DE29914114U1

DE29914114U1 - Scheinwerfer

Info

Publication number: DE29914114U1
Application number: DE29914114U
Authority: DE
Original assignee: Arnold and Richter KG; Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG
Current assignee: Arnold and Richter Cine Technik GmbH and Co KG; Arri GmbH
Priority date: 1999-08-07
Filing date: 1999-08-07
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2009-08-08
Also published as: WO2001011286A1

Description

ARNOLD & RICHTER CINE TECHNIK
GmbH & Co. Betriebs KG
Postfach 40 01 49

80701 München

Scheinwerfer

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Scheinwerfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Bühnen-, Studio-, Film- oder Fernsehscheinwerfer.

Scheinwerfer in diesem Bereich weisen in der Regel eine ein- oder zweiseitig gesockelte Lampe, beispielsweise eine Entladungslampe (z.B. eine Halogen-Glühlichtlampe, Halogen-Metalldampflampe oder Natrium-Hochdruck-Dampflampe)

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auf, die mit Hilfe eines entsprechend angeordneten Reflektors das Licht in eine Richtung aus einer Öffnung des Gehäuses abstrahlt.

In vielen Fällen wird das Gehäuse zum Schutz der Lampe mit einer strahlendurchlässigen Abdeckung versehen. Zur Veränderung des Abstrahlungswinkels oder Profils des abgestrahlten Lichtes wird auch häufig eine oder eine Kombination von Vorsatzscheiben oder -linsen verwendet. Unter Vorsatzscheibe oder -linse im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dabei jedes lichtdurchlässige optische Element zu verstehen, das einen Einfluß auf den Strahlengang ausübt.

Als übliche Vorsatzscheibe oder -linse dient eine Fresnel-Linse in Kombination mit einem Kugelreflektor. Durch Auswahl der Brechkraft der Linse kann der Öffnungswinkel des Scheinwerfers beeinflußt werden. Um insbesondere die durch die Störflanken der Fresnel-Linse hervorgerufenen Unregelmäßigkeiten im Lichtstrahl zu mindern und eine Verbreiterung des Lichtstrahles, d.h. eine Verbreiterung und Vergleichmäßigung des abgestrahlten Lichts über eine vorgegebene Fläche zu bewirken, ist es bekannt, die Fresnel-Linse zu frosten. Unter Frosten versteht man die Mattierung der Oberfläche der Linse.

Nachteil dieser Anordnung ist, daß die Fresnel-Linse verhältnismäßig dick ist. Insbesondere bei großen professionellen Studio- und Bühnenscheinwerfern mit großer Leistung führt die durch die Dicke und das Frosten hervorgerufene verstärkte Absorption des Lichtes zu einer starken Erwärmung der Fresnel-Linse. Die Erwärmung ist zudem meist nicht regelmäßig, sondern es treten in Abhängigkeit von der Brenn-

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punkteinstellung lokale Temperaturspitzen auf. Bei der Verstellung des Brennpunktes können die starken Spannungen im Material eine Zerstörung der Fresnel-Linse bewirken.

Weiterhin hat die Dicke.der Fresnel-Linse, insbesondere bei großen Scheinwerfern'einen deutlichen Einfluß auf das Gesamtgewicht des Scheinwerfers und damit auf dessen Handhabbarkeit. Ein hohes Gewicht der Fresnel-Linse erfordert wiederum ein stabiles Gehäuse und eine entsprechend stabile Stativkonstruktion oder Aufhängung für den Scheinwerfer.

Darüber hinaus ist die Herstellung der Fresnel-Linsen aufgrund des dafür erforderlichen, speziellen Herstellungsprozesses teurer als die Herstellung normaler Vorsatzscheiben oder -linsen.

