DE102008020996A1

DE102008020996A1 - Motorisch beweglicher, kopfbewegter Scheinwerfer

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Publication number: DE102008020996A1
Application number: DE102008020996A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2009-11-26

Abstract

Motorisch beweglicher, kopfbewegter Scheinwerfer zur Erzeugung einer Vielzahl von Licht- und Projektionseffekten zum Einsatz insbesondere bei der Veranstaltungs- und Bühnentechnik sowie als Architekturscheinwerfer, wobei als Lichtquelle im Scheinwerfer zumindest mehrere LED-Lichtquellen (1) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
– in hintereinander mehrere dichroitische Prismen (1) angeordnete sind,
– die die Lichtabstrahlung jeweils seitlich den Prismen zugeordneter LED-Lichtquellen (2) in eine gemeinsame Strahlachse (3) umlenken und gleichzeitig für die Lichtabstrahlung der anderen Prismen durchlässig sind,
– wobei die Summe der Lichtabstrahlung der hintereinander angeordneten Prismen (1) den Lichtstrahl des Scheinwerfers bildet.

Description

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.
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.
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 aufwen dige Reinigung insbesondere der optischen Komponenten erforderlich macht.
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.
Für Projektionsvorrichtungen zur Bildwiedergabe ist es bekannt, dichroitische Filter bzw. dichroitische Prismen zu verwenden, um beispielsweise Lichtschwankungen unter Verwendung geeigneter Sensoren erkennen und kompensieren zu können, wie dies in der Offenlegungsschrift DE 102 48 376 A1 offenbart ist.
Desweiteren ist für Projektionsvorrichtungen bekannt, Licht unterschiedlicher LED-Lichtquellen mittels einer Farbeinheit umzulenken und in einer Optik zusammenzuführen, wie dies in der Offenlegungsschrift DE 103 45 433 A1 offenbart ist.
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.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen motorisch beweglichen, kopfbewegten Scheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen dieses Scheinwerfers zum Gegenstand.
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 im Scheinwerfer in Reihe hintereinander mehrere dichroitische Prismen angeordnete sind, die die Lichtabstrahlung jeweils seitlich den Prismen zugeordneter LED-Lichtquellen in eine gemeinsame Strahlachse umlenken, wobei die Summe der Lichtabstrahlung der hintereinander angeordneten Prismen den Lichtstrahl des Scheinwerfers bildet.
Durch die Verwendung dichroitischer Prismen wird verwirklicht, dass die Lichtabstrahlung der seitlich angeordneten einzelnen LED-Lichtquellen durch die Prismen in die Strahlachse des Scheinwerfers umgelenkt wird, gleichzeitig aber auch eine Mischung des Lichts erreicht wird und steuerbar ist und die Lichtstärke durch die Anordnung der Prismen in Reihe erhöht wird. Die Prismen reflektieren hierbei das Licht abhängig von dessen Wellenlänge bzw. sind im Umkehrschluß durchlässig für Licht anderer Wellenlängen.
So kann durch die Anordnung von LED-Lichtquellen unterschiedlicher Wellenlängen nebeneinander und somit der diesen zugeordneten Anordnung von dichroitischen Prismen in einer Reihe hintereinander erreicht werden, dass das jeweilige Prisma nur den Lichtanteil des diesem zugeordneten LEDs in Richtung der Strahlachse umlenkt und reflektiert, der von einem anderen Prisma auf die Rückseite dieses Prismas geworfene Lichtstrahl aber die spezifische dielektrische Beschichtung im Prisma ungefiltert durchdringt und sich somit mit dem reflektierten Lichtanteil zu einem stärkeren und ggf. farblich modulierten Lichtstrahl vereinigt.
Auf diese Weise ist eine effiziente Nutzung von LED-Lichtquellen in der 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 derzeitig höhere Lebensdauer der LED-Lichtquellen gegenüber den Gasentladungslampen zu nennen bei gleichzeitige Energieersparnis und gleichbleibender Lichtleistung. Allein diese Vorteile machen das große Potential dieser nun möglichen Anwendung offensichtlich.
Ein weiterer wesentlicher Aspekt liegt aber auch in dem so gewonnen 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.
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.
