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EP2487405B1 - Scheinwerfer mit gobo und verfahren zum betreiben des scheinwerfers - Google Patents

Scheinwerfer mit gobo und verfahren zum betreiben des scheinwerfers Download PDF

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Publication number
EP2487405B1
EP2487405B1 EP11154231.2A EP11154231A EP2487405B1 EP 2487405 B1 EP2487405 B1 EP 2487405B1 EP 11154231 A EP11154231 A EP 11154231A EP 2487405 B1 EP2487405 B1 EP 2487405B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
color
light
lamps
gobo
transmission
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.)
Active
Application number
EP11154231.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2487405A1 (de
Inventor
Michael Müller
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.)
GLP German Light Products GmbH
Original Assignee
GLP German Light Products 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 GLP German Light Products GmbH filed Critical GLP German Light Products GmbH
Priority to EP11154231.2A priority Critical patent/EP2487405B1/de
Publication of EP2487405A1 publication Critical patent/EP2487405A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2487405B1 publication Critical patent/EP2487405B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S10/00—Lighting devices or systems producing a varying lighting effect
    • F21S10/007—Lighting devices or systems producing a varying lighting effect using rotating transparent or colored disks, e.g. gobo wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S10/00—Lighting devices or systems producing a varying lighting effect
    • F21S10/02—Lighting devices or systems producing a varying lighting effect changing colors
    • 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
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
    • F21Y2113/13—Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources
    • 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 spotlights and in particular to spotlights as they can be used for lighting for stages or installations, that is to say generally in show business.
  • Spotlights for creating light effects typically use mercury vapor lamps as white light sources and downstream gobo elements that are used as slide negatives or slides to create a colored light effect on a projection plane, such as a wall or canvas or other surface.
  • a projection plane such as a wall or canvas or other surface.
  • stationary gobo elements or movable gobo elements, such as gobo wheels can be used here in order to change the light effect.
  • the gobo elements are designed to filter out a certain color spectrum from the white light emitted by the mercury vapor lamp, for example, in such a way that the output light is then, for example, a red star when the gobo element is otherwise non-transmitting for light, but has a star with a red color filter.
  • a light effect with a blue star can be generated, for example, if the gobo element is designed in such a way that it is non-transmitting except for a blue filter.
  • the disadvantage of this procedure is that the efficiency of light generation is very low, especially when a colored light effect is desired. If, for example, a red light effect with a red gobo is generated from a mercury vapor lamp, only a portion of 10% of the light intensity will ultimately be available as headlight output as red light. This is problematic insofar as the existing gobo elements are very different due to the light heating, which makes special cooling of the gobo elements necessary, which has to be done, for example, by fans and thus creates additional space, additional costs, additional weight and additional noise.
  • the EP 1 411 290 A1 discloses a diode lighting system for stage, theater and architectural lighting.
  • several diodes on a frame will do so attached so that each diode is directed to a prescribed distant focal point.
  • An imaging gate is arranged between the LEDs and the focal point and has a gobo and a shutter.
  • the US patent publication 2001/0007527 A1 discloses a lighting device for projecting an image having a housing with a light emitting window.
  • the housing includes a light source, an optical system, and an imaging surface.
  • the light source is a single LED or LEDs of different colors are used.
  • the image forming surface is designed as a gobo.
  • the US 2008/062681 A1 discloses a multi-parameter light that includes an LED tracking ring (light emitting diode) surrounding a main output lens.
  • the LED tracking ring can be additively mixed in color and can in turn simulate the color of the projected main light that is projected from the main exit aperture or the exit lens of the multi-parameter light.
  • the EP 2 177 616 A2 discloses a light beam collecting element for LED arrays or other multi-source light fixtures.
  • the light beam collecting system contains a light integrator that collects and integrates or homogenizes the light from a plurality of light sources, the light sources being configured in an array (130).
  • the light integrator (306) is particularly useful with lights (360) used in lighting systems that use beam modulation elements (362, 364, 366) where it is desirable to have a narrow or narrow beam of light.
  • the object of the present invention is to create a more efficient concept for creating lighting effects.
  • the present invention is based on the knowledge that, in contrast to the prior art, in which only a subtractive color mixer in the form of a gobo element has been connected downstream of a white light source, now an additive color mixer as a light source with the subtractive color mixer in the form of, for example, a Gobo element is combined.
  • This increases efficiency because the additive color mixer, which can be designed in the form of a 3-color LED lamp, for example, whereby the individual colors can be controlled independently by controlling the individual LED elements, are matched to the color transmission properties of the subtractive color mixer can.
  • the subtractive color mixer can be such that it has at least two different transmission colors, so that when using one and the same subtractive color mixer, different color effects can be generated in the additive color mixer simply by controlling the individual lamps differently.
