EP4015900A2 - Zoom-strahler - Google Patents

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Publication number
EP4015900A2
EP4015900A2 EP21215596.4A EP21215596A EP4015900A2 EP 4015900 A2 EP4015900 A2 EP 4015900A2 EP 21215596 A EP21215596 A EP 21215596A EP 4015900 A2 EP4015900 A2 EP 4015900A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
scattering
zoom
expanding
optics
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21215596.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4015900A3 (de
Inventor
Christian Anselm
Florian FRISCHMANN
Peter Kandolf
Christian Reisecker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bartenbach Holding GmbH
Original Assignee
Bartenbach Holding GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bartenbach Holding GmbH filed Critical Bartenbach Holding GmbH
Publication of EP4015900A2 publication Critical patent/EP4015900A2/de
Publication of EP4015900A3 publication Critical patent/EP4015900A3/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V17/00—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages
    • F21V17/002—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages with provision for interchangeability, i.e. component parts being especially adapted to be replaced by another part with the same or a different function
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02—Combinations of only two kinds of elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V14/00—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2131/00—Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
    • F21W2131/40—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use
    • F21W2131/406—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use for theatres, stages or film studios
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a zoom radiator with a variable beam angle, comprising at least one light source, focusing optics for emitting a bundle of rays, and a zoom element for adjusting the beam angle of the bundle of rays emitted by the bundling optics.
  • Zoom spotlights are usually used to flexibly accentuate objects of different sizes or spatial zones that are spaced at different distances. Possible areas of application for such zoom spotlights range from stage lighting in theaters or variety shows to the lighting of pictures, sculptures and objects in museums to product lighting in retail, for example in so-called pop-up shops with a varying range of goods and variable presentation layouts illuminate, but can also include general lighting applications.
  • the beam or widening angle of the light emitted by the zoom spotlight can be changed and the light output can thus be flexibly adapted to the object to be illuminated or the corresponding area of the room.
  • such zoom emitters only have lens systems as optics, which are assigned to the light source, for example in the form of an aspherical lens that can be moved in front of the light source.
  • lens systems as optics, which are assigned to the light source, for example in the form of an aspherical lens that can be moved in front of the light source.
  • pure lens systems typically only achieve low optical efficiencies, which do not exceed 40%, since the light source radiation for the narrow radiating range largely bypasses the lens at the side.
  • zoom spotlights are already known whose optical system uses reflector-lens combinations, with the light emitted by the light source being captured and bundled by means of a reflector.
  • the desired zoom effect can be achieved by adjusting a lens arranged in front of the reflector.
  • the writing shows a zoom spotlight of this type, for example DE 20 2014 000 449 U1 , who wants to use a so-called COB-LED as a light source, the light of which is captured by a reflector in the more widened area, with a convex lens in front of the reflector being axially adjustable in order to achieve an adjustable zoom effect.
  • zoom radiators with adjustable reflector-lens systems are more efficient than pure lens systems, they still have relatively limited efficiencies, at least when a larger zoom range is to be realized through a larger adjustment range of the lens, since then typically in the adjustment positions of the lens that are further away, part of the light is in turn radiated past the lens.
  • the homogeneity of the light emitted by the zoom radiator is unsatisfactory.
  • the axial adjustment of the lens in front of the reflector leads to greater or lesser inhomogeneities, which are reflected in uneven brightness of the irradiated object or spatial area.
  • the light beam coming from the light source is expanded in a scattering or targeted manner before it hits the bundling optics and the expansion plane can be designed to be adjustable in terms of its distance from the bundling optics in order to reduce the zoom - to implement the function.
  • a scattering element provided with a light-scattering and/or specifically widening scattering and/or expanding structure, can be used as a zoom element, which is provided between the bundling optics and the light source, the said thin-walled scattering - And/or the expanding element and/or the bundling optics for zooming the radiation beam of the radiator is/are mounted so that it can be moved back and forth.
  • the zoom mechanism is insensitive to alignment and position inaccuracies thanks to a diffusely scattering widening in front of the bundling optics.
  • a targeted spreading or widening with, for example, a widening angle of 2 times 20° to 2 times 60° or 2 times 20° to 2 times 50° can also be provided.
  • the zoom effect can be set flexibly, for example an elliptical or oval or even circular zoom can be selected.
  • the bundling optics are advantageously fully charged in the radiation angle in every zoom position, so that the lowest possible luminance can be achieved for a specific intensity in a point of the irradiated field. Since the full cross-sectional area of the bundling optics is always "visible", the light comes from the maximum possible area, so that the luminance for a specific intensity is as small as possible.
  • the object of the present invention is to provide an improved zoom radiator of the type mentioned at the outset, which avoids the disadvantages of the prior art and further develops the latter in an advantageous manner.
  • an optically insensitive adjustability should be achieved with high system efficiency of the beam angle and a flexible adjustment of the zoom type of the zoom radiator can be achieved.
  • an interchangeable holder for replacing the thin-walled scattering and/or expanding element and for inserting differently designed scattering and/or expanding elements for the Generating differently contoured and/or differently colored beams of rays is provided, with the interchangeable holder mentioned having detachable fastening means in order to be able to be easily detached from a radiator housing or a component carrier of the radiator and/or to easily detach the thin-walled scattering and/or expansion element from the interchangeable holder to be able to
  • the differently designed scattering and/or expanding elements for generating differently contoured beams of rays can be designed to scatter and/or expand differently, and at the same time have a corresponding attachment contour for detachable attachment to the same attachment contour of the same interchangeable holder.
  • a circular bundle of rays is generated with the various expanding or scattering elements, for example, and an elliptical or angular bundle of rays is generated with an expanding or scattering element
  • both or all expanding or scattering elements can have the same attachment contour or outline contour and thus in the same interchangeable holder be used.
  • the interchangeable holder can advantageously be mounted to be longitudinally displaceable essentially parallel to the main beam direction and/or transversely displaceable transversely to the main beam direction Storage of the change holder can be provided in order to adjust the zoom angle and/or the zoom type and/or the color, as will be explained below.
  • the interchangeable holder can have an annular film holder for positively and/or non-positively holding the thin-walled spreading and/or expanding element, which film holder can be detachably attached to an adjustably mounted holder sleeve in order to enable easy replacement of the spreading or expanding element .
  • a radiator housing can include a detachable or openable cover for closing an exchangeable opening through which the scattering and/or expanding element and/or a carrier element of the exchangeable holder or even the entire exchangeable holder can be removed and inserted, with preferably an optics holder on which the Bundling optics is held, together with the bundling optics, can be removed at the end from the radiator housing and the exchange opening arranged at the front can be released by removing it from the radiator housing.
  • the bundled optics holder can thus form the removable housing cover.
  • the interchangeable holder preferably has fastening means that can be released manually, in particular without tools or with standard tools such as a screwdriver, for fastening a spreading and/or expanding element that is used in each case.
  • the detachable fastening means of the interchangeable holder can comprise, for example, edge-side clamping elements, by means of which the scattering foil can be clamped at the edge or a frame support to which the foil is attached can be clamped.
  • an emitter housing can include a detachable and/or openable cover for closing an exchangeable opening, through which the exchangeable holder mentioned and the respective scattering and/or expanding element can be accessed can be removed in order to be replaced by another scattering and/or expanding element.
  • a set of differently designed alternating scattering and/or expanding elements can be provided which scatter differently and/or expand differently, so that different scattering and/or expanding elements form different beams of rays, with the different alternating scattering and/or expanding elements advantageously, at the same time, have a mutually corresponding fastening contour for fastening to the interchangeable holder or an interchangeable holder counterpart.
  • scattering foils with scattering layers designed to scatter differently can be used or exchanged for one another in order to set the desired zoom type.
  • the beam emitted by the bundling optics is contoured and/or shaped differently. If, for example, a scattering and/or expanding element that scatters uniformly in different directions, which results in a beam of rays with a circular cross section, for example, is replaced by a scattering and/or expanding element whose scattering and/or expanding structure is directed or that in a first main direction has a greater widening than in a second, perpendicular thereto main direction, an elliptical or approximately even somewhat rectangular beam can be radiated from the bundling optics instead of the previously radiated from the bundling optics and circular in cross-section beam.
  • scattering and/or expanding elements of different colors or scattering and/or expanding elements with differently colored sections can also be used, with scattering and/or expanding elements of different colors or differently colored sections being able to be exchanged for one another in a simple manner.
  • a scattering and/or expanding element can be used that has differently colored sections, so that the light beam coming from the light source partially strikes a red section of the scattering and/or expanding element, for example, and another part of the light beam strikes a green section, for example Section of the scattering and / or expansion element meets. Due to the widening, light-scattering design of the diffuser, light is mixed on the emission side of the scattering and/or expanding element, before the focusing optics and/or also after the focusing optics, so that in the example mentioned with red and green sections of the scattering and /or widening elements a total of yellow light or yellowish mixed light is achieved.
  • Such a sectionally different color of the scattering and/or expanding element can provide mixed light with very high photometric efficiency in terms of color, since only one film or one scattering and/or expanding element has to be irradiated despite the mixture of the light from two colors. If the light is mixed together in a conventional manner and colored one after the other, for example first with a red film and then with a green film, which are arranged one behind the other, there are noticeably higher lighting losses.
  • the color temperature of the generated mixed light can be changed or variably adjusted in a very simple manner with a scattering and/or expanding element that has sections of different colors.
  • the scattering and/or expanding element with the differently colored sections can be slidably or adjustably mounted transversely to the main beam direction of the light beam that passes through the scattering and/or expanding elements, in order to make the surface areas through which the rays pass through larger or smaller. so that a corresponding change in the mixed color is achieved.
  • yellow light can be mixed by positioning the scattering and/or expanding element approximately in the middle of the beam of rays, so that the light beam flowing towards the bundling optics about 50% passes through the red half and about 50% through the green half of the scattering and/or expanding element. If the scattering and/or expanding element is shifted transversely to the main beam direction, so that the bundle of rays passes completely through the red half of the scattering and/or expanding element, for example, red light can be generated or, conversely, green light can be generated if the scattering and /or the expansion element is moved in a different direction so that the light only passes through the green half.
  • the scattering and/or expanding element can be shifted stepwise or continuously transversely to the main beam direction, so that mixed forms can also be adjusted gradually or continuously, for example in such a way that from 40% red light and 60% green light to, for example, 70% red light and 30% Green light can be switched over in order to adjust the color of the mixed light produced more from greenish-yellow to more reddish-yellow or orange.
  • the light color can also be adjusted in a different way, for example by inserting or moving in a separate color film or another light-coloring optical element.
  • a colored film with a smooth surface can be moved into the beam of rays to be colored.
  • wave-optically active structures that can set the desired light color, for example, by extinction.
  • a color-changing scattering structure can be provided on a scattering element, which wave-optically adjusts the desired color via extinction.
  • the efficiency can be improved and, if necessary, the thickness of the film or element can be reduced.
  • the expanding or scattering structure of the scattering and/or expanding element can optionally be combined with such a color-changing scattering structure in order to achieve both effects, ie the zoom effect and the color-changing effect, at the same time.
  • the aforementioned cross-adjustability of the zoom element does not have to be used for color changes, but can also be used in other ways.
  • a scattering and/or expanding element with differently structured sections can be used, so that differently structured sections can be moved into the irradiated area by transverse displacement.
  • a diffusely scattering area and a targeted widening area can be moved into the beam of rays in this way, in order to achieve different zoom effects in each case.
  • a compound slide guide can be provided, for example, on which the scattering and/or expanding element holder is mounted, for example in the form of the aforementioned change holder.
  • a cross slide guide can include a main slide, for example, which is displaceably mounted or guided parallel to the main beam direction of the beam that passes through the scattering and/or expanding element and/or radiates towards the focusing optics.
  • An auxiliary carriage can be mounted or guided on this main carriage so as to be displaceable transversely to the said main beam direction, in order to also be able to shift the scattering and/or expanding element transversely to the main beam direction.
  • the zoom function is carried out and the beam angle of the beam emitted by the bundling optics is changed and adjusted. If, on the other hand, the said auxiliary carriage is adjusted or moved transversely to the main beam direction, the light temperature or color can be set and changed.
  • the at least one scattering and/or expansion element and/or the at least one color-changing optical element can also be mounted so as to be rotatably adjustable, for example to move sections of the respective element, which are designed differently in the manner of a revolver magazine, into or out of the beam of rays.
  • the thin-walled scattering and/or expanding element can in particular be designed as a film or scattering and/or expanding film.
  • Such scattering and/or expanding films are known per se, but have not been used as a zoom element in front of the bundling optics, but usually on the emission side of the bundling optics of a radiator as a soft focus, so to speak, in order to shape the emitted light cone and soften the light draw, which is often provided for in museum spotlights, for example.
  • the scattering foils were fixed statically, i.e. at a fixed distance from the bundling optics, since downstream scattering foils, ie fixed behind the bundling optics, cannot produce a zoom effect even if they are shifted.
  • Such a scattering or expanding film can be flexible or pliable, as is typical for films, and be made very thin, for example having a thickness of less than 3 mm or less than 1 mm, with the thickness also being able to be only fractions of a millimeter.
  • a somewhat thicker, still thin-walled diffusing screen with a thickness in the range of a few millimeters, for example 3, 4 or 5 mm, as the expanding diffusing and/or expanding element, with such a diffusing screen advantageously being plate-shaped , may be formed with a constant thickness and / or flat.
  • An at least approximately flat and/or plate-shaped design is possible regardless of the thickness and in particular also when using a scattering film.
  • the scattering and/or expanding structure of the thin-walled scattering and/or expanding element can comprise a surface structure, such a surface structure Roughening and/or a relief-like structuring, for example in the form of a matted surface.
  • the scattering and/or expansion structure can also be made so small, at least in regions, that wave-optical effects, for example diffraction effects, can be achieved.