Ein weiterer Nachteil ist, daß Fresnel-Linsen lediglich mit sphärischen Spiegeln als Reflektoren betrieben werden können. Die Flexibilität einer solchen optischen Anordnung ist gering bezüglich des Halbstreuwinkels des Scheinwerfers. Ein schneller Wechsel zwischen enger (Spot) und breiter Ausleuchtung (Flood) ist nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Scheinwerfer zu schaffen, der einfach und kostengünstig herstellbar sowie stabil gegenüber Temperaturschwankungen durch Verstellen des Fokus ist und eine große Flexibilität und Gleichmäßigkeit bezüglich der Breite der Ausleuchtung, d.h. der Breite des Halbstreuwinkels des Scheinwerfers aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Scheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

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Die Ausbildung der frontseitig in Abstrahlrichtung angebrachten Vorsatzscheibe oder -linse des Scheinwerfers als gefrostete Streuscheibe ermöglicht eine bessere und gleichmäßigere Ausleuchtung einer vorgegebenen, zu beleuchtenden Fläche als dies mit einer Fresnel-Linse möglich ist. Der erfindungsgemäße Scheinwerfers besitzt sowohl eine höhere Lichtausbeute als auch einen langsameren Abfall der Lichtintensität in Richtung des Randes des Lichtkegels. Auch besteht die Möglichkeit einer insgesamt deutlich verbreiterten Ausleuchtung.

Weiterhin kann die gefrostete Streuscheibe dünner ausgeführt werden als eine gefrostete Fresnel-Linse, so daß der Scheinwerfer ein deutlich geringeres Gesamtgewicht aufweist. Die Absorption des abgestrahlten Lichts und die daraus resultierenden Spannungen im Streuscheibenmaterial sind auch bei größeren Durchmessern so gering, daß bei einer Verstellung der Weite des Lichtkegels keine Gefahr der Zerstörung der gefrosteten Streuscheibe durch Wärmeeinwirkung besteht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Lichtquelle in Richtung der optischen Achse verschiebbar angebracht, um den Abstand zwischen Lichtquelle und Reflektor zu verändern. Auf diese Weise ist bei dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer ein einfaches Verstellen der Breite des Lichtkegels möglich, ohne die gefrostete Streuscheibe wechseln zu müssen.

Bevorzugt ist der Einsatz eines Parabolreflektor, da auf diese Weise die Ausleuchtung besonders regelmäßig und flexibel ist.

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Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Vorsatzlinse einen Flansch zur Befestigung an einem Lampengehäuse aufweist. Ein einfaches Anbringen und Lösen vom Gehäuse ist somit möglich.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die gefrostete Streuscheibe eine Wabenstuktur aufweist. Die Facetten der Wabenstruktur bieten weitere vorteilhafte Eigenschaften des Scheinwerfers bezüglich Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung einer Fläche.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Scheinwerfers;

Figur 2a eine Draufsicht auf eine spezielle Ausführungsform einer gefrosteten Streuscheibe;

Figur 2b einen Schnitt durch die gefrostete Streuscheibe aus Figur 2a senkrecht zur Scheibenfläche.

Figur 3 Kennlinien eines Scheinwerfers mit gefrosteter Streuscheibe;

Figur 4 Kennlinien eines Scheinwerfers mit gefrosteter Fresnel-Linse und

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Figur 5 Kennlinien eines Scheinwerfers mit nicht-gefrosteter Streuscheibe.

In Figur 1 ist der schematische Aufbau eines Bühnen-, Studio-, Film- oder Fernsehscheinwerfer dargestellt. Er besteht aus einer Lichtquelle 13, die in der optischen Achse 15 in variablem Abstand zu einem Parabolreflektor 12 angeordnet ist. In Strahlrichtung befindet sich eine am Gehäuse 14 angebrachte gefrostete Streuscheibe 11. Eingezeichnet ist weiterhin die Abstrahlung in Richtung des Halbstreuwinkels a.

Figur 2a zeigt eine Draufsicht auf eine gefrostete Streuscheibe 11, wie sie bevorzugt eingesetzt wird. Sie weist wabenförmige Facetten 31 auf, die auf der Oberfläche der Linse eingeschliffen sind und dienen als Streuzentren. Mit dieser Streugeometrie werden besonders vorteilhafte optische Eigenschaften erzielt. Die Streuscheibe 11 ist am äußeren Rand mit einem Flansch 32 versehen, der dazu dient, die Streuscheibe 11 an dem Gehäuse 14 zu befestigen.

Figur 2b zeigt einen Schnitt durch die gefrostete Streuscheibe 11. Auf der Unterseite ist die Tiefe der wabenförmige Facettenstruktur 31 zu erkennen.

Die Frostung der Streuscheibe 11 wird durch Bestrahlen mit Glasperlen oder durch Anätzen der Oberfläche in einem chemischen Bad, bei Glasscheiben mit Flußsäure, durchgeführt. Mit beiden Methoden lassen sich die gewünschten matten Oberflächen herstellen. Je nach Einsatzgebiet werden die gefrosteten Streuscheiben ein- oder zweiseitig gefrostet.