Eine vorteilhafte Bauform ist so gestaltet, dass das jeweilige Prisma eine auf die Wellenlänge einer diesem zugeordneten LED-Lichtquelle angepaßte dielektrische Beschichtung aufweist. Das Prisma kann so für andere hinter diesem Prisma angeordnete Prismen und deren spezielle Lichtabstrahlung einer definierten Wellenlänge bis zu einem Grad von 95% lichtdurchlässig gestaltet werden.
Dies ermöglicht die Realisierung mehrerer Vorteile. Zum einen kann so die Lichtleistung der LED-Lichtquellen au faddiert und ein besonders leistungsstarker Scheinwerfer verwirklicht werden. Gleichzeitig kann aber auch die Farbmischung des Scheinwerfers über die Lichtleistung der LED-Lichtquellen unterschiedlicher Farbe erreicht werden, weshalb keinerlei Farbfilter in die Scheinwerferoptik eingesetzt werden müssen, was wiederum die Lichtleistung erhöht und diese baulich verkürzt. Der eingesparte Raum kann wiederum bei der Zahl der in Reihe angeordneten Prismen vorteilhaft genutzt werden. Desweiteren wird somit im Scheinwerfer neuer Raum geschaffen, der nun zusätzlichen Effektblenden o. ä. zur Verfügung steht.
Als LED-Lichtquellen werden vorteilhafterweise LED-Chips verwendet, wobei jeder LED-Lichtquelle eine Sammellinse zugeordnet ist, die das auf das Prisma abgestrahlte Licht bündelt oder Linsenarray verwendet werden. So trifft das abgestrahlte Licht bereits parallelisiert auf das Prisma auf, wodurch die volle Lichtleistung genutzt wird.
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. Vorteilhafterweise ist auch mindestens eine der LED-Lichtquellen mit dem Farbton Amber vorgesehen, um die Wärme des Lichtstrahls gut mischen zu können, insbesondere bei der Erzeugung weißen Lichts.
Bei einer idealen Bauform werden als LED-Lichtquellen LED-Chips verwendet, die bereits auf jedem Chip die RGB-Farben enthalten, wodurch jeder LED-Chip für sich bereits eine gewünschte Farbmischung abstrahlen kann. Auf diese weise ist garantiert, dass der erzeugte Farbspot an allen Stellen einen gleichmäßigen Farbton aufweist.
Nachfolgend soll eine Ausführungsform der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert werden.
Es zeigt hierbei die Figur eine seitliche Ansicht mit geschnittenen Prismen 1 und LED-Lichtquellen 2.
Als LED-Lichtquellen 1 sind LED-Chips in etwa auf der Seitenwand des Scheinwerfers angeordnet, die das Licht in etwa lotrecht zur Richtung der Lichtachse des Scheinwerfers auf die Prismen 1 abstrahlen. Die Lichtabstrahlung wird hierbei durch Linsen parallelisiert, die als Einzellinsen oder Linsenarrays den LED-Lichtquellen 1 zugeordnet aber zeichnerisch nicht dargestellt sind.
Das so parallelisierte Licht trifft auf das jeweilige der LED-Lichtquelle 2 zugeordnete Prisma 1, dringt in den Glaskörper ein und wird auf einer in etwa diagonal das jeweilige Prisma teilende dielektrisch bedampfte und so beschichtete Fläche 4 in Richtung der Strahlachse 3 des Scheinwerfers reflektiert.
Dieser Lichtstrahl durchläuft dann die Scheinwerferoptik 5 mit entsprechenden Effekträdern etc. und tritt aus dem Scheinwerfer aus.
Es wird hierbei deutlich, dass die Prismen (1) direkt in der eigentlichen Strahlachse (3) des Scheinwerfers in einer Reihe hintereinander angeordnet sind. Dies ist erfinderisch nur dadurch realisierbar, dass die verwendeten dielektrischen Beschichtungen (4) der Prismen (1) nur die Wellenlänge der LED-Lichtquellen (2) reflektieren, die diesen seitlich zugeordnet sind. Die anderen von den weiteren Prismen (1) reflektierten Wellenlängen jedoch werden von diesen Beschichtungen (4) nicht reflektiert oder nur in geringem Maße reflektiert.
Der Winkel der Anordnung der Prismen (1) sowie der LED-Lichtquellen (2) kann hierbei natürlich variieren, so lange es im Endeffekt zu einer Umlenkung der Lichtabstrahlung in eine gemeinsame Strahlachse führt. Diese muß nicht gleich der Strahlachse des Scheinwerfers sein, da auch hier eine spätere Umlenkung möglich ist.
Auch die Anordnung der dielektrischen Beschichtung (4) im Prisma ist variabel in Abhängigkeit von der Ausrichtung der Prismen (1) zu den LED-Lichtquellen (2).
Erfindungsentscheidend ist, dass die Durchdringung der jeweilig beschichten dichroitischen Prismen (1) für Lichtabstrahlung anderer Wellenlängen genutzt wird, um dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer in seiner Lichtleistung und Farbmischung zu verbessern und so auch grundsätzlich die Nutzung der LED-Lichtquellen (2) in derart leistungsstarken Scheinwerfern zu ermöglichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10248376 A1 [0005]
- DE 10345433 A1 [0006]