  • the surface structure can also include directional structures such as grooves and/or facets, by means of which directional scattering of the light beam can also be achieved. If, for example, directed grooves or microfacets are used, an expansion in one direction can be greater than in another direction, so that, for example, elliptical or approximately rectangular zoom beam bundles can be achieved.
  • the scattering and/or expansion structure can also comprise a particle structure embedded in the interior of the thin-walled scattering and/or expansion element.
  • a particle structure embedded in the interior of the thin-walled scattering and/or expansion element can also comprise a particle structure embedded in the interior of the thin-walled scattering and/or expansion element.
  • light-scattering, very small particles can be embedded in the scattering film, at least approximately uniformly distributed, in order to bring about the widening effect inside the scattering film.
  • the light-scattering, embedded particles have a diameter or a thickness that is even smaller than the thickness of the film, so that the surface of the film can be formed by the plastic or material in which the particles are embedded. Accordingly, the film surface can be made smooth.
  • it would also be possible to combine surface structuring with a light-scattering, embedded particle layer for example if a slightly thicker diffusing screen is used in comparison to a diffusing film.
  • the mentioned scattering and/or expansion structure can form a microstructure or nanostructure, the individual structural elements of which have an order of magnitude in the micro or nano range. If, for example, relief-like roughening or embedded particles are provided, the relief peaks or valleys or the particles mentioned can have an extent of, for example, ⁇ 1 mm or ⁇ 1 ⁇ m.
  • the thin-walled scattering and/or expanding element can also be provided with a directional, expanding, cloud-like relief structure in order, for example, to achieve targeted expansions in the range from 2 times 20° to 2 times 60° or 2 times 20° to 2 times 40° achieve.
  • a directional, expanding, cloud-like relief structure in order, for example, to achieve targeted expansions in the range from 2 times 20° to 2 times 60° or 2 times 20° to 2 times 40° achieve.
  • Mixed forms with different scattering or expansion structures can also be provided in different sections of the film or the thin-walled element.
  • a stronger scattering structure can be provided in an inner or central section and a weaker scattering structure can be provided in an outer edge section of the element.
  • directed widening sections and diffusely scattering sections can also be provided on an element, for example a central section of the zoom element can be provided with a specifically widening structure and an edge section can be provided with a diffusely scattering structure.
  • two or generally more scattering and/or expanding elements in particular foils, can also be provided, which are arranged between the light source and the focusing optics and are preferably irradiated in succession by the beam of rays to be formed and expanded.
  • such multiple scattering and/or expanding elements can be independent of one another relative to the bundling optics and/or relative to the light source be adjusted, in particular be moved back and forth between the light source and the bundling optics. If, for example, the distance between the multiple scattering and/or expanding elements is changed, different zoom effects can be achieved. For example, by adjusting the distance between two scattering and/or expanding elements with elliptical scattering structures, a rectangle with different aspect ratios can be generated when the cross section of the zoomed beam is viewed, or other beam cross sections can be generated.
  • the plurality of scattering and/or expanding elements can also be adjusted together relative to the downstream bundling optics and/or relative to the light source, in particular moved back and forth.
  • a rotatory adjustability of the at least one spreading and/or expanding element can also be provided.
  • the position of the main axes can be rotated, for example in the case of an elliptical scattering structure.
  • a rotatory adjustability can also be provided for a plurality of scattering and/or expanding elements, in particular in order to rotate the scattering and/or expanding elements relative to one another in order to be able to adjust the shape of the zoomed beam in the desired manner.
  • a joint rotary adjustment can also be provided.
  • the rotational adjustment axis can be aligned perpendicular to the scattering and/or expanding element and/or parallel to the main axis of the light bundle coming from the light source.
  • the downstream bundling optics can also be adjusted, for example to position the bundling optics closer to the scattering and/or expanding element or further away from it.
  • the bundling optics in the direction of the at least one Scattering and / or expansion element forth coming beam be mounted displaceably.
  • the bundle of rays emitted by the bundling optics can also be zoomed in this way.
  • Said bundling optics can be designed in one or more parts and can comprise one or more optics elements, with one or more optics elements being able to be adjusted in the manner mentioned in the case of a multi-part design, in particular being movably mounted.
  • the bundling optics can comprise a lens which can be spherically or else aspherically curved in order to bundle the light coming from the scattering and/or widening element.
  • Said lens can also be designed as a free-form surface lens in order to shape the radiated bundle of rays in the desired way.
  • the bundling optics can also include a Fresnel lens, in order to minimize horizontal expansion, for example.
  • the bundling optics can also include a reflector, which receives and emits the expanded bundle of rays coming from the scattering and/or expanding element, thereby bundling it.
  • the light source connected upstream of the scattering and/or expanding element can fundamentally be designed in different ways, with the term light source being to be understood broadly in the context of the present application, since the light beam applied to the scattering and/or expanding element can also be emitted by upstream optics , which then forms the "light source" in this respect.
  • a light mixing rod and/or a concentrator optic can be connected in front of the diffusing screen.
  • Such a mixing rod connected upstream of the scattering and/or expanding element can fundamentally be designed in different ways, for example it can have a smooth or harmoniously curved peripheral surface.
  • the mixing rod can also be provided on its lateral surface with a profiling running in the longitudinal direction of the rod, which can include longitudinal grooves and/or longitudinal ribs, with such a profiling being formed consistently over the length of the rod or also becoming weaker or weaker towards the light exit end of the light mixing rod. can leak.
  • the profiling viewed in the rod cross section, can alternately comprise longitudinal grooves and longitudinal ribs of approximately the same width, so that peaks and valleys of the profiling have approximately the same width.
  • the longitudinal grooves and longitudinal ribs can have a rounded contour when viewed in the cross section of the rod, so that the profile when viewed in the cross section of the rod has an overall wavy contour that can wrap around the circumference of the light mixing rod in the manner of a rounded flanging.
  • angular profile grooves or profile ribs would also be possible in cross section, so that the profiling viewed in the bar cross section can also have a crenelated, angular contouring.
  • U-shaped profile ribs and/or grooves with angular or rounded corners can be provided at the leg transitions, or triangular ribs or grooves can also be formed, for example.
  • the longitudinal grooves and/or longitudinal ribs run straight parallel to the longitudinal direction of the rod.
  • the named profiling starting from the light entry side, over about 1/3 to 2/3 of the rod length, so that at least the last third of the light mixing rod can remain unprofiled toward its light exit end and have a smooth lateral surface.
  • Said elongate light mixing rod can be slender overall and have a length which is a multiple of the rod diameter, for example more than three times or more than five times the rod diameter.
  • longitudinal grooves and/or longitudinal ribs can be provided distributed over the circumference of the light mixing rod.
  • the longitudinal grooves and/or longitudinal ribs can be distributed differently over the circumference, so that, for example, more longitudinal ribs and/or longitudinal grooves are provided in one circumferential sector than in another circumferential sector.
  • a different number of ribs and/or grooves can be provided on different sides of the circumference, in particular if the light mixing rod has an overall angular contour.
  • the longitudinal ribs and/or longitudinal grooves distributed over the circumference can have different widths and/or heights or depths.
  • deeper and/or wider longitudinal grooves and/or higher and/or wider longitudinal ribs can be provided in one circumferential sector or on one circumferential side, while shallower and/or narrower longitudinal grooves and/or lower and / or narrower longitudinal ribs can be provided.
  • the profile depth can vary over the length of the light mixing rod between 1/5 of the rod diameter and 0 or 1/10 of the rod diameter and 0 or 1/20 of the rod diameter and 0.
  • the maximum profile depth can be between 1/5 and 1/20 of the rod diameter or 1/7 and 1/15 of the rod diameter, with non-circular rod cross-sections being the rod diameter the maximum transverse extent of the cross-sectional area can be viewed.
  • the light mixing rod can have a cross-sectional contour that deviates from the circular shape, even if the profiling is disregarded and an envelope surface of the rod jacket surface is considered.
  • the enveloping surface area of the light mixing rod can have a polygonal, for example quadrangular or square, cross-sectional contour, in which case the enveloping surface area cross-section can remain the same over the length of the mixing rod.
  • the enveloping lateral surface can have a cylindrical shape deviating from a circular cylinder, for example in the manner of a polygonal extruded profile.
  • the light exit surface of the light mixing rod can be designed to be congruent with the light entry surface of the focusing optical element. As a result, the light can be given over the full cross-section of the rod into the full entry cross-section of the focusing optical element.
  • the named focusing optical element can be attached directly to the mixing rod.
  • the direct, gap-free, flat connection of the light entry surface of the optical element with the light exit surface of the light mixing rod eliminates the loss of Fresnel reflection at an optical transition, so that the mixing optics can work more efficiently than a superior optic.
  • an optically tight connection or an optically tight juxtaposition can be achieved, for example, in that the concentrating optics element is integrally formed in one piece, materially homogeneously with the light mixing rod, for example can be cast in one piece from glass or transparent plastic or silicone.
  • an optically tight connection can also be achieved by gluing the light exit surface of the light mixing rod to the light entry surface of the optical element, preferably over the entire surface, using an optically transparent adhesive.
  • the light mixing rod mentioned can be designed as a solid rod, with a reflective coating possibly being applied to the outer lateral surface of the mixing rod, which consists of transparent solid material, so that the light beams coupled into the light mixing rod can be totally reflected or reflected on the outer lateral surface of the mixing rod.
  • the light mixing rod does not have to be a solid rod, but a hollow rod can also be provided, the inner surface of which can be designed to be reflective and can be provided with the mentioned longitudinal rib and/or groove profile.
  • the specified optical element downstream of the light mixing rod, in particular focusing can in particular be a CPC or CPC-like element, which transforms the light coming from the light mixing rod into a beam of rays, in the radiation area of which every point is exposed to at least approximately the full luminance of the light source.
  • the full luminance can, of course, be reduced in some places, e.g. B. by inhomogeneities of the light source or flaws, by 3D effects or manufacturing tolerances of a reflector surface or the like, so that the full luminance is possibly only approximately achieved at some points.
  • such a concentrator in the form of a CPC or CPC-like element transforms the light received from the light source or, in the present case, from the light mixing rod into the said beam of rays, in the radiation area of which at least theoretically every point has the full luminance of the light source is applied.
  • such a CPC or CPC-like element can achieve a radiation cone or radiation cylinder that is quasi-homogeneous in terms of light color, so that there are no different Color points are recognizable, but an evenly distributed, quasi-homogeneous light distribution is perceptible.
  • the mixing rod mentioned brings about such a quasi-homogeneous mixing of light.
  • the CPC or CPC-like element bundles the mixed light onto the target area to be illuminated.
  • such a CPC element that is to say a compound parabolic concentrator element, is a concentrator composed of two curved shapes and is traditionally used per se in solar technology.
  • a CPC element is composed of two parabolas, but modifications have also become known in which no parabolas but other curves define the contour of the concentrator element, with such modified concentrators - insofar as they are no longer parabolic - as CPC -like elements are called.
  • What the CPC elements and the modified CPC-like elements have in common is that they transform the light coming from the light rod into a bundle of rays in the manner mentioned, in the radiation area of which every point is exposed to the full luminance of the light source.
  • said CPC or CPC-like element can be provided with faceting, in particular with a multiplicity of facets provided on the lateral surface side.
  • the zoom radiator 1 includes a light source 2, which can be designed, for example, as an LED or as an LED array. In principle, however, other, preferably punctiform, light sources can also be considered. In order to be able to adjust the light color in the area of the light source 2, multicolored LED modules can also be combined or provided.
  • a mixing optics 3 can be arranged downstream of the light source 2, for example in order to be able to mix the light when using a plurality of LED modules, in particular to mix different colored light components into a homogeneous, colored light.
  • the mixing optics 3 can comprise a light mixing rod 4 which has its entry end facing said light source, so that the light source 2 can radiate its light essentially completely into the light mixing rod 4 .
  • the light mixing rod 4 can be followed by a focusing optical element 5, which can be designed, for example, in the form of a CPC or CPC-like element.
  • the light mixing rod 4 can be connected directly to the respectively associated optical elements 5 and placed directly next to one another.
  • the CPC-like optical element 5 can be cast onto the light mixing rod 4 or can be integrally connected in one piece, with a homogeneous material.
  • the optical element 5 can also be formed separately and connected to the mixing rod 4 in an optically sealed manner by means of an optically transparent adhesive.
  • the light exit surface of the light mixing rod 4 and the light entry surface of the optical element 5 can be connected to one another over the entire surface and without any gaps.
  • the light mixing rod 4 can basically be contoured as a circular cylinder. Alternatively, the light mixing rod 4 can also be controlled to deviate from the circular cylindrical shape, in particular it can have a polygonal, for example square, cylindrical shape in the manner of an edge profile or an extruded profile.
  • the light mixing rod can have a profile on its lateral surface which—viewed in cross section—can have a wavy contour that alternates, for example, approximately equally wide, rounded troughs and crests.
  • Such wave troughs and peaks in the form of, for example, longitudinal grooves and longitudinal ribs, which can be concavely arched or convexly arched on the lateral surface of the mixing rod, can be provided in particular at the light entry end of the mixing rod 4 or start from there and end towards the light exit end of the mixing rod 4 in a surface that is smooth there, for example, that is to say essentially profile-free and without grooves or ribs, which can then merge into the optical element 5 .
  • other configurations are also possible with regard to the mixing rod and the optics element 5, in which case one of these elements or both elements, ie the mixing rod 4 and the optics element 5, can also be dispensed with.
  • the zoom function can be designed in such a way that the zoom bundle of rays 9 can have no widening or a beam angle of 2 times 0° in the manner of a spotlight, cf., for example Figure 1a and Figure 1b ,
  • the beam angle preferably continuously or possibly also in steps up to a maximum beam angle of, for example, 2 times 30 °, like this Figure 1d shows, or can also be expanded twice by 45°.
  • Said bundling optics 8 can include a bundling lens 10, such as the Figures 1 to 3 show, in which case such a lens 10 can fundamentally be contoured differently, for example spherically or aspherically curved, but free-form surface lenses can also be used.