  • a special implementation also consists in not placing the transmission colors of the subtractive color mixer on the basic colors of the additive color mixer, for example on red, green, blue of an RGB-LED color mixer, but on intermediate colors, such as yellow. Then the two component colors of yellow, i.e. H. red and green, can be created individually using the same pattern or in the same pattern of the gobo element.
  • the headlamp is designed to produce a light output power of at least 3000 lumens from the additive color mixer, e.g. B. an LED source to have a lighting property or a spotlight property. Due to thermal problems, it can also be advantageous to have a maximum light output power of less than 8000 lumens.
  • the additive color mixer e.g. B. an LED source to have a lighting property or a spotlight property. Due to thermal problems, it can also be advantageous to have a maximum light output power of less than 8000 lumens.
  • Fig. 1 shows an additive color mixer 10 and a downstream subtractive color mixer 12 within a headlight 14 with a headlight housing 16.
  • the headlight housing 16 also houses an optical system 18 which can be adjusted by motors (not shown). In the same way, the alignment of the headlight 14 can also be achieved by motors that are shown in FIG Fig. 1 are not shown, also preferably adjustable, namely preferably in an axis of rotation and a pivot axis.
  • the headlight further comprises an LED control 20 within the housing 16.
  • the additive color mixer is designed as a three-color LED lamp, it being preferred that the 3-LED colors red, green and blue are.
  • RGB LED lamps are preferred due to their availability and greater output power.
  • the individual LEDs can be controlled independently of one another by means of the LED control 20, specifically by means of control signals which can be input via a control input 22.
  • the subtractive color mixer 12 preferably comprises a coated glass gobo and in particular a glass gobo with two or more layers.
  • the present invention thus relates to a combination of a multicolor LED light source (mostly RGB) and multicolor gobos.
  • a multicolor LED light source mostly RGB
  • multicolor gobos In contrast to a so-called washlight, however, this is a spot that can depict the pattern, i.e. the gobo pattern, sharply.
  • Such gobos can be fitted in a gobo wheel, the gobo wheel being rotatable in a spotlight in order to bring different gobo elements into the light path 24, which represents a certain color from the RGB color space, which is due to the setting of the Individual light sources have been generated via the control input 22.
  • the light 24 is “treated” in the subtractive color mixer in such a way that the color of the output light beam 26 from the subtractive color mixer is, so to speak, a subset of the color of the beam 24 from the RGB color space.
  • the optics 18 finally produce from the incident light beam 26, the output light beam 28, which has sufficient power to have lighting quality.
  • Gobos are typically applied to a heat-resistant material.
  • One form of gobos are thin metal plates less than 0.5 mm thick, from which the shapes to be projected are separated, for example by etching or by laser or water cut.
  • the accuracy that can be achieved in this way is low, since there are certain minimum web widths.
  • a pattern to be projected must always contain support bars for the inner surface. The resulting projections are always monochrome and can only be colored in one color as a whole using the projector's color mixing unit.
  • Glass gobos represent an alternative option.
  • an opaque layer for example made of chrome or aluminum, is vapor-deposited onto a heat-resistant support made of thin borosilicate glass (usually 1.1 mm to 1.2 mm). Then it is coated with a photosensitive masking lacquer, the pattern is exposed by laser exposure, developed, the pattern is etched out of the metal layer and the masking lacquer is removed. The whole thing can also be produced by removing the metal layer directly via laser exposure.
  • a dichroic color layer can now also be vapor-deposited instead of the metal layer. For example, if you coat with blue and etch out a triangle, you can see a white triangle on a blue background illuminated with white light. If illuminated with yellow light, it is a yellow triangle on a green background. With red light it is a red triangle on a purple background, etc.
  • multicolored glass gobos which are preferred for use in the present invention, that is to say in the headlight according to the invention.
  • One variant consists in arranging several glass carriers one behind the other, each coated with a color layer and a partial color image depicted therein. Since the partial images are at a distance from one another along the optical axis due to the thickness of the glass, it is not possible to focus on all colors at the same time. So there is a certain blurring effect. This problem can be avoided by arranging only two carriers so that the coated sides touch each other. A partial image is applied mirror-inverted. This again limits the number of coating colors to two colors.
  • Another more complex variant is to apply several layers one after the other to a common glass carrier and to etch out the partial images. Since each new layer can only be applied when the previous pattern has already been etched out of its layer, this is a time-consuming process that also requires a high level of precision. However, the results that can be achieved are particularly advantageous.
  • the WO 98/00670 A1 discloses a method for producing a gobo and further discloses a gobo which has been produced by this method, wherein individual color components are arranged in parallel planes, at least two of these planes being separated from one another by means of a transparent substrate.