Claims

Motorisch beweglicher, kopfbewegter Scheinwerfer zur Erzeugung einer Vielzahl von Licht- und Projektionseffekten zum Einsatz insbesondere bei der Veranstaltungs- und Bühnentechnik sowie als Architekturscheinwerfer, wobei als Lichtquelle im Scheinwerfer zumindest mehrere LED-Lichtquellen (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass – in hintereinander mehrere dichroitische Prismen (1) angeordnete sind, – die die Lichtabstrahlung jeweils seitlich den Prismen zugeordneter LED-Lichtquellen (2) in eine gemeinsame Strahlachse (3) umlenken und gleichzeitig für die Lichtabstrahlung der anderen Prismen durchlässig sind, – wobei die Summe der Lichtabstrahlung der hintereinander angeordneten Prismen (1) den Lichtstrahl des Scheinwerfers bildet.
Motorisch beweglicher, kopfbewegter Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dichroitischen Prismen (1) in einer Reihe in der Strahlachase (3) des Scheinwerfers angeordnet sind.
Motorisch beweglicher, kopfbewegter Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prismen (1) unterschiedliche dielektrische Beschichtungen (4) aufweisen, die lediglich die Wellenlänge der Lich tabstrahlung der LED-Lichtquelle reflektieren, die dem jeweiligen Prisma zugeordnet ist und gleichzeitig für die Wellenlängen der Lichtabstrahlungen der LED-Lichtquellen der weiteren in Reihe angeordneten Prismen durchlässig sind.
Motorisch beweglicher, kopfbewegter Scheinwerfer nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass – LED-Lichtquellen (2) unterschiedlicher Farbabstrahlung nebeneinander angeordnet sind, – wobei jeder LED-Lichtquelle (2) ein Prisma (1) zugeordnet ist.
Motorisch beweglicher, kopfbewegter Scheinwerfer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Lichtquellen (1) in einer Achse parallel zur Lichtachse des Scheinwerfers angeordnet sind.
Motorisch beweglicher, kopfbewegter Scheinwerfer nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als LED-Lichtquellen (1) LED-Chips verwendet werden.
Motorisch beweglicher, kopfbewegter Scheinwerfer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass LED-Lichtquellen zumindest in den RGB-Farben verwendet werden, um beliebige Farbmischungen mit dem Scheinwerfer erzeugen zu können.
Motorisch beweglicher, kopfbewegter Scheinwerfer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der LED-Lichtquellen den Farbton Amber erzeugt.
Motorisch beweglicher, kopfbewegter Scheinwerfer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als LED-Lichtquellen LED-Chips verwendet werden, die bereits auf jedem Chip die RGB-Farben enthalten, wodurch jeder LED-Chip für sich bereits eine gewünschte Farbmischung abstrahlen kann.