  • a bundling lens 10 such as the Figures 1 to 3 show, in which case such a lens 10 can fundamentally be contoured differently, for example spherically or aspherically curved, but free-form surface lenses can also be used.
  • the bundling optics 8 can also include a reflector 11, which reflects the light bundle coming from the zoom element 7 and thereby bundles it to form the zoom ray bundle 9, cf. figure 4 .
  • bundling optics can include a lens, optionally with a reflective lateral surface, or a lens and a reflector.
  • the zoom element 7 between the light source 2 and the focusing optics 8 is arranged between the focusing optics 8 and the mixing rod 3 or the optics element 5 when using a mixing rod 3 and/or a CPC-like optics element 5, cf. Figures 1 to 6 .
  • Said zoom element 7 is a thin-walled, in particular disk-shaped scattering and/or expanding element 12 or the zoom element 7 comprises such a scattering and/or expanding element 12 which is designed to be scattering and/or with a light-scattering scattering and/or expansion structure is provided.
  • said scattering and/or expanding element 12 can be designed as a scattering film.
  • a scattering film can be, for example, a translucent plastic film with a scattering and/or expansion structure.
  • Said scattering and/or widening structure 13 can include a surface structure, for example in the form of a roughened and/or microfibered or otherwise relief-like surface structure.
  • the scattering and/or expanding structure 13 can also comprise a particle structure embedded in the material of the scattering film or the scattering and/or expanding element 12, which scatters the light passing through the scattering and/or expanding element 13.
  • the scattering and/or expanding element 12 can be shifted or moved at least approximately parallel to the main beam direction 14 of the light bundle 6, which passes through the scattering and/or expanding element 12, in order to get closer to or further away from the focusing optics 8 to be positioned.
  • the scattering and / or expanding element 12 along the entire route between the light source 2 - or when using a mixing rod 3 and/or a CPC-like optical element 5 can be adjusted from the light exit surface of the mixing rod 3 or the optical element 5 to the focusing lens 8, so that the scattering and/or widening element 12 in an end position is at least approximately directly on the light exit surface of the light source 2 (or the mixing rod 3 or the optics element 5) is positioned and is positioned in another end position at least approximately directly on the bundling optics 8.
  • the scattering and/or expanding element 12 expands, as symbolized by the small arrows on the light exit side of the scattering and/or expanding element 12, so that the scattered or expanded light cone or the light beam strikes the lens 10 or the reflector 11 , as the figures show.
  • the zoom beam or the zoom beam 9 emitted by the zoom radiator 1 is zoomed in less or more, cf. figure 1 , there comparing the partial representations b, c and d.
  • the scattering and/or expanding element 12 rests essentially directly on the light exit surface of the light source 2 or the mixing optics 3, there is essentially no zoom effect or the zoom beam 9 emitted by the bundling optics 8 has essentially the same shape than if no scattering and / or expanding element 12 is used, as is a comparison of partial views a and b of figures 1 , 2 and 3 clarified.
  • the scattering and/or expanding element 12 can be exchanged in order to be able to implement different types of zoom.
  • a scattering and/or expanding element 12 can be used here, for example, which generates a zoom beam 9 that is essentially circular in cross section, cf. figure 1 .
  • the scattering and/or expanding element 12 can, for example, be designed to scatter uniformly in all directions.
  • a scattering and/or expanding element 12 can be used, which generates an increasingly elliptical or more oval zoom beam bundle when it is positioned increasingly closer to the bundling optics 8, cf. figure 2 , there in particular the partial views c and d.
  • a scattering and/or expanding element 12 can, for example, have a scattering and/or expanding structure 13 which is designed to scatter in a directed manner, so that a widening in a first main direction is greater than a widening in a second main direction perpendicular thereto.
  • a scattering and/or expanding element 12 can also be used, which produces an increasingly angular zoom beam 9 as it is positioned increasingly closer to the bundling optics 8, cf. figure 3 .
  • This can be achieved, for example, by appropriately designing the scattering and/or expanding structure 13 or also the outline contouring thereof.
  • a change holder 15 can advantageously be provided, cf. figure 3 , which holds the respective scattering and/or expanding element 12 in the beam 6 between the light source 2 and the focusing optics 6, in particular in an alignment that is essentially perpendicular to the main beam direction 14 of the light source 2 or of the mixing optics 3 arranged downstream of the light source.
  • a carriage guide can be provided, for example, wherein such a carriage guide 16 can have a main carriage 17, which can be mounted so that it can be moved essentially parallel to the main beam direction 14.
  • the carriage guide 16 further comprises an auxiliary carriage 18, which can be mounted on said main carriage 17, advantageously displaceable relative to the main carriage 17 in a direction transverse to the main beam direction 14 of the light source 2, see for example figure 2 or figure 4 , showing the carriage guide 16.
  • Such a cross slide guide can be particularly advantageous if a scattering and/or expanding element 12 with differently colored sections is used, so that by transverse displacement of the scattering and/or expanding element 12, the portions of the light beam 6 that pass through the section of one color and on the other hand the Irradiate section of the other color can be adjusted in order to be able to vary the mixed color produced thereby, as explained above.
  • scattering and/or widening elements 12 can also be provided between the light source 2 and the focusing optics 8 or between the mixing optics 3 and the bundling optics 8, with the mentioned several scattering and/or widening elements 12 advantageously each acting as scattering and / or expansion film can be formed.
  • the multiple scattering and/or expanding elements 12 can be provided with expansion structures which are identical to one another, but can also have different expansion structures. For example, a film with a structure that scatters in a targeted manner and a film with a structure that scatters diffusely can be provided.
  • each of the scattering and/or expanding foils can be mounted on a carriage guide 16, it being possible, for example, for the main carriage 17 of the scattering and/or expanding elements 12 to be provided with a common main carriage guide.
  • the bundling optics 8 can also comprise a plurality of optics elements 10, for example in the form of a plurality of lenses, or be of multipart design. Instead of two lenses 10 like this the figure 5 shows, the bundling optics 8 For example, also include a lens and a reflector, or other mixed forms such as multiple lenses combined with a reflector.
  • the aforementioned change holder 15 can have an annular foil carrier 15a, to which the foil-like spreading and/or expanding element 12 can be preferably releasably attached, in particular in a positive and/or non-positive manner.
  • Various fastening means can be used, which are preferably designed to be manually detachable, in particular without tools or with simple standard tools such as a screwdriver, an Allen key or clamp pliers and can be loosened and tightened.
  • the fastening means mentioned can be designed to work in a form-fitting and/or non-positive manner, whereby in an advantageous development of the invention, for example, bayonet fastening means can be provided on the film carrier 15a mentioned, in which correspondingly designed edge sections of the spreading and/or expanding elements can be inserted and twisted in a form-fitting manner can be locked.
  • clamping elements for clamping the respective spreading and/or expanding element 12 can also be provided on the film holder 15a.
  • latching elements can be provided, for example in the form of clip elements, in order to be able to latch or clip the respective spreading and/or expanding element 12 to the film carrier 15a.
  • non-positive holding means such as an adhesive bond, in particular when the entire film carrier 15a is detachably fastened.
  • the ring-shaped film carrier 15b can be fastened at the front and/or at one end section to a preferably sleeve-shaped zoom carrier 15b, in which case the fastening can advantageously be detachable.
  • detachable fastening means can include, for example, screw or latching means such as clips or tensioning or clamping elements that can be loosened and tightened manually or with simple tools such as a screwdriver.
  • said film carrier 15a can also have bayonet locking means, in order to have contours complementary thereto of the zoom carrier 15b to be able to be secured in a bayonet-like manner and thus positively by twisting.
  • the film carrier 15a could also be glued to the zoom carrier 15b.
  • the bundling optics 8 and the zoom element 7 can each be adjusted individually relative to one another and relative to the light source 2 , in particular longitudinally displaced parallel to the main beam direction 14 .
  • the bundling optics 8 and the zoom element 7 can each be fastened, for example, to an adjustment sleeve which can be mounted or fastened to the radiator housing 60 via a screw thread 50, 51. If the sleeve-shaped zoom mount 15b is rotated, the zoom mount 15b experiences a longitudinal displacement relative to the radiator housing 60 via the screw thread 50 and thus relative to the light source 2 and the focusing optics 8.
  • the bundled optics 8 undergoes a longitudinal adjustment in the direction of the main beam direction relative to the zoom element 7 and relative to the light source 2 through the screw thread 51.
  • both the bundled optics 8 and the zoom element 7 can each be adjusted individually be adjusted.
  • said bundled optics carrier 61 can simultaneously form a detachable cover of radiator housing 60, which allows access to interchangeable carrier 15 when it is open or removed.
  • the sleeve-shaped bundled optics carrier 61 can be pulled out of the radiator housing 60 or rotated, whereby the film carrier 15a on the front end section of the zoom carrier 15b and thus the scattering and/or expanding film 12 become accessible and can be replaced in the manner described to achieve a different type of zoom.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zoom-Strahler mit variablem Strahlwinkel, umfassend zumindest eine Lichtquelle, eine Bündelungsoptik zum Abstrahlen eines Zoom-Strahlenbündels sowie ein Zoom-Element zum Einstellen des Strahlwinkels des von der Bündelungsoptik abgestrahlten Zoom-Strahlenbündels, wobei das Zoom-Element ein mit einer lichtstreuenden und/oder aufweitenden Streu- und/oder Aufweitstruktur versehenes, dünnwandiges Streu- und/oder Aufweitelement ist, das zwischen der Bündelungsoptik und der Lichtquelle vorgesehen ist, wobei das genannte Streu- und/oder Aufweitelement und/oder die Bündelungsoptik zum Einstellen des Strahlwinkels des abgestrahlten Zoom-Strahlenbündels hin- und herbewegbar gelagert ist/sind, wobei ein Wechselhalter zum Auswechseln des Streu- und/oder Aufweitelements und Einsetzen unterschiedlich ausgebildeter Streu- und/oder Aufweitelemente zum Erzeugen unterschiedlich konturierter und/oder unterschiedlich farbiger Strahlenbündel vorgesehen ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zoom-Strahler mit variablem Strahlwinkel, umfassend zumindest eine Lichtquelle, eine Bündelungsoptik zum Abstrahlen eines Strahlenbündels sowie ein Zoom-Element zum Einstellen des Strahlwinkels des von der Bündelungsoptik abgestrahlten Strahlenbündels.
  • Zoom-Strahler werden üblicherweise dazu eingesetzt, um verschieden große Gegenstände oder verschieden weit beabstandete Raumzonen flexibel zu akzentuieren. Mögliche Einsatzbereiche solcher Zoom-Strahler reichen beispielsweise von der Bühnenbeleuchtung in Theatern oder Varietes über die Beleuchtung von Bildern, Skulpturen und Objekten in Museen bis hin zur Produktbeleuchtung im Einzelhandel, in den beispielsweise sog. Pop-Up-Shops mit variierendem Warenangebot und Präsentationslayout variabel zu beleuchten sind, können aber auch allgemeine Beleuchtungsanwendungen umfassen.
  • Durch die verstellbare Zoom-Optik kann der Strahl- bzw. Aufweitwinkel des vom Zoom-Strahler abgestrahlten Lichts verändert und somit die Lichtabgabe flexibel an das zu beleuchtende Objekt bzw. den entsprechenden Raumbereich angepasst werden.
  • In einfacher Bauart weisen solche Zoom-Strahler als Optik lediglich Linsensysteme auf, die der Lichtquelle zugeordnet sind, beispielsweise in Form einer asphärischen Linse, die vor der Lichtquelle bewegt werden kann. Solche reinen Linsensysteme erreichen jedoch typischerweise lediglich geringe optische Wirkungsgrade, die nicht über 40% hinausgehen, da für den eng strahlenden Bereich die Lichtquellenstrahlung großteils seitlich an der Linse vorbeigeht.
  • Um diesen seitlichen Lichtverlust zu vermeiden, sind bereits Zoom-Strahler bekannt, deren Optiksystem Reflektor-Linsen-Kombinationen verwendet, wobei mittels eines Reflektors das von der Lichtquelle abgegebene Licht eingefangen und gebündelt wird. Durch Verstellung einer vor dem Reflektor angeordneten Linse kann der gewünschte Zoom-Effekt erzielt werden.
  • Einen Zoom-Strahler dieser Gattung zeigt beispielsweise die Schrift DE 20 2014 000 449 U1 , die als Lichtquelle eine sog. COB-LED verwenden will, deren Licht im stärker aufgeweiteten Bereich von einem Reflektor eingefangen wird, wobei eine konvexe Linse vor dem Reflektor axial verstellbar ist, um einen einstellbaren Zoom-Effekt zu erzielen.
  • Solche Zoom-Strahler mit verstellbaren Reflektor-Linsen-Systemen sind zwar im Vergleich zu reinen Linsensysteme effizienter, besitzen jedoch immer noch relativ begrenzte Wirkungsgrade, zumindest dann, wenn ein größerer Zoom-Bereich durch einen größeren Verstellbereich der Linse realisiert werden soll, da dann typischerweise in den weiter entfernt liegenden Verstellpositionen der Linse wiederum ein Teil des Lichts an der Linse vorbei gestrahlt wird. Zum anderen ist die Homogenität des vom Zoom-Strahler abgestrahlten Lichts unbefriedigend. Durch das axiale Verstellen der Linse vor dem Reflektor kommt es je nach Stellung der Linse im Strahlungsbereich des Zoom-Strahlers zu mehr oder minder größeren Inhomogenitäten, die sich in ungleichmäßigen Helligkeiten des bestrahlten Objekts bzw. Raumbereichs zeigt.