  • the gobo comprises a plurality of plate-shaped and transparent substrates arranged one above the other, each substrate having a dichroic surface coating in order to be a color filter. Combinations of color filters are able to produce the colors of the multi-color structure.
  • the color filter (or several in the case of CMY systems) only allows a narrow band of the radiated white light to pass through and reflects the rest back into the exterior of the luminaire, the less light is let through, the more of the respective filter is moved into the beam path.
  • the current in the respective LED increases by adding a basic color, or, in the case of PWM control, the pulse-pause ratio.
  • color intensity and light intensity increase at the same time. This change in color and brightness behavior is unusual and is therefore perceived by the viewer as particularly interesting and different.
  • the light beam of this system usually only receives three or four different peak wavelengths, to which the colors of the gobo can preferably be perfectly adapted. The color impression is therefore much purer and more intense because, in contrast to the use of a mercury vapor lamp or a white light source, there are no unused intermediate wavelengths.
  • the combination of color gobos and multi-color LED light source gives the lighting designers the opportunity to create the impression of different patterns in the viewer by selecting the gobo pattern and by controlling the light source accordingly, without actually having to change the gobo.
  • this has the advantage that the pattern can be changed practically just by switching, i.e. at the speed of light (apart from the clock frequency of the data bus).
  • the options available through color selection are multiplied by the number of gobos actually present in a gobo wheel.
  • the subtractive color mixer used is a gobo which is coated with two different layers, the layers having two different transmission colors and others Colors outside of the transmission colors are not transparent.
  • the transmission colors of the gobo are set to the basic colors that are present in the LED lamp, for example, as shown in the top left in Fig. 2 is shown.
  • color filters of the individual gobo coatings can also be arranged one behind the other, so that a mixed color is created at the end, which exists when the RGB source simultaneously emits the two colors that make up the mixed color.
  • a light switchover or a change in the control of the RGB color source is preferably carried out, coordinated with the colors of the LED light source, so that one transmission color of one gobo coating is emitted at one point in time and the other transmission color at a later point in time the other gobo coating is emitted. If the transmission color of a gobo coating does not match the individual color of an individual LED element, it is preferred to activate the first color of the mixed color at a first point in time and not the other colors, and it is preferred to activate the other color at a second point in time to activate the mixed color and not the other colors, and it is further preferred to activate both colors at a third point in time in order to generate the actual mixed color. All of this happens without changing the gobo.
  • Fig. 2 and Fig. 3 Various controls with different colors, such as those that can be performed sequentially, are in Fig. 2 and Fig. 3 shown, where Fig. 2 represents three different gobos with three different coatings each, depending on the implementation, as shown in the right Fig. 2 is shown to be irradiated with different light.
  • Fig. 3 also shows a further implementation of a gobo element with three coatings, which is also controlled by seven different states.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Scheinwerfer und insbesondere auf Scheinwerfer, wie sie für die Beleuchtung für Bühnen oder Installationen eingesetzt werden können, also allgemein im Showgeschäft.
  • Scheinwerfer zur Erzeugung von Lichteffekten verwenden typischerweise QuecksilberDampflampen als Weißlichtquellen und nachgeordnete Gobo-Elemente, die als Dianegative oder Diapositive eingesetzt werden, um einen Farblichteffekt auf einer Projektionsebene, wie beispielsweise einer Wand oder einer Leinwand oder einer anderen Fläche, zu erzeugen. Insbesondere können hier ruhende Gobo-Elemente oder bewegliche Gobo-Elemente, wie beispielsweise Gobo-Räder eingesetzt werden, um den Lichteffekt zu ändern. Die Gobo-Elemente sind ausgebildet, um aus dem von der Quecksilber-Dampflampe beispielsweise emittierten weißen Licht ein bestimmtes Farbspektrum herauszufiltern, derart, dass das Ausgangslicht dann zum Beispiel ein roter Stern ist, wenn das Gobo-Element ansonsten nicht-transmittierend für Licht ist, jedoch einen Stern mit einem Rot-Farbfilter aufweist.
  • Genauso kann ein Lichteffekt mit einem blauen Stern beispielsweise erzeugt werden, wenn das Gobo-Element derart ausgebildet ist, dass es bis auf einen blauen Filter nicht-transmittierend ist.
  • Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, dass die Effizienz der Lichterzeugung insbesondere dann, wenn ein farbiger Lichteffekt gewünscht wird, sehr niedrig ist. Wird beispielsweise aus einer Quecksilber-Dampflampe ein roter Lichteffekt mit einem Rot-Gobo erzeugt, so wird lediglich ein Anteil von 10% der Lichtintensität am Ende als Scheinwerferausgabe als rotes Licht verfügbar sein. Dies ist insofern problematisch, weil sich die existierenden Gobo-Elemente sehr stark aufgrund des Lichtaufheizens, was eine spezielle Kühlung der Gobo-Elemente erforderlich macht, die beispielsweise durch Ventilatoren erfolgen muss und damit zusätzlichen Raum, zusätzliche Kosten, zusätzliches Gewicht und zusätzliche Geräusche erzeugt.
