeichnung 1. Diese räumliche Ausdehnung kann ersatzweise mit der Größe eines herkömmlichen Wendels verglichen werden, wobei das Licht jedoch schon gerichtet ist. Streulicht entfällt deshalb. Anstatt des hohlen Kreisabschnittes kann auch eine andere Trägerform gewählt werden, wie zum Beispiel eine Parabelform.
In der Zeichnung 3 werden die Lichtquellen außen auf dem Kreisabschnitt angebracht. Im Mittelpunkt des Kreisabschnitts entsteht wieder eine Ersatzlichtquelle, als virtuelle Lichtquelle. Anstatt des hohlen Kreisabschnittes kann auch eine andere Trägerform gewählt werden, wie zum Beispiel eine Hyperbelform.
Werden Lichtquellen mit unterschiedlichen Streuwinkeln verwendet, läßt sich die Lichtverteilung der Ersatzlichtquelle verändern bzw. steuern. Das Selbe läßt sich erreichen, wenn anstatt einer hohlen Kugel eine hohle Ellipse, oder ein anderer hohler Kugelschnitt, als Träger der Lichtquellen verwendet wird und Lichtquellen mit gleichem Streuwinkel verwendet werden, da sich dann unterschiedliche Entfernungen von den Lichtquellen zur Ersatzlichtquelle ergeben. Je nach Anwendung und Zielsetzung der Lichtverteilung können auch beide Methoden gleichzeitig verwendet werden, also variieren der Trägerform und variieren der Lichtquellen. Durch die Verwendung verzerrter, hohler Kegelabschnitte läßt sich die Lichtverteilung der Ersatzlichtquelle ebenfalls beeinflussen.
Aus der Zeichnung 4 ist die Anwendung als asymmetrischer Fluter ersichtlich. Die Lichtquellen erzeugen die Ersatzlichtquelle. Diese Lichtquellen sind jedoch mit unterschiedlichem Winkel in Bezug zu M bzw. der Brennstrecke angeordnet. Dadurch ergibt sich eine asymmetrische Lichtverteilung. Das Selbe läßt sich auch erzielen, wenn die Lichtquellen auf die Außenseite eines zylindrischen Hohlkörpers angebracht werden.
In Zeichnung 5 ist die Anwendung mit einer positiven Zylinderlinse dargestellt. Durch die Sammellinse und verändern des Abstandes a, läßt sich der Lichtkegel verändern.
Entspricht der Abstand a der Brennweite f, wird das Licht nahezu parallel abgestrahlt. Verringert sich der Abstand a wird das Licht streuend abgestrahlt. Anstatt einer Zylinderlinsen können auch Linsenbaugruppen oder Stufenlinsen verwendet werden.
Aus den Zeichnungen 6 und 7 ist die Anwendung einer stabförmigen, virtuellen Lichtquelle mit sammelnder Zylinderlinse dargestellt. Entspricht der Abstand a der Brennweite der Linse wird das Licht nahezu parallel abgestrahlt. Ist der Abstand a kleiner als die Brennweite f der Linse wird das Licht streuend abgestrahlt. Anstatt der positiven Zylinderlinse können auch Linsenbaugruppen oder Stufenlinsen verwendet werden.
In den Zeichnungen 8 und 9 ist ein kompaktes System dargestellt, das nur aus einem hohlen Träger mit den Lichtquellen und aus einer streuenden Zylinderlinse besteht Die Linse befindet sich zwischen dem Kreisabschnitt und seines Mittelpunkts. Entspricht der Abstand vom Mittelpunkt des Kreisabschnitts zur Linsenmitte der Brennweite der Linse, Zeichnung 9, wird das Licht nahezu parallel abgestrahlt. Je geringer der Abstand wird, desto größer wird der Winkel des Lichtkegels, Zeichnung 8.
Aus der Zeichnung 10 ist der Aufbau eines abbildenden Scheinwerfersystems mit einer Zoom-Optik ersichtlich. Die Ersatzlichtquelle leuchtet die Blende bzw. Abbildungsebene aus. Diese wird wiederum durch die beiden Sammellinsen zum Beispiel in 20 m Entfernung abgebildet. Bei festem Abstand a muß der Abstand s so verändert werden, daß sich eine scharfe Abbildung ergibt. Wird der Abstand a verändert, verändert sich die Gesamtbrennweite der beiden Sammellinsen und die Abbildung wird größer bzw. kleiner. Zum scharf Einstellen muß wieder der Abstand s angepaßt werden. In dieser Ausführungsform können rechteckige Bildebenen ohne großen Lichtverlust realisiert werden.
Die Ausführung eines sehr kompakten asymmetrischen Flächenstrahlers ist in der Zeichnung 11 dargestellt. Die einzelnen Lichtquellen L1 bis Ln sind auf einem zylindrischen Hohlträgers zueinander in unterschiedlichem Abstand angebracht, so daß sich eine Ersatzlichtquelle mit asymmetrischer Abstrahlungscharakteristik ergibt. Eine negative Zylinderlinse streut das Licht in die gewünschte Richtung und durch verändern des Abstandes a läßt sich die Leuchte genau der auszuleuchtenden Fläche anpassen.

Claims

Lichtquellenanordnung mit (a) mindestens 2 Lichtquellen dadurch gekennzeichnet, daß (b) sich die Mittellinien der Strahlen der Lichtquellen mit einer gemeinsamen realen Strecke oder mit einer gemeinsamen virtuellen Strecke schneiden und eine Ersatzlichtquelle erzeugen.
Lichtquellenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß (a) daß die Lichtquellen verschiedene Farben haben und (b) sich die Helligkeit der einzelnen Farben steuern läßt, oder (c) sich die Helligkeit der Lichtquellen einzeln steuern lassen, oder (d) sich die Helligkeit der Lichtquellen in beliebigen Gruppen steuern lassen.
Lichtquellenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß (a) als Träger für die Lichtquellen im Schnittbild betrachtet, hohle Kegelabschnitte verwendet werden, insbesondere (b) hohle Kugelabschnitte und (c) verzerrte Kegelabschnitte
Lichtquellenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß (a) in herkömmlichen Scheinwerfern die Lichtquelle oder Lichtquellen durch die Ersatzlichtquelle oder Ersatzlichtquellen ersetzt wird.
Lichtquellenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß (a) die Lichtquellen mit unterschiedlichem Abstand zueinander auf dem Träger angeordnet werden.
Lichtquellenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß (a) die Leuchten ohne Linsen betrieben werden. (b) die Leuchten mit einer oder mehreren Linsen betrieben werden, um den Abstrahlwinkel der Leuchte zu verändern.
Lichtquellenanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß (a) das Trägermaterial der Leuchten aus flexiblem Material ist. (b) das flexible Trägermaterial durch Schablonen in der vorgesehenen Form gehalten werden. (c) die Schablonen austauschbar sind. (d) die Schablonen in ihrer Form variabel sind