  • Um auch bei größeren Zoombereichen homogene Lichtverteilungen mit hoher Effizienz zu erzeugen, kann vorgesehen werden, das von der Lichtquelle her kommende Lichtbündel streuend oder gezielt aufzuweiten, bevor es auf die Bündelungsoptik trifft und die Aufweitungsebene hinsichtlich ihres Abstands von der Bündelungsoptik einstellbar auszubilden, um die Zoom-Funktion zu realisieren. Dabei kann als Zoom-Element ein aufstreuendes, mit einer lichtstreuenden und/oder gezielt aufweitenden Streu- und/oder Aufweitstruktur versehenes, dünnwandiges Streu- und/oder Aufweitelement verwendet werden, das zwischen der Bündelungsoptik und der Lichtquelle vorgesehen ist, wobei das genannte dünnwandige Streu- und/oder Aufweitelement und/oder die Bündelungsoptik zum Zoomen des Strahlenbündels des Strahlers hin- und herbewegbar gelagert ist/sind.
  • Durch eine diffus streuende Aufweitung vor der Bündelungsoptik wird der Zoom-Mechanismus unempfindlich gegenüber Ausrichtungs- und Positionsungenauigkeiten. Es kann aber auch eine gezielte Aufstreuung bzw. Aufweitung mit zum Beispiel einem Aufweitwinkel von 2 mal 20° bis 2 mal 60° oder 2 mal 20° bis 2 mal 50° vorgesehen werden. Je nach gewählter Aufstreuung bzw. Aufweitung kann der Zoom-Effekt flexibel eingestellt werden, beispielsweise ein elliptisches oder ovales oder eben auch kreisrundes Zoom gewählt werden. Hiervon unabhängig ist die Bündelungsoptik vorteilhafterweise in jeder Zoom-Stellung im Strahlungswinkel voll beaufschlagt, sodass für eine bestimmte Intensität in einem Punkt des bestrahlten Felds die niedrigst mögliche Leuchtdichte erreicht werden kann. Da immer die volle Querschnittsfläche der Bündelungsoptik "zu sehen" ist, kommt das Licht von der maximal möglichen Fläche, sodass die Leuchtdichte für eine bestimmte Intensität kleinstmöglich ist.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Zoom-Strahler der eingangs genannten Art zu schaffen, der Nachteile des Standes der Technik vermeidet und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere soll bei hoher Systemeffizienz eine optisch unempfindliche Verstellbarkeit des Strahlwinkels und eine flexible Anpassung der Zoom-Art des Zoom-Strahlers erreicht werden.
  • Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch einen Zoom-Strahler gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Um nicht nur den Strahlwinkel einstellen zu können, sondern auch die Zoom-Art in einfacher Weise anpassen zu können, ist gemäß der Erfindung ein Wechselhalter zum Auswechseln des dünnwandigen Streu- und/oder Aufweitelements und zum Einsetzen unterschiedlich ausgebildeter Streu- und/oder Aufweitelemente zum Erzeugen unterschiedlich konturierter und/oder unterschiedlich farbiger Strahlenbündel vorgesehen, wobei der genannte Wechselhalter lösbare Befestigungsmittel aufweisen kann, um von einem Strahlergehäuse oder einem Komponententräger des Strahlers leicht gelöst werden zu können und/oder das dünnwandige Streu- und/oder Aufweitelement leicht von dem Wechselhalter lösen zu können.
  • Insbesondere können die unterschiedlich ausgebildeten Streu- und/oder Aufweitelemente zum Erzeugen unterschiedlich konturierter Strahlenbündel unterschiedlich streuend und/oder unterschiedlich aufweitend ausgebildet sein, und gleichzeitig eine einander entsprechende Befestigungskontur zum lösbaren Befestigen an derselben Befestigungskontur desselben Wechselhalters besitzen. Obwohl mit den verschiedenen Aufweit- bzw. Streuelementen beispielsweise einmal ein kreisrunder Strahlenbündel und mit einem Aufweit- bzw. Streuelement ein elliptisches oder eckiges Strahlenbündel erzeugt wird, können beide bzw. alle Aufweit- bzw. Streuelemente dieselbe Befestigungskontur oder Umrißkontur besitzen und damit in denselben Wechselhalter eingesetzt werden.
  • Der Wechselhalter kann vorteilhafterweise längsverschieblich im Wesentlichen parallel zur Hauptstrahlrichtung und/oder querverschieblich quer zur Hauptabstrahlrichtung verfahrbar gelagert sein, wobei vorzugsweise eine Schraubhülse zum längsverschieblichen Lagern oder eine Kreuzschlittenführung zum längs- und querverschieblichen Lagern des Wechselhalters vorgesehen sein kann, um den Zoomwinkel und/oder die Zoom-Art und/oder die Farbe zu verstellen, wie noch erläutert wird.
  • Unabhängig hiervon kann der Wechselhalter einen ringförmigen Folienhalter zum form- und/oder kraftschlüssigen Halten des dünnwandigen Streu- und/oder Aufweitelements aufweisen, welcher Folienhalter lösbar an einer verstellbar gelagerten Halterhülse befestigt sein kann, um einen einfachen Wechsel des Streu- bzw. Aufweitelements zu ermöglichen.
  • Dabei kann ein Strahlergehäuse einen lösbaren oder aufmachbaren Deckel zum Verschließen einer Wechselöffnung umfasst, durch die hindurch das Streu- und/oder Aufweitelement und/oder ein Trägerelement des Wechselhalters oder auch der ganze Wechselhalter herausnehmbar und einsetzbar ist, wobei vorzugsweise ein Optikhalter, an dem die Bündelungsoptik gehalten ist, zusammen mit der Bündelungsoptik stirnseitig vom Strahlergehäuse abnehmbar sein und durch Abnehmen vom Strahlergehäuse die stirnseitig angeordnete Wechselöffnung freigen kann. Der Bündeloptikhalter kann somit den abnehmbaren Gehäusedeckel bilden.
  • Vorzugsweise besitzt der Wechselhalter manuell lösbare, insbesondere werkzeugfrei oder durch Standardwerkzeuge wie einen Schrauber lösbare, Befestigungsmittel zum Befestigen eines jeweils eingesetzten Streu- und/oder Aufweitelements.
  • Bei Verwendung einer Streufolie können die lösbaren Befestigungsmittel des Wechselhalters beispielsweise randseitige Klemmelemente umfassen, mittels derer die Streufolie am Rand geklemmt oder ein Rahmenträger, an dem die Folie befestigt ist, geklemmt werden kann.
  • Vorteilhafterweise kann ein Strahlergehäuse einen lösbaren und/oder zu öffnenden Deckel zum Verschließen einer Wechselöffnung umfassen, durch die hindurch der genannte Wechselhalter zugänglich und das jeweilige Streu- und/oder Aufweitelement entnehmbar ist, um durch ein anderes Streu- und/oder Aufweitelement ersetzt zu werden.
  • Insbesondere kann in Weiterbildung der Erfindung ein Satz unterschiedlich ausgebildeter Wechselstreu- und/oder Aufweitelemente vorgesehen sein, die unterschiedlich streuend und/oder unterschiedlich aufweitend sind, sodass verschiedene Streu- und/oder Aufweitelemente verschiedene Strahlenbündel formen, wobei die verschiedenen Wechselstreu- und/oder Aufweitelemente vorteilhafterweise gleichzeitig eine einander entsprechende Befestigungskontur zum Befestigen an dem Wechselhalter bzw. einem Wechselhaltergegenstück besitzen.
  • Insbesondere können Streufolien mit unterschiedlich streuend ausgebildeten Streuschichten eingesetzt bzw. gegeneinander ausgetauscht werden, um den gewünschten Zoom-Typ einzustellen.
  • Je nachdem, welches Streu- und/oder Aufweitelement zwischen der Lichtquelle und der Bündelungsoptik eingesetzt ist, wird das von der Bündelungsoptik abgestrahlte Strahlenbündel unterschiedlich konturiert und/oder geformt. Wird beispielsweise ein gleichmäßig in verschiedene Richtungen streuendes Streu- und/oder Aufweitelement, das einen beispielsweise im Querschnitt kreisrundes Strahlenbündel ergibt, durch ein Streu- und/oder Aufweitelement ersetzt, dessen Streu- und/oder Aufweitstruktur gerichtet ist bzw. das in einer ersten Hauptrichtung eine stärkere Aufweitung besitzt als in einer zweiten, dazu senkrechten Hauptrichtung, kann anstelle des zuvor von der Bündelungsoptik abgestrahlten, im Querschnitt kreisrunden Strahlenbündels ein elliptisches oder näherungsweise etwa gar etwas rechteckiges Strahlenbündel von der Bündelungsoptik abgestrahlt werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung können auch verschiedenfarbige Streu- und/oder Aufweitelemente bzw. Streu- und/oder Aufweitelemente mit verschiedenfarbigen Abschnitten Verwendung finden, wobei in einfacher Weise verschiedenfarbige bzw. abschnittsweise verschiedenfarbige Streu- und/oder Aufweitelemente gegeneinander ausgetauscht werden können.
  • Insbesondere kann ein Streu- und/oder Aufweitelement Verwendung finden, das unterschiedlich farbige Abschnitte besitzt, sodass das von der Lichtquelle her kommende Lichtbündel teilweise auf einen beispielsweise roten Abschnitt des Streu- und/oder Aufweitelements trifft und ein anderer Teil des Lichtbündels auf einen beispielsweise grünen Abschnitt des Streu- und/oder Aufweitelements trifft. Durch die aufweitende, lichtstreuende Ausbildung der Streuscheibe kommt es auf der Abstrahlseite des Streu- und/oder Aufweitelements, noch vor der Bündelungsoptik und/oder auch nach der Bündelungsoptik zu einer Lichtdurchmischung, sodass bei dem genannten Beispiel mit roten und grünen Abschnitten des Streu- und/oder Aufweitelements insgesamt gelbes Licht bzw. gelbliches Mischlicht erzielt wird.
  • Eine solche abschnittsweise unterschiedliche Farbigkeit des Streu- und/oder Aufweitelements kann hinsichtlich der Farbigkeit gemischtes Licht mit sehr hoher lichttechnischer Effizienz bereitstellen, da trotz Mischung des Lichts aus zwei Farben nur eine Folie bzw. ein Streu- und/oder Aufweitelement durchstrahlt werden muss. Wird das Licht auf herkömmliche Weise zusammengemischt und nacheinander beispielsweise zuerst durch eine rote Folie und dann durch eine grüne Folie, die hintereinander angeordnet sind, eingefärbt, entstehen spürbar höhere lichttechnische Verluste.
  • Gleichzeitig kann mit einem Streu- und/oder Aufweitelement, das unterschiedlich farbige Abschnitte besitzt, in sehr einfacher Weise die Farbtemperatur des erzeugten Mischlichts verändert bzw. variabel eingestellt werden. Insbesondere kann das Streu- und/oder Aufweitelement mit den unterschiedlich farbigen Abschnitten quer zur Hauptstrahlrichtung des Lichtbündels, das durch die Streu- und/oder Aufweitelemente hindurchtritt, verschieblich bzw. verstellbar gelagert sein, um die jeweils durchstrahlten Flächenanteile größer bzw. kleiner zu machen, sodass eine entsprechende Veränderung der Mischfarbe erreicht wird.
  • Wird beispielsweise ein Streu- und/oder Aufweitelement verwendet, das eine rote Hälfte und eine grüne Hälfte besitzt, kann gelbes Licht gemischt werden, indem das Streu- und/oder Aufweitelement etwa mittig zum Strahlenbündel positioniert wird, sodass das zur Bündelungsoptik hin strömende Lichtbündel zu etwa 50% durch die rote Hälfte und zu etwa 50% durch die grüne Hälfte des Streu- und/oder Aufweitelements tritt. Wird das Streu- und/oder Aufweitelement quer zur Hauptstrahlrichtung verschoben, sodass das Strahlenbündel beispielsweise vollständig durch die rote Hälfte des Streu- und/oder Aufweitelements tritt, kann rotes Licht erzeugt werden oder es kann umgekehrt grünes Licht erzeugt werden, wenn das Streu- und/oder Aufweitelement in anderer Richtung so verschoben wird, dass das Licht nur noch durch die grüne Hälfte hindurchtritt.
  • Vorteilhafterweise kann das Streu- und/oder Aufweitelement dabei stufenweise oder stufenlos quer zur Hauptstrahlrichtung verschoben werden, sodass auch Mischformen graduell oder stufenlos eingestellt werden können, beispielsweise dergestalt, dass von 40% Rotlicht und 60% Grünlicht auf zum Beispiel 70% Rotlicht und 30% Grünlicht umgestellt werden kann, um die Farbe des erzeugten Mischlichts mehr von grünlich-gelb zu mehr rötlich-gelb bzw. orange zu verstellen.
  • Die Einstellung der Lichtfarbe kann aber auch in anderer Art und Weise erfolgen, beispielsweise durch Einschieben bzw. Hineinbewegen einer separaten Farbfolie bzw. eines anderen lichtfärbenden Optikelements. Beispielsweise kann zusätzlich zu der Streu- und/oder Aufweitfolie eine an der Oberfläche glatte Farbfolie in das zu färbende Strahlenbündel hineinbewegt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann auch mit wellenoptisch aktiven Strukturen gearbeitet werden, die beispielsweise durch Auslöschung die gewünschte Lichtfarbe einstellen können. Beispielsweise kann eine farbverändernde Streustruktur an einem Streuelement vorgesehen werden, die über Auslöschung die gewünschte Farbe wellenoptisch einstellt. Hierdurch kann die Effizienz verbessert werden und ggf. die Dicke der Folie bzw. des Elements reduziert werden.
  • Die aufweitende bzw. streuende Struktur des Streu- und/oder Aufweitelements kann ggf. mit einer solchen farbverändernden Streustruktur kombiniert werden, um beide Effekte, das heißt des Zoomeffekt und den farbverändernden Effekt, gleichzeitig zu erzielen.
  • Die genannte Querverstellbarkeit des Zoomelements muss aber nicht zur Farbveränderung, sondern kann auch in anderer Weise genutzt werden. Beispielsweise kann ein Streu- und/oder Aufweitelement mit verschieden strukturierten Abschnitten Verwendung finden, sodass durch Querverschieben verschieden strukturierte Abschnitte in den durchstrahlten Bereich bewegbar sind. Beispielsweise kann hierdurch wahlweise ein diffus aufstreuender Bereich und ein gezielt aufweitender Bereich in das Strahlenbündel hineinbewegt werden, um jeweils verschiedene Zoomeffekte zu erzielen.