  • Die EP 1 411 290 A1 offenbart ein Diodenbeleuchtungssystem für Bühnen-, Theater- und Architektur-Beleuchtungen. Insbesondere werden mehrere Dioden an einem Rahmen so befestigt, dass jede Diode auf einen vorgeschriebenen entfernten Fokuspunkt gerichtet ist. Ein Abbildungsgatter ist zwischen den LEDs und dem Fokuspunkt angeordnet und weist ein Gobo und eine Verschlussblende auf.
  • Die US-Patentveröffentlichung 2001/0007527 A1 offenbart ein Beleuchtungsgerät zum Projizieren eines Bildes mit einem Gehäuse mit einem Lichtemissionsfenster. Das Gehäuse umfasst eine Lichtquelle, ein optisches System und eine Bilderzeugungsoberfläche. Die Lichtquelle ist eine einzige LED oder es werden LEDs unterschiedlicher Farben verwendet. Darüber hinaus ist die Bildformungsoberfläche als Gobo ausgebildet.
  • Die US 2008/062681 A1 offenbart ein Multiparameterlicht, das einen LED-Nachführring (Leuchtdiode) enthält, der eine Hauptausgangslinse umgibt. Der LED-Nachführring kann additiv farblich gemischt werden und kann wiederum die Farbe des projizierten Hauptlichts simulieren, das von der Hauptausgangsöffnung oder der Ausgangslinse des Multiparameterlichts projiziert wird.
  • Die EP 2 177 616 A2 offenbart ein Lichtstrahlsammelelement für LED-Arrays oder andere Mehrquellen-Lichtleuchten. Das Lichtstrahlsammeisystem enthält einen Lichtintegrator, der das Licht von mehreren Lichtquellen sammelt und integriert bzw. homogenisiert, wobei die Lichtquellen in einem Array (130) konfiguriert sind. Der Lichtintegrator (306) ist besonders nützlich bei Leuchten (360), die in Lichtsystemen verwendet werden, die Strahlmodulationselemente (362, 364, 366) verwenden, bei denen es wünschenswert ist, einen engen oder schmalen Lichtstrahl zu haben.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein effizienteres Konzept zum Erzeugen von Lichteffekten zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder ein Verfahren zum Betreiben eines Scheinwerfers nach Anspruch 4 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem lediglich ein subtraktiver Farbmischer in Form eines Gobo-Elements einer Weißlicht-Quelle nachgeschaltet worden ist, nunmehr ein additiver Farbmischer als Lichtquelle mit dem subtraktiven Farbmischer in Form beispielsweise eines Gobo-Elements kombiniert wird. Damit wird die Effizienz erhöht, weil der additive Farbmischer, der beispielsweise in Form einer 3-Farb-LED-Lampe ausgebildet sein kann, wobei die einzelnen Farben durch Ansteuern der einzelnen LED-Elemente unabhängig steuerbar sind, auf die Farbtransmissionseigenschaften des subtraktiven Farbmischers abgestimmt werden kann. Darüber hinaus kann der subtraktive Farbmischer derart sein, dass er wenigstens zwei unterschiedliche Transmissionsfarben hat, so dass bei Verwendung ein und desselben subtraktiven Farbmischers allein durch unterschiedliche Ansteuerung der Einzellampen im additiven Farbmischer unterschiedliche Farbeffekte erzeugt werden können. Eine besondere Implementierung besteht auch darin, die Transmissionsfarben des subtraktiven Farbmischers nicht auf die Grundfarben des additiven Farbmischers, beispielsweise auf rot, grün, blau eines RGB-LED-Farbmischers zu legen, sondern auf Zwischenfarben, wie beispielsweise in gelb. Dann können auch durch entsprechendes Ansteuern des additiven Farbmischers die beiden Komponentenfarben von gelb, d. h. rot und grün, einzeln wieder unter Verwendung des gleichen Musters bzw. im gleichen Muster des Gobo-Elements erzeugt werden.
  • Bei der Implementierung ist der Scheinwerfer ausgebildet, um eine Lichtausgangsleistung von wenigstens 3000 Lumen aus dem additiven Farbmischer, z. B. einer LED-Quelle, zu haben, um eine Beleuchtungseigenschaft bzw. eine Spotlighteigenschaft zu erfüllen. Aufgrund thermischer Probleme, kann es ferner vorteilhaft sein, eine maximale Lichtausgangsleistung von kleiner als 8000 Lumen zu haben.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein Blockschaltbild eines Scheinwerfers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 2
    eine Übersicht über einzelne Lichteffekte, die mit unterschiedlichen Gobo-Elementen durch alternatives Ansteuern des additiven Farbmischers erreichbar sind; und
    Fig. 3
    eine alternative Darstellung eines Gobo-Elements mit Mehrfarb-Beschichtung, um verschiedene Lichteffekte darzustellen, wobei Sternmuster dargestellt sind.