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Figur 3 zeigt den Helligkeitsverlauf eines Scheinwerfers mit einer erfindungsgemäßen gefrosteten Streuscheibe 11 in Abhängigkeit vom Winkel &agr; zur optischen Achse des Scheinwerfers für eine enge Ausleuchtung (Spot) in Kurve 21 und für eine weite Ausleuchtung (Flood) in Kurve 22. Vergleicht man die beiden Kurven, so' zeigt sich die große Flexibilität der Anordnung bezüglich der Ausleuchtung. Mit Verschiebung aus der Spot- in die Flood-Stellung verbreitert sich der Halbstreuwinkel &agr; des Scheinwerfers von 41° auf 59°. Der Scheinwerfer ist somit leicht von einem engeren auf einen weiteren Lichtkegel verstellbar, indem der Abstand zwischen Lichtquelle 13 und Parabolspiegel 12 zwischen Spot- und Flood-Stellung variiert wird, ohne an der gefrosteten Streuscheibe selbst etwas zu ändern oder sie austauschen zu müssen.

Ein weiterer Vorteil ist der gleitende Übergang zu den Randzonen des Lichtkegels. Dies wird deutlich in den flach auslaufenden Flanken der Kurven 21 und 22 in Figur 3.

Im Gegensatz dazu zeigt der Scheinwerfer in Figur 4 bei der gleichen Leistungsaufnahme und Anordnung aber einer gefrosteten Fresnel-Linse als Vorsatzscheibe oder -linse eine deutlich engere Verteilung des Lichtkegels, sowohl in der Spot-Stellung 23 als auch in Flood-Stellung 24 des Scheinwerfers. Der Halbstreuwinkel &agr; ist bei diesem Scheinwerfer deutlich geringer als bei der Anordnung mit gefrosteter Streuscheibe 11. Eine Veränderung des Abstandes zwischen der Lichtquelle und dem Reflektor in der optischen Achse 15 hat nicht annähernd die gleiche Wirkung wie bei dem in Figur 2 abgebildeten erfindungsgemäßen Scheinwerfer.

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Wie aus den Figuren 3 und 4 hervorgeht, weist der erfindungsgemäße Scheinwerfer mit gefrosteter Streuscheibe bei gleicher Lichtquelle auch eine gesteigerte Lichtausbeute gegenüber einer gefrosteten Stufen- oder Fresnellinse auf. Sowohl die Maximalintensität als auch die Breite der Ausleuchtung des Scheinwerfers sind in Figur 3 deutlich größer als in Figur 4.

Aus Figur 5 wird deutlich, daß die erf indungsgetnäßen Eigenschaften des Scheinwerfers wesentlich von der Frostung der Streulinse abhängen. Der erwünschte gleitende Übergang zu den Randzonen des Lichtkegels ist bei einer Streuscheibe ohne Frostung sowohl in Spotstellung 25 als auch in Floodstellung 26 nicht zu beobachten. Die Flanken der Kurven sind steil und die Abnahme der Intensität zu den Rändern des Lichtkegels somit sehr abrupt.

Claims

1. Scheinwerfer, insbesondere Bühnen-, Studio-, Film- oder Fernsehscheinwerfer mit einer Lichtquelle (13), einem rückseitig angeordneten Reflektor (12) und einer frontseitig in Abstrahlrichtung angebrachten Vorsatzscheibe oder -linse zur gleichmäßigen Verteilung des Lichts über eine zu beleuchtende Fläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsatzscheibe oder -linse aus einer gefrosteten Streuscheibe (11) besteht.

2. Scheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (13) in der optischen Achse verschiebbar angeordnet ist.

3. Scheinwerfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor aus einem Parabolreflektor (12) oder einem parabolartigen Reflektor besteht.

4. Scheinwerfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gefrostete Streuscheibe (11) über einen Flansch (32) mit dem Lampengehäuse (14) verbunden ist.

5. Scheinwerfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gefrostete Streuscheibe (11) mit anderen Vorsatzelementen wie Flügeltore, Jalousieblenden oder dergleichen kombinierbar ist.

6. Scheinwerfer nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gefrostete Streuscheibe (11) eine wabenförmige Facettenstruktur (31) aufweist.