  • Um die genannte Querverstellbarkeit mit der Zoom-Verstellbarkeit in einfacher Weise kombinieren zu können, kann beispielsweise eine Kreuzschlittenführung vorgesehen sein, auf der der Streu- und/oder Aufweitelementehalter beispielsweise in Form des zuvor genannten Wechselhalters gelagert ist. Dabei kann eine solche Kreuzschlittenführung beispielsweise einen Hauptschlitten umfassen, der parallel zur Hauptstrahlrichtung des Strahlenbündels, das durch das Streu- und/oder Aufweitelement tritt und/oder zur Bündelungsoptik hin strahlt, verschieblich gelagert ist bzw. geführt ist. Auf diesem Hauptschlitten kann ein Hilfsschlitten quer zu der genannten Hauptstrahlrichtung verschieblich gelagert bzw. geführt sein, um das Streu- und/oder Aufweitelement auch quer zur Hauptstrahlrichtung verschieben zu können.
  • Wird der Hauptschlitten auf die Bündelungsoptik zu oder von dieser weg verfahren, wird die Zoomfunktion ausgeführt und der Strahlwinkel des von der Bündelungsoptik abgestrahlten Strahlenbündels verändert und eingestellt. Wird andererseits der genannte Hilfsschlitten quer zur Hauptstrahlrichtung verstellt bzw. verfahren, kann die Lichttemperatur bzw. -farbe eingestellt und verändert werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann das zumindest eine Streu- und/oder Aufweitelement und/oder das zumindest eine farbverändernde Optikelement auch rotatorisch verstellbar gelagert sein, um beispielsweise nach Art eines Revolvermagazins verschieden ausgebildete Abschnitte des jeweiligen Elements in das Strahlenbündel oder aus diesem heraus zu bewegen.
  • Das dünnwandige Streu- und/oder Aufweitelement kann insbesondere als Folie bzw. Streu- und/oder Aufweitfolie ausgebildet sein. Solche Streu- und/oder Aufweitfolien sind an sich per se bekannt, wurden bislang allerdings nicht als Zoom-Element vor der Bündelungsoptik, sondern üblicherweise auf der Abstrahlseite der Bündelungsoptik eines Strahlers sozusagen als Weichzeichner eingesetzt, um den abgestrahlten Lichtkegel zu formen und weicheres Licht zu zeichnen, was beispielsweise bei Museumsstrahlern gerne vorgesehen wurde. Die Streufolien wurden dabei statisch, das heißt in festem Abstand von der Bündelungsoptik befestigt, da nachgeschaltete, das heißt hinter der Bündelungsoptik befestigte Streufolien selbst bei einer Verschiebung keinen Zoom-Effekt bringen können.
  • Eine solche Streu- bzw. Aufweitfolie kann folientypisch flexibel bzw. biegsam sein und sehr dünn ausgebildet sein, beispielsweise eine Dicke von weniger als 3 mm oder weniger als 1 mm besitzen, wobei die Dicke auch nur Bruchteile eines Millimeters betragen kann.
  • Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, als aufweitendes Streu- und/oder Aufweitelement eine etwas dickere, immer noch dünnwandige Streuscheibe mit einer Dicke im Bereich von einigen, wenigen Millimetern, beispielsweise 3, 4 oder 5 mm zu verwenden, wobei eine solche Streuscheibe vorteilhafterweise plattenförmig, mit gleichbleibender Dicke und/oder eben ausgebildet sein kann. Eine zumindest näherungsweise ebene und/oder plattenförmige Ausbildung ist dabei unabhängig von der Dicke und insbesondere auch bei Verwendung einer Streufolie möglich.
  • Die Streu- und/oder Aufweitstruktur des dünnwandigen Streu- und/oder Aufweitelements kann eine Oberflächenstruktur umfassen, wobei eine solche Oberflächenstruktur Aufrauhungen und/oder eine reliefartige Strukturierung beispielsweise in Form einer mattierten Oberfläche umfassen kann. Die Streu- und/oder Aufweitstruktur kann dabei auch zumindest bereichsweise so klein ausgebildet sein, dass wellenoptische, beispielsweise Beugungseffekte erzielt werden können. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberflächenstruktur aber auch gerichtete Strukturen wie Rillen und/oder Facetten umfassen, mittels derer auch gerichtete Aufstreuungen des Lichtbündels erzielt werden können. Werden beispielsweise gerichtete Riefen oder Mikrofacetten verwendet, kann eine Aufweitung in einer Richtung stärker sein als in einer anderen Richtung, sodass beispielsweise elliptische oder näherungsweise rechteckige Zoom-Strahlbündel erzielbar sind.
  • Alternativ oder zusätzlich zu einer Oberflächenstrukturierung kann die Streu- und/oder Aufweitstruktur auch eine im Inneren des dünnwandigen Streu- und/oder Aufweitelements eingebettete Partikelstruktur umfassen. Insbesondere können lichtstreuende, sehr kleine Partikel zumindest näherungsweise gleichmäßig verteilt in die Streufolie eingebettet sein, um die aufweitende Wirkung im Inneren der Streufolie zu bewirken. Die lichtstreuenden, eingebetteten Partikel besitzen dabei einen Durchmesser bzw. eine Dickenerstreckung, die noch kleiner ist als die Dicke der Folie, sodass die Folienoberfläche vom Kunststoff bzw. Material, in das die Partikel eingebettet sind, gebildet sein kann. Dementsprechend kann die Folienoberfläche glatt ausgebildet sein. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, eine Oberflächenstrukturierung mit einer lichtstreuenden, eingebetteten Partikelschicht zu kombinieren, beispielsweise wenn eine im Vergleich zu einer Streufolie etwas dickere Streuscheibe verwendet wird.
  • Die genannte Streu- und/oder Aufweitstruktur kann in Weiterbildung der Erfindung eine Mikro- oder Nanostruktur bilden, deren einzelne Strukturelemente eine Größenordnung im Mikro- oder Nanobereich haben. Sind beispielsweise reliefartige Aufrauhungen oder eingebettete Partikel vorgesehen, können die Reliefberge oder -täler bzw. die genannten Partikel eine Ausdehnung von beispielsweise < 1 mm oder < 1 µm besitzen.
  • Unabhängig hiervon kann das dünnwandige Streu- und/oder Aufweitelement auch mit einer gerichtet aufweitenden, wolkenartig ausgebildeten Reliefstruktur versehen sein, um beispielsweise gezielte Aufweitungen im Bereich von 2 mal 20° bis 2 mal 60° oder 2 mal 20° bis 2 mal 40° zu erzielen. Mittels einer solchen gezielten Aufweitung können beispielsweise in verschiedene Richtungen verschieden starke Zoom-Effekte erzielt werden, beispielsweise um einen elliptischen Zoom-Effekt zu realisieren.
  • Es können auch Mischformen mit verschiedenen Streu- bzw. Aufweitstrukturen in verschiedenen Abschnitten der Folie bzw. des dünnwandigen Elements vorgesehen sein. Beispielsweise kann in einem inneren oder zentralen Abschnitt eine stärker streuende Strukturierung und in einem äußeren Randabschnitt des Elements eine schwächer streuende Struktur vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können auch gerichtet aufweitende Abschnitte und diffus streuende Abschnitte an einem Element vorgesehen werden, bspw. ein zentraler Abschnitt des Zoomelements mit einer gezielt aufweitenden Struktur und ein Randabschnitt mit einer diffus streuenden Struktur versehen sein.
  • Unabhängig hiervon können auch graduelle Abstufungen oder sich kontinuierlich ändernde Streu- bzw. Aufweitstrukturen vorgesehen sein, beispielsweise derart, dass aufweitende Wirkung de Struktur zum Rand ders Zoomelements hin graduell bzw. kontinuierleich abnimmt. Andere Verläufe bzw. Abschnittsaufteilungen sind möglich und vorzugsweise an die jeweilige Zoomaufgabe anzupassen.
  • In Weiterbildung der Erfindung können auch zwei oder allgemein mehrere Streu- und/oder Aufweitelemente, insbesondere -folien vorgesehen sein, die zwischen der Lichtquelle und der Bündelungsoptik angeordnet sind und vorzugsweise nacheinander von dem zu formenden, aufzuweitenden Strahlenbündel durchstrahlt werden.
  • Vorteilhafterweise können solche mehreren Streu- und/oder Aufweitelemente unabhängig voneinander relativ zur Bündelungsoptik und/oder relativ zur Lichtquelle verstellt werden, insbesondere zwischen der Lichtquelle und der Bündelungsoptik hin- und herbewegt werden. Wird beispielsweise der Abstand der mehreren Streu- und/oder Aufweitelemente voneinander verändert, können verschiedene Zoom-Effekte erzielt werden. Beispielsweise kann durch Verstellung des Abstands zweier Streu- und/oder Aufweitelemente mit elliptischen Streustrukturen ein Rechteck mit unterschiedlichen Seitenverhältnissen erzeugt werden, wenn der Querschnitt des gezoomten Strahlenbündels betrachtet wird, bzw. können andere Strahlenbündelquerschnitte erzeugt werden.
  • Vorteilhafterweise können die mehreren Streu- und/oder Aufweitelemente aber auch gemeinsam relativ zur nachgeordneten Bündelungsoptik und/oder relativ zur Lichtquelle verstellt werden, insbesondere hin- und hergefahren werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung kann auch eine rotatorische Verstellbarkeit des zumindest einen Streu- und/oder Aufweitelements vorgesehen sein. Hierdurch kann beispielsweise bei einer elliptischen Streustruktur die Lage der Hauptachsen verdreht werden. Vorteilhafterweise kann eine rotatorische Verstellbarkeit auch bei mehreren Streu- und/oder Aufweitelementen vorgesehen sein, insbesondere um die Streu- und/oder Aufweitelemente relativ zueinander zu verdrehen, um die Form des gezoomten Strahls in der gewünschten Weise einstellen zu können. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch eine gemeinsame rotatorische Verstellung vorgesehen werden.
  • Insbesondere kann die rotatorische Verstellachse senkrecht zu dem Streu- und/oder Aufweitelement und/oder parallel zur Hauptachse des von der Lichtquelle her kommenden Lichtbündels ausgerichtet sein.
  • Alternativ oder zusätzlich zu einer Verstellung des zumindest einen Streu- und/oder Aufweitelements kann aber auch eine Verstellbarkeit der nachgeordneten Bündelungsoptik vorgesehen sein, um beispielsweise die Bündelungsoptik näher zum Streu- und/oder Aufweitelement oder weiter weg hiervon zu positionieren. Beispielsweise kann die Bündelungsoptik in Richtung des von dem zumindest einen Streu- und/oder Aufweitelement her kommenden Strahlenbündels verschieblich gelagert sein. Auch hierdurch kann das von der Bündelungsoptik abgegebene Strahlenbündel gezoomt werden.
  • Die genannte Bündelungsoptik kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein und ein oder mehrere Optikelemente umfassen, wobei bei mehrteiliger Ausbildung ein oder mehrere Optikelemente in der genannten Weise verstellbar sein können, insbesondere verschieblich gelagert sein können.
  • Die Bündelungsoptik kann in Weiterbildung der Erfindung eine Linse umfassen, die sphärisch oder auch asphärisch gewölbt sein kann, um das von dem Streu- und/oder Aufweitelement her kommende Licht zu bündeln. Die genannte Linse kann dabei auch als Freiformflächenlinse ausgebildet sein, um das abgestrahlte Strahlenbündel in der gewünschten Weise zu formen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Bündelungsoptik aber auch eine Fresnelllinse umfassen, um beispielsweise eine horizontale Ausdehnung zu minimieren.
  • Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen Linse kann die Bündelungsoptik aber auch einen Reflektor umfassen, der das von dem Streu- und/oder Aufweitelement her kommende, aufgeweitete Strahlenbündel empfängt und abstrahlt und dabei bündelt.
  • Die dem Streu- und/oder Aufweitelement vorgeschaltete Lichtquelle kann grundsätzlich verschieden ausgebildet sein, wobei der Term Lichtquelle im Kontext der vorliegenden Anmeldung breit zu verstehen ist, da das auf das Streu- und/oder Aufweitelement gegebene Lichtbündel auch von einer vorgeschalteten Optik abgestrahlt werden kann, die insoweit dann die "Lichtquelle" bildet.
  • Beispielsweise kann der Streuscheibe ein Lichtmischstab und/oder eine Konzentratoroptik vorgeschaltet sein.
  • Ein solcher dem Streu- und/oder Aufweitelement vorgeschalteter Mischstab kann grundsätzlich verschieden ausgebildet sein, beispielsweise eine glatte oder harmonisch gewölbte Umfangsfläche besitzen. Alternativ kann der Mischstab aber auch an seiner Mantelfläche mit einer in Stablängsrichtung verlaufenden Profilierung versehen sein, die Längsriefen und/oder Längsrippen umfassen kann, wobei eine solche Profilierung über die Länge des Stabs gleichbleibend ausgebildet sein oder auch zum Lichtaustrittsende des Lichtmischstabs hin schwächer werden bzw. auslaufen kann.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Profilierung, im Stabquerschnitt betrachtet, abwechselnd etwa gleich breite Längsriefen und Längsrippen umfassen, sodass Berge und Täler der Profilierung in etwa die gleiche Breite besitzen.
  • Unabhängig hiervon können die Längsriefen und Längsrippen im Stabquerschnitt betrachtet eine verrundete Konturierung besitzen, sodass die Profilierung im Stabquerschnitt betrachtet insgesamt eine Wellenkontur besitzt, die sich nach Art einer verrundeten Bördelung um den Umfang des Lichtmischstabs herumschlingen kann.