  • Fig. 1 zeigt einen additiven Farbmischer 10 und einen nachgeschalteten subtraktiven Farbmischer 12 innerhalb eines Scheinwerfers 14 mit einem Scheinwerfergehäuse 16. In dem Scheinwerfergehäuse 16 ist ferner eine Optik 18 untergebracht, die durch Motoren (nicht gezeigt) einstellbar ist. Genauso ist die Ausrichtung des Scheinwerfers 14 ebenfalls durch Motoren, die in Fig. 1 nicht gezeigt sind, ebenfalls vorzugsweise einstellbar, und zwar vorzugsweise in einer Rotationsachse und einer Schwenkachse. Der Scheinwerfer umfasst ferner eine LED-Steuerung 20 innerhalb des Gehäuses 16. Insbesondere wird es bevorzugt, dass der additive Farbmischer als Dreifarb-LED-Lampe ausgebildet ist, wobei es bevorzugt wird, dass die 3-LED-Farben rot, grün, und blau sind. Alternative Farb-LEDs, die ebenfalls den Farbraum aufspannen, sind ebenfalls einsetzbar, wie beispielsweise gelb, cyan, magenta, wobei jedoch aufgrund der Verfügbarkeit und der größeren Ausgangsleistung RGB-LED-Lampen bevorzugt werden. Durch die LED-Steuerung 20 sind die Einzel-LEDs unabhängig voneinander ansteuerbar, und zwar durch Steuersignale, die über einen Steuereingang 22 eingebbar sind.
  • Der subtraktive Farbmischer 12 umfasst vorzugsweise ein beschichtetes Glas-Gobo und insbesondere ein Glas-Gobo mit zwei oder mehreren Schichten.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft also eine Kombination aus einer Mehrfarb-LED-Lichtquelle (meist RGB) und Mehrfarb-Gobos. Im Gegensatz zu einem sogenannten Washlight geht es hier aber nun um einen Spot, der Muster, also die Gobo-Muster scharf abbilden kann. Solche Gobos können in einem Gobo-Rad bestückt werden, wobei das Gobo-Rad in einem Scheinwerfer drehbar ist, um unterschiedliche Gobo-Elemente in den Lichtgang 24 zu bringen, der eine bestimmte Farbe aus dem RGB-Farbraum darstellt, die aufgrund der Einstellung der Einzellichtquellen über den Steuereingang 22 erzeugt worden ist. Das Licht 24 wird im subtraktiven Farbmischer derart "behandelt", dass die Farbe des Ausgangslichtstrahls 26 aus dem subtraktiven Farbmischer gewissermaßen eine Untermenge der Farbe des Strahls 24 aus dem RGB-Farbraum ist. Die Optik 18 erzeugt schließlich aus dem einfallenden Lichtstrahl 26 den Ausgangslichtstrahl 28, der ausreichend Leistung aufweist, um Beleuchtungsqualität zu haben.
  • Gobos werden typischerweise auf einem hitzebeständigen Material aufgebracht. Eine Form von Gobos sind dünne Metallplättchen von unter 0,5 mm Stärke, aus denen die zu projizierenden Formen herausgetrennt sind, beispielsweise durch Ätzen oder per Laser oder Watercut. Die dadurch erreichbare Genauigkeit ist aber gering, da es gewisse Mindeststegbreiten gibt. Außerdem muss ein zu projizierendes Muster immer Stützstege für die innenliegende Fläche enthalten. Die dadurch zu erreichenden Projektionen sind immer monochrom und können nur als Ganzes mit der Farbmischeinheit des Projektors in einer Farbe eingefärbt werden.
  • Eine alternative Möglichkeit stellen Glas-Gobos dar. Hierbei wird auf einen hitzebeständigen Träger aus dünnem Borosilikat-Glas (meist 1,1 mm bis 1,2 mm) eine lichtundurchlässige Schicht, beispielsweise aus Chrom oder Aluminium, aufgedampft. Danach wird mit einem photoempfindlichen Abdecklack beschichtet, per Laserbelichtung das Muster belichtet, entwickelt, das Muster aus der Metallschicht herausgeätzt und der Abdecklack entfernt. Das Ganze lässt sich auch produzieren, indem die Metallschicht direkt per Laserbelichtung entfernt wird.