  • Alternativ wären aber auch im Querschnitt kantige Profilriefen bzw. Profilrippen möglich, sodass die Profilierung im Stabquerschnitt betrachtet auch eine zinnenförmige, kantige Konturierung besitzen kann. Beispielsweise können im Querschnitt betrachtet U-förmige Profilrippen und/oder -nuten mit kantigen oder abgerundeten Ecken an den Schenkelübergängen vorgesehen sein, oder auch beispielsweise dreieckförmige Rippen bzw. Riefen ausgebildet sein können.
  • Die Längsriefen und/oder Längsrippen besitzen in Weiterbildung der Erfindung einen geraden Verlauf parallel zur Stablängsrichtung.
  • Um eine ausreichende Lichtdurchmischung zu erzielen, kann es ausreichend sein, wenn sich die genannte Profilierung von der Lichteintrittsseite her ausgehend über etwa 1/3 bis 2/3 der Stablänge erstreckt, sodass zumindest das letzte Drittel des Lichtmischstabs zu dessen Lichtaustrittsende hin unprofiliert bleiben und eine glatte Mantelfläche besitzen kann.
  • Der besagte, längliche Lichtmischstab kann insgesamt schlank ausgebildet sein und eine Länge besitzen, die ein Vielfaches des Stabdurchmessers beträgt, beispielsweise mehr als das Dreifache oder mehr als das Fünffache des Stabdurchmessers.
  • Über den Umfang des Lichtmischstabes verteilt können beispielsweise 5 bis 40 oder 10 bis 30 oder 12 bis 20 Längsriefen und/oder Längsrippen vorgesehen sein. Dabei können die Längsriefen und/oder Längsrippen über den Umfang unterschiedlich verteilt sein, so dass beispielsweise in einem Umfangssektor mehr Längsrippen und/oder Längsriefen vorgesehen sind als in einem anderen Umfangssektor. Beispielsweise können auf unterschiedlichen Umfangsseiten, insbesondere wenn der Lichtmischstab eine insgesamt kantige Kontur besitzt, unterschiedlich viele Rippen und/oder Riefen vorgesehen sein.
  • Alternativ oder zusätzlich können die über den Umfang verteilt angeordneten Längsrippen und/oder Längsriefen unterschiedliche Breiten und/oder Höhen bzw. Tiefen aufweisen. Beispielsweise können in einem Umfangssektor oder auf einer Umfangsseite tiefere und/oder breitere Längsriefen und/oder höhere und/oder breitere Längsrippen vorgesehen sein, während in einem anderen Umfangssektor und/oder auf einer anderen Umfangsseite flachere und/oder schmälere Längsriefen und/oder niedrigere und/oder schmälere Längsrippen vorgesehen sein können.
  • Die Profiltiefe kann über die Länge des Lichtmischstabes zwischen 1/5 des Stabdurchmessers und 0 oder 1/10 des Stabdurchmessers und 0 oder 1/20 des Stabdurchmessers und 0 variieren. Mit anderen Worten kann die maximale Profiltiefe zwischen 1/5 und 1/20 des Stabdurchmessers oder 1/7 und 1/15 des Stabdurchmessers betragen, wobei bei nicht kreisrunden Stabquerschnitten als Stabdurchmesser die maximale Quererstreckung der Querschnittsfläche angesehen werden kann.
  • Der Lichtmischstab kann nämlich, auch wenn die Profilierung außer Acht gelassen und eine Hüllfläche der Stabmantelfläche betrachtet wird, eine von der Kreisform abweichende Querschnittskonturierung besitzen. Insbesondere kann die Hüllmantelfläche des Lichtmischstabs eine mehreckige, beispielsweise viereckige oder quadratische Querschnittskonturierung besitzen, wobei der Hüllmantelflächenquerschnitt über die Länge des Mischstabs gleichbleiben kann. Beispielsweise kann die Hüllmantelfläche eine vom Kreiszylinder abweichende Zylinderform beispielsweise nach Art eines Mehrkant-Strangprofils besitzen.
  • Um Effizienzverluste am Übergang vom Lichtmischstab zum bündelnden Optikelement zu vermeiden, kann die Lichtaustrittsfläche des Lichtmischstabs deckungsgleich mit der Lichteintrittsfläche des bündelnden Optikelements ausgebildet sein. Hierdurch kann das Licht über den vollen Stabquerschnitt in den vollen Eintrittsquerschnitt des bündelnden Optikelements gegeben werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt kann das genannte, bündelnde Optikelement direkt an den Mischstab angesetzt sein. Durch die direkte, spaltfreie, flächige Verbindung der Lichteintrittsfläche des Optikelements mit der Lichtaustrittsfläche des Lichtmischstabs fällt der Verlust von Fresnel-Reflexion an einem optischen Übergang weg, sodass die Mischoptik effizienter als eine vorgesetzte Optik arbeiten kann.
  • Eine solche optisch dichte Verbindung bzw. ein optisch dichtes Aneinandersetzen kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das bündelnde Optikelement integral einstückig, materialhomogen mit dem Lichtmischstab ausgebildet wird, beispielsweise einstückig aus Glas oder transparentem Kunststoff oder Silikon gegossen sein kann. Eine optisch dichte Verbindung kann aber auch durch ein vorzugsweise vollflächiges Verkleben der Lichtaustrittsfläche des Lichtmischstabs mit der Lichteintrittsfläche des Optikelements durch einen optisch transparenten Kleber erzielt werden.
  • Der genannte Lichtmischstab kann dabei als Vollmaterialstab ausgebildet sein, wobei auf der Außenmantelfläche des aus transparentem Vollmaterial bestehenden Mischstabs ggf. eine reflektierende Beschichtung aufgebracht sein kann, so dass die in den Lichtmischstab eingekoppelten Lichtstrahlen an der Außenmantelfläche des Mischstabes totalreflektiert oder reflektiert werden können.
  • Der Lichtmischstab muss aber kein Vollmaterialstab sein, sondern es kann auch ein hohler Stab vorgesehen sein, dessen Innenmantelfläche reflektierend ausgebildet und mit der genannten Längsrippen- und/oder -Riefenprofilierung versehen sein kann.
  • Das genannte, dem Lichtmischstab nachgeschaltete, insbesondere bündelnde Optikelement kann insbesondere ein CPC- oder CPC-artiges Element sein, das das aus dem Lichtmischstab kommende Licht in ein Strahlenbündel transformiert, in dessen Strahlungsbereich jeder Punkt von der zumindest annähernd vollen Leuchtdichte der Lichtquelle beaufschlagt ist. In der Praxis kann die volle Leuchtdichte an einigen Stellen natürlich gewisse Abstriche erleiden, z. B. durch Inhomogenitäten der Lichtquelle oder Fehlstellen, durch 3D-Effekte bzw. Fertigungstoleranzen einer Reflektorfläche oder dergleichen, sodass die volle Leuchtdichte an einigen Punkten evtl. nur annähernd erreicht wird. Von solchen Praxiseffekten abgesehen transformiert ein solcher Konzentrator in Form eines CPC- bzw. CPCartigen Elements das von der Lichtquelle bzw. im vorliegenden Fall vom Lichtmischstab her empfangene Licht jedoch in das genannte Strahlenbündel, in dessen Strahlungsbereich zumindest theoretisch jeder Punkt von der vollen Leuchtdichte der Lichtquelle beaufschlagt ist.
  • Bei Betrachtung innerhalb des Strahlungsbereiches zurück in das genannte CPC- oder CPC-artige Element sind - von jedem Punkt im Strahlungsbereich aus - alle sichtbaren, lichttechnisch aktiven Oberflächen des CPC- bzw. CPC-artigen Elements mit dem Licht der Lichtquelle voll beaufschlagt, sodass der gesamte, definierte Strahlungsbereich annähernd ohne Löcher leuchtet. Dementsprechend wird sozusagen eine neue Lichtquelle erzeugt, die sich auf den Durchmesser der Optik bzw. des CPC- bzw. CPC-artigen Elements vergrößert hat, andererseits aber im Vergleich zur tatsächlichen Lichtquelle in einem kleineren Raumwinkel strahlt.
  • In Verbindung mit dem vorgeschalteten Lichtmischstab kann durch ein solches CPC- bzw. CPC-artiges Element ein hinsichtlich der Lichtfarbe quasi-homogener Strahlungskegel bzw. Strahlungszylinder erreicht werden, sodass im beleuchteten Zielbereich bzw. im Lichtkegel und auch von in die Leuchte blickenden Schauspielern keine unterschiedlichen Farbpunkte erkennbar sind, sondern eine gleichmäßig verteilte, quasi-homogene Lichtverteilung wahrnehmbar ist. Genauer gesagt, bewirkt der genannte Mischstab eine solche quasi-homogene Lichtdurchmischung. Das CPC- bzw. CPC-artige Element bündelt das durchmischte Licht auf die zu beleuchtende Zielfläche.
  • Ein solches CPC-Element, das heißt Compound-Parabolic-Concentrator-Element ist in seiner ursprünglichen Grundform ein aus zwei Kurvenformen zusammengesetzter Konzentrator und wird klassischerweise an sich in der Solartechnik eingesetzt. In klassischer Ausgestaltung ist ein solches CPC-Element dabei aus zwei Parabeln zusammengesetzt, allerdings sind auch Abwandlungen bekannt geworden, bei denen keine Parabeln, sondern andere Kurven die Kontur des Konzentratorelements definieren, wobei solche abgewandelten Konzentratoren - soweit sie nicht mehr parabolisch sind - als CPC-artige Elemente bezeichnet werden. Gemeinsam ist den CPC-Elementen und den abgewandelten CPC-artigen Elementen, dass sie in der genannten Weise das vom Lichtstab her kommende Licht in ein Strahlenbündel transformieren, in dessen Strahlungsbereich jeder Punkt von der vollen Leuchtdichte der Lichtquelle beaufschlagt ist.
  • Um eine weitere Lichtdurchmischung zu erzielen, kann das genannte CPC- oder CPC-artige Element mit einer Facettierung, insbesondere einer Vielzahl mantelflächenseitig vorgesehener Facetten versehen sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1:
    eine Längsschnittansicht eines Zoom-Strahlers nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, wobei in der Teilansicht a der Zoom-Strahler und dessen Strahlengang bei entnommener Aufweitfolie gezeigt ist und in den Teilansichten b, c und d den Zoom-Strahler mit eingesetzter Aufweitfolie in verschiedenen Zoom-Stellungen zeigt,
    Fig. 2:
    eine Längsschnittansicht des Zoom-Strahlers aus Fig. 1, wobei eine andere Aufweitfolie eingesetzt ist, die im Gegensatz zu der in Fig. 1 verwendeten Aufweitfolie ein zunehmend elliptisches Strahlenbündel formt, wenn die Aufweitfolie zunehmend nahe zur Bündelungsachse hin verschoben und der Strahlwinkel zunehmend aufgeweitet wird,
    Fig. 3:
    eine Längsschnittansicht des Zoom-Strahlers aus den vorhergehenden Figuren, wobei eine nochmals andere Aufweitfolie zwischen Lichtquelle und Bündelungsoptik eingesetzt ist, die je nach Zoom-Stellung ein zunehmend rechteckigeres Strahlenbündel formt, wobei das Strahlenbündel zunehmend eckiger wird, je näher die Aufweitfolie an die Bündelungsoptik geschoben wird und je größer das Strahlenbündel aufgeweitet wird,
    Fig. 4:
    eine Längsschnittansicht eines Zoom-Strahlers ähnlich den vorhergehenden Figuren, wobei zwischen Lichtquelle und Bündelungsoptik mehrere Streu- und/oder Aufweitfolien vorgesehen sind, die unabhängig voneinander zwischen Lichtquelle und Bündelungsoptik hin- und herbewegbar sind, um verschiedene Zoom-Effekte einzustellen, wobei die Teilansichten b, c und d die beiden Streu- und/oder Aufweitfolien in verschiedenen Zoomstellungen zeigen,
    Fig. 5:
    eine Längsschnittansicht eines Zoom-Strahlers ähnlich den vorhergehenden Figuren, wobei die Bündelungsoptik mehrteilig ausgebildet ist und mehrere Optikelemente umfasst,
    Fig. 6:
    eine Längsschnittansicht eines Zoom-Strahlers, dessen Bündelungsoptik einen Reflektor umfasst, wobei die Teilansichten a und b das Streu- und/oder Aufweitelement in unterschiedlichen Zoom-Stellungen mit unterschiedlichem Abstand vom Reflektor und damit einhergehend unterschiedlichen Strahlwinkeln des vom Reflektor abgestrahlten Strahlenbündels zeigen,
    Fig. 7:
    einen Längsschnitt durch einen Zoom-Strahler mit individuell längsverstellbarer Bündelungsoptik und ebenfalls individuell längsverstellbarem Zoom-Element nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, gemäß der durch Verdrehen längsverstellbarer Zoom- und Bündeloptikhülsen vorgesehen sind,
    Fig. 8:
    eine ausschnittsweise Detailansicht der Befestigung des Streu- und/oder Aufweitelements an einem Wechselhalter, der durch die genannte verdrehbare Halterhülse längsverstellbar ist,
    Fig. 9:
    eine Explosionsdarstellung der Komponenten des Zoom-Strahlers aus Fig. 7, und
    Fig. 10:
    eine perspektivische Darstellung der teleskopartig ineinander sitzenden, hülsenförmigen Halter für die Bündelungsoptik und das Zoom-Element.
  • Wie die Figuren zeigen, umfasst der Zoom-Strahler 1 eine Lichtquelle 2, die beispielsweise als LED oder auch als ein LED-Array ausgebildet sein kann. Grundsätzlich kommen aber auch andere, vorzugsweise punktförmige Lichtquellen in Betracht. Um die Lichtfarbe schon im Bereich der Lichtquelle 2 verstellen zu können, können auch mehrfarbige LED-Bausteine zusammengefasst bzw. vorgesehen sein.
  • Der Lichtquelle 2 kann eine Mischoptik 3 nachgeordnet sein, beispielsweise um bei Verwendung mehrerer LED-Bausteine das Licht durchmischen zu können, insbesondere verschiedenfarbige Lichtanteile zu einem homogenen, farbigen Licht zu durchmischen.
  • Wie die Figuren zeigen, kann die Mischoptik 3 einen Lichtmischstab 4 umfassen, der mit seinem Eintrittsende der genannten Lichtquelle zugewandt ist, sodass die Lichtquelle 2 ihr Licht im Wesentlichen vollständig in den Lichtmischstab 4 strahlen kann.
  • Dem Lichtmischstab 4 kann ein bündelndes Optikelement 5 nachgeordnet sein, das beispielsweise in Form eines CPC- oder CPC-artigen Elements ausgebildet sein kann.
  • Wie die Figuren zeigen, kann der Lichtmischstab 4 mit den jeweils zugehörigen Optikelementen 5 direkt verbunden sein und unmittelbar aneinandergesetzt sein. Beispielsweise kann das CPC-artige Optikelement 5 an den Lichtmischstab 4 angegossen bzw. integral einstückig, materialhomogen verbunden sein. Alternativ kann das Optikelement 5 aber auch separat ausgebildet und mittels eines optisch transparenten Klebstoffs mit dem Mischstab 4 optisch dicht verbunden sein. Insbesondere können die Lichtaustrittsfläche des Lichtmischstabes 4 und die Lichteintrittsfläche des Optikelements 5 vollflächig und spaltfrei miteinander verbunden sein.
  • Der Lichtmischstab 4 kann dabei grundsätzlich kreiszylindrisch konturiert sein. Alternativ kann der Lichtmischstab 4 aber auch von der Kreiszylinderform abweichen kontrolliert sein, insbesondere eine mehreckige, beispielsweise quadratische Zylinderform nach Art eines Kantprofils bzw. eines Strangpressprofils besitzen.
  • Unabhängig von der Hüllflächen-Querschnittsform kann der Lichtmischstab an seiner Mantelfläche eine Profilierung aufweisen, die - im Querschnitt betrachtet - eine wellenlinienförmige Kontur besitzen kann, die beispielsweise abwechselnd etwa gleich weite, abgerundete Wellentäler und Wellenberge umfassen kann. Solche Wellentäler und -berge in Form von beispielsweise Längsriefen und Längsrippen, die an der Mantelfläche des Mischstabs konkav eingewölbt bzw. konvex ausgewölbt sein können, können insbesondere am Lichteintrittsende des Mischstabs 4 vorgesehen sein bzw. von dort ausgehend und zum Lichtaustrittsende des Mischstabs 4 hin auslaufen in eine dort beispielsweise glatte, das heißt im Wesentlichen profilierungsfreie Mantelfläche ohne Riefen bzw. Rippen, die dann in das Optikelement 5 übergehen kann. Grundsätzlich sind bezüglich des Mischstabes und des Optikelements 5 aber auch andere Ausbildungen möglich, wobei ggf. auch auf eines dieser Elemente oder beide Elemente, das heißt den Mischstab 4 und das Optikelement 5 verzichtet werden kann.
  • Das aus der Mischoptik 3 - oder ggf. direkt aus der Lichtquelle 2 - austretende Lichtbündel 6 trifft auf ein Zoom-Element 7 und wird von diesem auf eine Bündelungsoptik 8 gelenkt, die dann das Zoom-Strahlenbündel 9 des Zoom-Strahlers 1 abstrahlt, dessen Strahlwinkel mithilfe des Zoom-Elements 7 variabel eingestellt werden kann. Beispielsweise kann die Zoom-Funktion derart beschaffen sein, dass das Zoom-Strahlenbündel 9 nach Art eines Spotlights keine Aufweitung bzw. einen Strahlwinkel von 2 mal 0° aufweisen kann, vgl. beispielsweise Figur 1a und Figur 1b, wobei der Strahlwinkel vorzugsweise stufenlos oder ggf. auch stufenweise bis zu einem maximalen Strahlenwinkel von beispielsweise 2 mal 30°, wie dies Figur 1d zeigt, oder auch 2 mal 45° aufgeweitet werden kann.
  • Die genannte Bündelungsoptik 8 kann dabei eine Bündelungslinse 10 umfassen, wie dies die Figuren 1 bis 3 zeigen, wobei eine solche Linse 10 grundsätzlich verschieden konturiert sein kann, beispielsweise sphärisch oder asphärisch gewölbt sein kann, wobei aber auch Freiformflächen-Linsen Verwendung finden können.
  • Wie Figur 6 zeigt, kann die Bündelungsoptik 8 aber auch einen Reflektor 11 umfassen, der das vom Zoom-Element 7 her kommende Lichtbündel reflektiert und dabei zu dem Zoom-Strahlenbündel 9 bündelt, vgl. Figur 4.
  • Es sind auch Mischformen einer Bündelungsoptik möglich, die eine Linse ggf. mit reflektierend ausgebildeter Mantelfläche oder eine Linse und einen Reflektor umfassen können.
  • Das Zoom-Element 7 zwischen der Lichtquelle 2 und der Bündelungsoptik 8 ist bei Verwendung eines Mischstabs 3 und/oder eines CPC-artigen Optikelements 5 zwischen der Bündelungsoptik 8 und dem Mischstab 3 bzw. dem Optikelement 5 angeordnet, vgl. Figuren 1 bis 6.
  • Das genannte Zoom-Element 7 ist dabei ein dünnwandiges, insbesondere scheibenförmiges Streu- und/oder Aufweitelement 12 bzw. umfasst das Zoom-Element 7 ein solches Streu- und/oder Aufweitelement 12, das aufstreuend ausgebildet ist und/oder mit einer lichtstreuenden Streu- und/oder Aufweitstruktur versehen ist.
  • Insbesondere kann das genannte Streu- und/oder Aufweitelement 12 als Streufolie ausgebildet sein. Eine solche streuende Folie kann beispielsweise eine lichtdurchlässige Kunststofffolie mit einer Streu- und/oder Aufweitstruktur sein.
  • Die genannte Streu- und/oder Aufweitstruktur 13 kann dabei eine Oberflächenstrukturierung umfassen, beispielsweise in Form einer aufgerauten und/oder mikrofasetierten oder in anderer Weise reliefartig ausgebildeten Oberflächenstruktur. Alternativ oder zusätzlich kann die Streu- und/oder Aufweitstruktur 13 aber auch eine in das Material der Streufolie bzw. des Streu- und/oder Aufweitelements 12 eingebettete Partikelstruktur umfassen, die das durch das Streu- und/oder Aufweitelement 13 hindurchtretende Licht aufstreut.
  • Wie die Figuren zeigen, kann das Streu- und/oder Aufweitelement 12 zumindest näherungsweise parallel zur Hauptstrahlrichtung 14 des Lichtbündels 6, das durch das Streu- und/oder Aufweitelement 12 hindurchtritt, verschoben bzw. verfahren werden, um näher an der oder weiter weg von der Bündelungsoptik 8 positioniert zu werden. Vorteilhafterweise kann das Streu- und/oder Aufweitelement 12 entlang der gesamten Strecke zwischen der Lichtquelle 2 - bzw. bei Verwendung eines Mischstabs 3 und/oder eines CPC-artigen Optikelements 5 von der Lichtaustrittsfläche des Mischstabs 3 oder des Optikelements 5 - bis zur Bündelungsoptik 8 verstellt werden, sodass das Streu- und/oder Aufweitelement 12 in einer Endstellung zumindest näherungsweise direkt an der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle 2 (oder des Mischstabs 3 oder des Optikelements 5) positioniert ist und in einer anderen Endstellung zumindest näherungsweise direkt an der Bündelungsoptik 8 positioniert ist. Hierdurch kann ein großer Zoom-Verstellbereich erzielt werden.
  • Das Streu- und/oder Aufweitelement 12 ist aufweitend, wie dies die kleinen Pfeile an der Lichtaustrittsseite des Streu- und/oder Aufweitelements 12 versinnbildlichen, sodass der aufgestreute bzw. aufgeweitete Lichtkegel bzw. das Lichtbündel auf die Linse 10 bzw. den Reflektor 11 trifft, wie dies die Figuren verdeutlichen.
  • Je nach Position, das heißt Beabstandung der Streufolie bzw. des Streu- und/oder Aufweitelements 12 von der Bündelungsoptik 10 wird der vom Zoom-Strahler 1 abgegebene Zoom-Strahl bzw. das Zoom-Strahlenbündel 9 weniger oder stärker aufgezoomt, vgl. Figur 1, dort vergleichend die Teildarstellungen b, c und d.
  • Liegt das Streu- und/oder Aufweitelement 12 im Wesentlichen direkt an der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle 2 bzw. der Mischoptik 3 an, tritt im Wesentlichen kein Zoom-Effekt ein bzw. hat das von der Bündelungsoptik 8 abgegebene Zoom-Strahlenbündel 9 im Wesentlichen dieselbe Form als wenn gar kein Streu- und/oder Aufweitelement 12 verwendet wird, wie dies ein Vergleich der Teilansichten a und b der Figuren 1, 2 und 3 verdeutlicht.
  • Vorteilhafterweise kann das Streu- und/oder Aufweitelement 12 ausgetauscht werden, um verschiedene Zoomarten realisieren zu können. Hierbei kann beispielsweise ein Streu- und/oder Aufweitelement 12 verwendet werden, ein im Querschnitt im Wesentlichen kreisrundes Zoom-Strahlenbündel 9 erzeugt, vgl. Figur 1. Das Streu- und/oder Aufweitelement 12 kann hierzu beispielsweise gleichmäßig in alle Richtungen streuend ausgebildet sein.
  • Alternativ kann beispielsweise ein Streu- und/oder Aufweitelement 12 eingesetzt werden, das bei zunehmend näherer Positionierung an der Bündelungsoptik 8 ein zunehmend elliptischeres bzw. ovaleres Zoom-Strahlenbündel erzeugt, vgl. Figur 2, dort insbesondere die Teilansichten c und d. Ein solches Streu- und/oder Aufweitelement 12 kann beispielsweise eine Streu- und/oder Aufweitstruktur 13 besitzen, die gerichtet streuend ausgebildet ist, sodass eine Aufweitung in einer ersten Hauptrichtung stärker ist als eine Aufweitung in einer dazu senkrechten zweiten Hauptrichtung.
  • Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Streu- und/oder Aufweitelement 12 eingesetzt werden, das mit zunehmend näherer Positionierung an der Bündelungsoptik 8 ein zunehmend eckigeres Zoom-Strahlenbündel 9 erzeugt, vgl. Figur 3. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Ausbildung der Streu- und/oder Aufweitstruktur 13 oder auch der Umrisskonturierung hiervon erreicht werden.
  • Um die Streu- und/oder Aufweitelemente 12 einfach wechseln bzw. gegeneinander austauschen zu können, kann vorteilhafterweise ein Wechselhalter 15 vorgesehen sein, vgl. Figur 3, der das jeweilige Streu- und/oder Aufweitelement 12 im Strahlenbündel 6 zwischen der Lichtquelle 2 und der Bündelungsoptik 6 hält, insbesondere in einer im Wesentlichen zur Hauptstrahlrichtung 14 der Lichtquelle 2 bzw. des der Lichtquelle nachgeordneten Mischoptik 3 senkrechten Ausrichtung.
  • Zur Verstellung des Streu- und/oder Aufweitelements 12 kann beispielsweise eine Schlittenführung vorgesehen sein, wobei eine solche Schlittenführung 16 einen Hauptschlitten 17 aufweisen kann, der im Wesentlichen parallel zur Hauptstrahlrichtung 14 verfahrbar gelagert sein kann.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Schlittenführung 16 weiterhin einen Hilfsschlitten 18, der auf dem besagten Hauptschlitten 17 gelagert sein kann, und zwar vorteilhafterweise zu dem Hauptschlitten 17 verschieblich in einer Richtung quer zur Hauptstrahlrichtung 14 der Lichtquelle 2, vgl. beispielsweise Figur 2 oder Figur 4, die die Schlittenführung 16 zeigen.
  • Eine solche Kreuzschlittenführung kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn ein Streu- und/oder Aufweitelement 12 mit verschiedenfarbigen Abschnitten eingesetzt wird, sodass durch Querverschiebung des Streu- und/oder Aufweitelements 12 die Anteile des Lichtbündels 6, die durch den Abschnitt der einen Farbe und andererseits den Abschnitt der anderen Farbe bestrahlen, eingestellt werden können, um die hierdurch erzeugte Mischfarbe variieren zu können, wie dies eingangs erläutert wurde.
  • Wie Figur 4 zeigt, können auch mehrere Streu- und/oder Aufweitelemente 12 zwischen der Lichtquelle 2 und der Bündelungsoptik 8 bzw. zwischen der Mischoptik 3 und der Bündelungsoptik 8 vorgesehen sein, wobei die genannten mehreren Streu- und/oder Aufweitelemente 12 vorteilhafterweise jeweils als Streu- und/oder Aufweitfolie ausgebildet sein können.
  • Die mehreren Streu- und/oder Aufweitelemente 12 können mit zueinander identischen Aufweitstrukturen versehen sein, aber auch verschiedene Aufweitstrukturen besitzen. Beispielsweise kann eine Folie mit einer gezielt aufstreuenden Struktur und eine Folie mit einer diffus aufstreuenden Struktur vorgesehen werden.
  • Wie Figur 4 zeigt, können die beiden Streu- und/oder Aufweitelemente 12 vorteilhafterweise unabhängig voneinander in ihrer Position verstellt werden, insbesondere unabhängig voneinander zwischen Lichtquelle 2 und Bündelungsoptik 8 hin- und herbewegt werden. Vorteilhafterweise kann jede der Streu- und/oder Aufweitfolien auf einer Schlittenführung 16 gelagert sein, wobei beispielsweise für die Hauptschlitten 17 der Streu- und/oder Aufweitelemente 12 eine gemeinsame Hauptschlittenführung vorgesehen sein kann.