  • Mit diesem Verfahren können genauere Strukturen erzeugt werden. Das Ergebnis ist aber wieder monochrom. Man kann nunmehr jedoch statt der Metallschicht auch eine dichroitische Farbschicht aufdampfen. Wenn man also zum Beispiel mit blau beschichtet und ein Dreieck herausätzt, kann man mit Weißlicht beleuchtet ein weißes Dreieck auf blauem Grund sehen. Wird mit gelbem Licht beleuchtet, ist es ein gelbes Dreieck auf grünem Grund. Bei rotem Licht ist es ein rotes Dreieck auf violettem Grund, usw.
  • Darüber hinaus existieren mehrfarbige Glas-Gobos, die für den Einsatz bei der vorliegenden Erfindung, also beim erfindungsgemäßen Scheinwerfer bevorzugt werden. Eine Variante besteht darin, mehrere Glasträger hintereinander anzuordnen, die mit jeweils einer Farbschicht und einem darin abgebildeten Farbteilbild beschichtet sind. Da die Teilbilder aber zueinander einen Abstand entlang der optischen Achse haben, wegen der Glas-Materialstärke, ist ein gleichzeitiges Fokussieren auf alle Farben nicht möglich. Es stellt sich also ein gewisser Unschärfe-Effekt ein. Dieses Problem kann man umgehen, indem man nur zwei Träger so anordnet, dass sich die beschichteten Seiten berühren. Ein Teilbild wird dabei spiegelverkehrt aufgebracht. Dies beschränkt die Anzahl der Beschichtungs-Farben wieder auf zwei Farben. Eine weitere aufwendigere Variante ist es, nacheinander mehrere Schichten auf einen gemeinsamen Glasträger aufzubringen und die Teilbilder herauszuätzen. Da jede neue Schicht erst dann aufgebracht werden kann, wenn das vorhergehende Muster schon aus seiner Schicht herausgeätzt wurde, ist dies ein zeitintensives Verfahren, das außerdem eine hohe Präzision voraussetzt. Die dabei erreichbaren Ergebnisse sind jedoch besonders vorteilhaft.
  • Die WO 98/00670 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Gobos und offenbart ferner ein Gobo, das durch dieses Verfahren hergestellt worden ist, wobei Einzelfarbenkomponenten in parallelen Ebenen angeordnet werden, wobei zumindest zwei dieser Ebenen mittels eines transparenten Substrats voneinander getrennt sind. Das Gobo umfasst eine Mehrzahl von übereinander angeordneten plattenförmigen und transparenten Substraten, wobei jedes Substrat eine dichroitische Oberflächenbeschichtung hat, um ein Farbfilter zu sein. Kombinationen von Farbfiltern sind in der Lage, die Farben der Mehrfarbstruktur zu erzeugen.
  • So wurde herausgefunden, dass sich der Farbeindruck solcher mehrfarbiger Gobo-Projektionen völlig invertiert, wenn sie mittels Mehrfarb-LED-Lichtquellen anstatt mittels Entladungslampen mit CMY-Farbwechslern durchleuchtet werden. Der Grund hierfür besteht darin, dass ein Scheinwerfer mit Entladungslampe dann seine größtmögliche Intensität hat, wenn er einen weißen Lichtstrahl projiziert, wenn also keine Farbfilter im Strahlengang angeordnet sind. Färbt man diesen Lichtstrahl mittels einer Farbmischstufe, beispielsweise mit CMY-Colormixing mit dichroitischen Farbfiltern ein, so verhält sich die Lichtstärke umgekehrt proportional zur Farbintensität. Da der Farbfilter (oder mehrere bei CMY-Systemen) nur einen schmalbandigen Bereich des eingestrahlten Weißlichts durchlässt und den Rest zurück in das Leuchtenäußere reflektiert, wird umso weniger Licht durchgelassen, je mehr von dem jeweiligen Filter in den Strahlengang gefahren wird. Bei den erfindungsgemäßen Mehrfarb-LED-Lichtquellen ist es jedoch so, dass durch Zumischen einer Grundfarbe der Strom in der jeweiligen LED steigt, oder, im Falle einer PWM-Ansteuerung das Puls-Pausen-Verhältnis. Farbintensität und Lichtstärke steigen im Gegensatz zum Stand der Technik also gleichzeitig. Diese Veränderung im Färb- und Helligkeitsverhalten ist ungewohnt und wird deshalb vom Betrachter als besonders interessant und andersartig wahrgenommen. Außerdem erhält der Lichtstrahl dieses Systems meist nur drei oder vier verschiedene Peak-Wellenlängen, an welche sich die Farben des Gobos vorzugsweise perfekt anpassen lassen. Der Farbeindruck ist also wesentlich farbreiner und intensiver, da es, im Gegensatz zur Verwendung einer Quecksilber-Dampflampe bzw. einer Weißlicht-Quelle keine ungenutzten Zwischen wellenlängen gibt.