  • Wie Figur 5 zeigt, kann auch die Bündelungsoptik 8 mehrere Optikelemente 10 beispielsweise in Form mehrerer Linsen umfassen bzw. mehrteilig ausgebildet sein. Anstelle zweier Linsen 10, wie dies die Figur 5 zeigt, kann die Bündelungsoptik 8 beispielsweise auch eine Linse und einen Reflektor umfassen, oder auch andere Mischformen wie beispielsweise mehrere Linsen kombiniert mit einem Reflektor.
  • Wie die Figuren 7 und 8 zeigen, kann der genannte Wechselhalter 15 einen ringförmigen Folienträger 15a aufweisen, an dem das folienartige Streu- und/oder Aufweitelement 12 vorzugsweise lösbar befestigt werden kann, insbesondere form- und/oder kraftschlüssig. Dabei können verschiedene Befestigungsmittel Verwendung finden, die vorzugsweise manuell lösbar ausgebildet sind, insbesondere werkzeugfrei oder mit einfachen Standardwerkzeugen wie einem Schraubenzieher, einem Innensechskantschlüssel oder einer Klemmzange gelöst und angezogen werden können. Vorteilhafterweise können die genannten Befestigungsmittel formschlüssig und/oder kraftschlüssig arbeitend ausgebildet sein, wobei in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung beispielsweise Bajonett-Verschlussmittel an dem genannten Folienträger 15a vorgesehen sein können, in die entsprechend ausgebildete Randabschnitte der Streu- und/oder Aufweitelemente eingesetzt und durch Verdrehen formschlüssig verriegelt werden können. Alternativ oder zusätzlich können an dem Folienhalter 15a auch Klemmelemente zum Festklemmen des jeweiligen Streu- und/oder Aufweitelements 12 vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können Rastelemente beispielsweise in Form von Klipselementen vorgesehen sein, um das jeweilige Streu- und/oder Aufweitelement 12 am Folienträger 15a einrasten bzw. festklipsen zu können. Alternativ wäre es aber auch möglich, kraftschlüssige Haltemittel wie beispielsweise eine Verklebung vorzusehen, insbesondere dann, wenn der gesamte Folienträger 15a lösbar befestigt ist.
  • Wie Figur 8 zeigt, kann der ringförmige Folienträger 15b stirnseitig und/oder an einem Endabschnitt an einem vorzugsweise hülsenförmigen Zoom-Träger 15b befestigt sein, wobei die Befestigung vorteilhafterweise lösbar ausgebildet sein kann. Solche lösbaren Befestigungsmittel können beispielsweise Schrauben- oder Rastmittel wie Klipse oder auch Spann- oder Klemmelemente umfassen, die manuell oder durch einfache Werkzeuge wie einen Schraubenzieher gelöst und angezogen werden können. Alternativ oder zusätzlich kann der genannte Folienträger 15a auch Bajonett-Verschlussmittel aufweisen, um mit dazu komplementären Konturen des Zoom-Trägers 15b bajonettartig und somit formschlüssig durch Verdrehen gesichert werden zu können. Alternativ oder zusätzlich könnte der Folienträger 15a am Zoom-Träger 15b auch verklebt sein.
  • Wie die Figuren 7 und 10 verdeutlichen, können die Bündelungsoptik 8 sowie das Zoom-Element 7 jeweils individuell relativ zueinander und relativ zur Lichtquelle 2 verstellt werden, insbesondere parallel zur Hauptstrahlrichtung 14 längsverschoben werden. Hierzu können die Bündelungsoptik 8 und das Zoom-Element 7 beispielsweise jeweils an einer Verstellhülse befestigt werden, die über ein Schraubgewinde 50, 51 am Strahlergehäuse 60 gelagert bzw. befestigt sein können. Wird der hülsenförmige Zoom-Träger 15b verdreht, erfährt der Zoom-Träger 15b über das Schraubgewinde 50 eine Längsverschiebung relativ zum Strahlergehäuse 60 und somit relativ zur Lichtquelle 2 und zur Bündelungsoptik 8.
  • Wird andererseits der ebenfalls hülsenförmige Bündeloptikträger 61 verdreht, erfährt die Bündeloptik 8 durch das Schraubgewinde 51 eine Längsverstellung in Richtung der Hauptstrahlrichtung relativ zum Zoom-Element 7 und relativ zur Lichtquelle 2. Somit können sowohl die Bündeloptik 8 als auch das Zoom-Element 7 jeweils individuell verstellt werden.
  • Der genannte Bündeloptikträger 61 kann - unabhängig von seiner Schraubgewindelagerung - gleichzeitig einen lösbaren Deckel des Strahlergehäuses 60 bilden, der im geöffneten bzw. abgenommenen Zustand Zugang zum Wechselträger 15 gestattet. Wie die Figuren 7 und 10 verdeutlichen, kann der hülsenförmige Bündeloptikträger 61 stirnseitig aus dem Strahlergehäuse 60 herausgezogen bzw. - gedreht werden, wodurch der Folienträger 15a am stirnseitigen Endabschnitt des Zoom-Trägers 15b und damit die Streu- und/oder Aufweitfolie 12 zugänglich wird und in der beschriebenen Weise ausgewechselt werden kann, um eine andere Zoomart zu erzielen.

Claims (17)

  1. Zoom-Strahler mit variablem Strahlwinkel, umfassend zumindest eine Lichtquelle (2), eine Bündelungsoptik (8) zum Abstrahlen eines Zoom-Strahlenbündels (9) sowie ein Zoom-Element (7) zum Einstellen des Strahlwinkels des von der Bündelungsoptik (8) abgestrahlten Zoom-Strahlenbündels (9), wobei das Zoom-Element (7) ein mit einer lichtstreuenden und/oder aufweitenden Streu- und/oder Aufweitstruktur (13) versehenes, dünnwandiges Streu- und/oder Aufweitelement (12) ist, das zwischen der Bündelungsoptik (8) und der Lichtquelle (2) vorgesehen ist, wobei das genannte Streu- und/oder Aufweitelement (12) und/oder die Bündelungsoptik (8) zum Einstellen des Strahlwinkels des abgestrahlten Zoom-Strahlenbündels (9) hin- und herbewegbar gelagert ist/sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselhalter (15) zum Auswechseln des Streu- und/oder Aufweitelements (12) und Einsetzen unterschiedlich ausgebildeter Streu- und/oder Aufweitelemente (12) zum Erzeugen unterschiedlich konturierter und/oder unterschiedlich farbiger Strahlenbündel vorgesehen ist.
  2. Zoom-Strahler nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die unterschiedlich ausgebildeten Streu- und/oder Aufweitelemente (12) zum Erzeugen unterschiedlich konturierter Strahlenbündel unterschiedlich streuend und/oder unterschiedlich aufweitend ausgebildet sind, wobei die genannten Streu- und/oder Aufweitelemente eine einander entsprechende Befestigungskontur zum lösbaren Befestigen an derselben Befestigungskontur desselben Wechselhalters (15) besitzen.
  3. Zoom-Strahler nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wechselhalter (15) längsverschieblich im Wesentlichen parallel zur Hauptstrahlrichtung (14) und/oder querverschieblich quer zur Hauptabstrahlrichtung (14) verfahrbar gelagert ist, wobei vorzugsweise eine Schraubhülse (15b) zum längsverschieblichen Lagern oder eine Kreuzschlittenführung (16, 17, 18) zum längs- und querverschieblichen Lagern des Wechselhalters (15) vorgesehen ist.
  4. Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wechselhalter (15) einen ringförmigen Folienhalter (15a) zum form- und/oder kraftschlüssigen Halten des dünnwandigen Streu- und/oder Aufweitelements (12) aufweist, welcher Folienhalter (15a) lösbar an einer verstellbar gelagerten Halterhülse (15b) befestigt ist.
  5. Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Strahlergehäuse (60) einen lösbaren oder aufmachbaren Deckel zum Verschließen einer Wechselöffnung umfasst, durch die hindurch das Streu- und/oder Aufweitelement (12) und/oder ein Trägerelement (15a) des Wechselhalters (15) herausnehmbar und einsetzbar ist, wobei vorzugsweise ein Optikhalter (61), an dem die Bündelungsoptik (8) gehalten ist, zusammen mit der Bündelungsoptik (8) stirnseitig vom Strahlergehäuse (61) abnehmbar ist und durch Abnehmen vom Strahlergehäuse (6) die stirnseitig angeordnete Wechselöffnung freigibt.
  6. Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wechselhalter (15) manuell lösbare, insbesondere werkzeugfrei oder durch Standardwerkzeuge wie einen Schrauber lösbare, Befestigungsmittel zum Befestigen eines jeweils eingesetzten Streu- und/oder Aufweitelements (12) aufweist.
  7. Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Streu- und/oder Aufweitelement (12) und die Bündelungsoptik (8) jeweils individuell relativ zueinander und relativ zur Lichtquelle (2) hin- und herbewegbar gelagert, insbesondere längsverschieblich im Wesentlichen parallel zur Hauptstrahlrichtung (14) und/oder quer zur Hauptstrahlrichtung (14) gelagert sind.
  8. Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Streu- und/oder Aufweitelement (12) zumindest eine Streu- und/oder Aufweitfolie umfasst.
  9. Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Streu- und/oder Aufweitstruktur (13)
    - eine Oberflächenstruktur, und/oder
    - eine gezielt aufweitende, wolkenartig ausgebildete Reliefstruktur, und/oder
    - eine in das Innere des Streu- und/oder Aufweitelements (12) eingebettete Partikelstruktur, und/oder
    - eine Mikro- und/oder Nanostruktur mit Relief- und/oder Partikelelementen mit einer Ausdehnung von < 1 mm oder < 1 µm,
    umfasst.
  10. Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Streu- und/oder Aufweitstruktur (13) gleichmäßig in verschiedene Richtungen strahlend ausgebildet ist.
  11. Zoom-Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Streu- und/oder Aufweitstruktur (13)
    - gerichtet streuend ausgebildet ist, sodass die Aufweitung in einer ersten Hauptrichtung stärker ist als die Aufweitung in einer zweiten, dazu senkrechten Hauptrichtung, und/oder
    - in verschiedenen Abschnitten des Streu- und/oder Aufweitelements (12) unterschiedlich stark aufweitend oder streuend ausgebildet ist.
  12. Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Streuelement (12) unterschiedlich ausgebildete, insbesondere unterschiedlich strukturierte und/oder unterschiedlich farbige, Abschnitte aufweist und quer zur Hauptstrahlrichtung (14) des durch das Streuelement (12) hindurchtretenden Lichtbündels (6) bewegbar gelagert ist, sodass die verschieden ausgebildeten Abschnitte des Streu- und/oder Aufweitelements (12) in das hindurchtretende Lichtbündel (6) bewegbar sind, wobei eine Farbeinstellvorrichtung vorgesehen ist, die durch Querverschieben des Streuelements (12) die Anteile des Strahlenbündels, die einerseits durch einen ersten Farbabschnitt des Streuelements (12) und andererseits durch einen zweiten Farbabschnitt des Streuelements (12) hindurchtreten, verändert und hierdurch die Farbe des von dem Streuelement (12) austretenden Lichtbündels verändert.
  13. Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine/die Farbeinstellvorrichtung
    - zumindest eine farbige Scheibe aufweist, die zusätzlich zu dem Streu- und/oder Aufweitelement (12) vorgesehen und in das durch das Streu- und/oder Aufweitelement (12) hindurchtretende Lichtbündel (6) hineinbewegbar ist, und/oder
    - zumindest ein wellenoptisch aktives Farbelement zum Verändern der Lichtfarbe durch wellenoptische Auslöschung
    umfasst.
  14. Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Streu- und/oder Aufweitelement (12) mehrteilig ausgebildet ist und/oder mehrere Streu- und/oder Aufweitelemente (12) vorgesehen sind, wobei die mehreren Streu- und/oder Aufweitelemente und/oder -teile vorzugsweise unabhängig voneinander verstellbar, insbesondere zwischen der Bündelungsoptik (8) und der Lichtquelle (2) hin- und herbewegbar gelagert sind.
  15. Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Lichtquelle (2) und dem Zoom-Element (7) ein Mischstab (3) und/oder eine Konzentratoroptik (5), die vorzugsweise ein CPC-artiges Optikelement umfasst, vorgesehen sind.
  16. Zoom-Strahler-Set umfassend mehrere Zoomstrahler, die jeweils gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind, wobei die mehreren Zoom-Strahler unterschiedlich ausgebildete Streu- und/oder Aufweitelemente (12) besitzen, die eine einander entsprechende Befestigungskontur zum Befestigen an einem gleich ausgebildeten Halter besitzen, wobei ein erster Zoom-Strahler ein Streu- und/oder Aufweitelement (12) zum Erzeugen eines ersten Strahlenbündels, das kreisrund oder elliptisch oder oval oder eckig konturiert ist, aufweist, und ein zweiter Zoom-Strahler ein Streu- und/oder Aufweitelement (12) zum Erzeugen eines zweiten Strahlenbündels, das vom ersten Strahlenbündel verschieden konturiert ist und aus der Gruppe kreisrund, elliptisch, oval und eckig konturiert ausgewählt ist, besitzt.
  17. Zoom-Strahler-Set umfassend mehrere Zoomstrahler, die jeweils gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet sind, wobei die mehreren Zoom-Strahler unterschiedlich ausgebildete Streu- und/oder Aufweitelemente (12) besitzen, die eine einander entsprechende Befestigungskontur zum Befestigen an einem gleich ausgebildeten Halter besitzen, wobei ein erster Zoom-Strahler ein Streu- und/oder Aufweitelement (12) zum Erzeugen eines ersten Strahlenbündels einer ersten Farbe, aufweist, ein zweiter Zoom-Strahler ein Streu- und/oder Aufweitelement (12) zum Erzeugen eines zweiten Strahlenbündels einer zweiten Farbe, die von der ersten Farbe abweicht, besitzt.
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