  • Mit der erfindungsgemäßen Kombination aus additivem Farbmischer und subtraktivem Farbmischer lassen sich besondere Effekte erzielen, wie sie in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt sind. Wird zum Beispiel ein Farb-Gobo mit einem roten, einem grünen und einem blauen Punkt auf lichtundurchlässigem Hintergrund per RGB-Lichtquelle beleuchtet, so sieht man ein bestimmtes Muster, wenn alle drei Lichtquellen an sind, wie es in Fig. 2 zu sehen ist. Ist nur die rote LED an, leuchtet nur der rote Punkt, die beiden anderen sind praktisch nicht zu sehen. Ist nur die grüne LED an, so leuchtet nur der grüne Punkt, und die beiden anderen sind praktisch nicht zu sehen. Bei blau ist dies entsprechend,
  • Würde man diese Gobo in einem Gerät mit Entladungslampe einsetzen, würden die beiden anderen Punkte immer noch ein wenig zu sehen sein, da die dichroitischen Filter der Farbmischstufe nicht schmalbandig genug sind, um alle Zwischenwellenlängen der Entladungslampe völlig auszublenden. Außerdem wäre die nutzbare Helligkeit dann am geringsten, wenn die größte Farbreinheit einer einzelnen Farbe eingestrahlt wäre, da dann der Filter das meiste Licht sperrt.
  • Die Kombination von Farb-Gobos und Mehrfarb-LED-Lichtquelle gibt den Lichtdesignern jedoch nun die Möglichkeit, durch Wahl des Gobo-Musters und durch die entsprechende Ansteuerung der Lichtquelle beim Betrachter den Eindruck verschiedener Muster hervorzurufen, ohne dass tatsächlich das Gobo gewechselt werden muss. Das hat zum einen den Vorteil, dass der Wechsel des Musters praktisch allein durch Umschalten, also in Lichtgeschwindigkeit, möglich ist (abgesehen von der Taktfrequenz des Datenbusses). Darüber hinaus multiplizieren sich so die Möglichkeiten, die man durch Farbauswahl hat, mit der Anzahl der tatsächlich vorhandenen Gobos in einem Gobo-Rad. Durch die Verquickung einer additiven Farbmischung, die in der eigentlichen LED-Lichtquelle stattfindet und einer subtraktiven Farbmischung durch die dichroitischen Schichten der Farb-Gobos werden somit besonders interessante Effekte erreicht, und wird eine besonders effiziente Art und Weise des Betreibens eines Scheinwerfers erreicht, da auch keine Problematik im Hinblick auf das Abtransportieren der überflüssigen Wärme mehr nötig ist, weil die Wärme nicht mehr erzeugt wird.
  • Im Gegensatz zu Weißlicht-LED-Spots oder Entladungslampen-Spots, bei denen es keine Möglichkeit gibt, die Lichtfarbe der Lichtquelle zu streuen, sondern nur die Möglichkeit der subtraktiven Farbmischung außerhalb der Lichtquelle, wird dies erfindungsgemäß gerade erreicht, dass nämlich durch den additiven Farbmischer bereits bei der Lichterzeugung eine Farbe aus dem RGB-Farbraum 24 (Fig. 1) erzeugt werden kann.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird als subtraktiver Farbmischer ein Gobo eingesetzt, das mit zwei unterschiedlichen Schichten beschichtet ist, wobei die Schichten zwei unterschiedliche Transmissionsfarben haben und für andere Farben außerhalb der Transmissionsfarben nicht transparent sind. Bei einer Implementierung werden die Transmissionsfarben des Gobos auf die Grundfarben eingestellt, die in der LED-Lampe vorhanden sind, wie es z.B. links oben in Fig. 2 dargestellt ist. Bei einer alternativen Implementierung wird es jedoch bevorzugt, die Transmissionsfarben zumindest einer Farbschicht auf eine Zwischenfarbe zu legen, so dass sogar die Farberscheinung ein und desselben Gobos und insbesondere von ein und derselben Schicht des Gobos durch unterschiedliches Ansteuern zwischen diesen beiden Mischfarben, von denen die Transmissionsfarbe des Gobos zusammengesetzt ist, "durchgestimmt" werden kann. Alternativ können auch Farbfilter der einzelnen Gobo-Beschichtungen hintereinander angeordnet werden, so dass auch dadurch am Ende eine Mischfarbe entsteht, die dann existiert, wenn die RGB-Quelle die beiden Farben, aus denen die Mischfarbe zusammengesetzt ist, gleichzeitig emittiert.
  • Vorzugsweise wird eine Lichtumschaltung bzw. eine Veränderung der Ansteuerung der RGB-Farbquelle vorgenommen, und zwar abgestimmt auf die Farben der LED-Lichtquelle, so dass zu einem Zeitpunkt die eine Transmissionsfarbe der einen Gobo-Beschichtung emittiert wird und zu einem späteren Zeitpunkt die andere Transmissionsfarbe der andren Gobo-Beschichtung emittiert wird. Wenn die Transmissionsfarbe einer Gobo-Beschichtung nicht mit der Einzelfarbe eines LED-Einzelelements übereinstimmt, wird es bevorzugt, zu einem ersten Zeitpunkt die erste Farbe der Mischfarbe zu aktivieren und die anderen Farben nicht, und wird es bevorzugt, zu einem zweiten Zeitpunkt die andere Farbe der Mischfarbe zu aktivieren und die jeweils anderen Farben nicht, und wird es ferner bevorzugt, zu einem dritten Zeitpunkt beide Farben zu aktivieren, um die tatsächliche Mischfarbe zu erzeugen. All dies geschieht ohne Gobo-Wechsel.
  • Diverse Ansteuerungen mit unterschiedlichen Farben, wie sie zum Beispiel sequenziell vorgenommen werden können, sind in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt, wobei Fig. 2 drei verschiedene Gobos mit unterschiedlichen jeweils drei Beschichtungen darstellt, die je nach Implementierung, wie es rechts in Fig. 2 dargestellt ist, mit unterschiedlichem Licht durchstrahlt werden.
  • Fig. 3 zeigt ferner eine weitere Implementierung eines Gobo-Elements mit drei Beschichtungen, das ebenfalls durch sieben verschiedene Zustände angesteuert wird.

Claims (4)

  1. Scheinwerfer (14) mit folgenden Merkmalen:
    einem additiven Farbmischer (10) als Lichtquelle, wobei der additive Farbmischer (10) wenigstens zwei Lampen aufweist, wobei eine erste Lampe der wenigstens zwei Lampen ausgebildet ist, um Licht in einer ersten Farbe zu emittieren, wobei eine zweite Lampe der wenigstens zwei Lampen ausgebildet ist, um Licht in einer unterschiedlichen zweiten Farbe zu emittieren, wobei die wenigstens zwei Lampen in ihrer Intensität unabhängig voneinander steuerbar sind;
    einem subtraktiven Farbmischer (12), wobei der subtraktive Farbmischer (12) ein Gobo mit mehreren Schichten auf einem Substrat aufweist, wobei jede Schicht für ein Licht mit einer anderen Transmissionsfarbe transparent ist und für Licht, das nicht der Transmissionsfarbe entspricht, nicht transparent ist, wobei der subtraktive Farbmischer (12) ausgebildet ist, um von dem additiven Farbmischer (10) ausgegebenes Licht (24) zu behandeln; und
    einer Steuerung (20) zum Steuern einer Farbausgabe des additiven Farbmischers (10), wobei die Steuerung (20) ausgebildet ist, um ansprechend auf wenigstens ein Steuersignal die wenigstens zwei Lampen für unterschiedliche Farben in dem additiven Farbmischer (10) unabhängig voneinander anzusteuern,
    wobei eine erste Schicht der mehreren Schichten des Gobo für Licht mit einer ersten Transmissionsfarbe transparent ist, wobei die erste Transmissionsfarbe gleich der ersten Farbe ist, wobei eine zweite Schicht der mehreren Schichten des Gobo für Licht mit einer anderen zweiten Transmissionsfarbe transparent ist, wobei die zweite Transmissionsfarbe gleich der zweiten Farbe ist, und wobei die Steuerung (20) ausgebildet ist, um die wenigstens zwei Lampen abwechselnd so anzusteuern, dass zu einem ersten Zeitpunkt das erste Licht mit der ersten Transmissionsfarbe und kein oder weniger Licht mit der zweiten Transmissionsfarbe emittiert wird, und dass zu einem zweiten späteren Zeitpunkt das zweite Licht mit der zweiten Transmissionsfarbe und kein oder weniger Licht mit der ersten Transmissionsfarbe emittiert wird; oder wobei eine erste Schicht der mehreren Schichten des Gobo für Licht mit einer ersten Transmissionsfarbe transparent ist, und wobei eine zweite Schicht der mehreren Schichten des Gobo für Licht mit einer anderen zweiten Transmissionsfarbe transparent ist, wobei zumindest die erste oder die zweite Transmissionsfarbe des Gobo so ist, dass sie nicht mit den Farben, die die einzelnen Lampen emittieren, übereinstimmt, sondern eine Mischung aus der ersten Farbe und der zweiten Farbe oder mehreren Farben der wenigstens zwei Lampen ist, und wobei die Steuerung ausgebildet ist, um die wenigstens zwei Lampen abwechselnd so anzusteuern,
    dass zu einem ersten Zeitpunkt eine Lampe zum Emittieren von Licht mit der ersten Farbe der Mischung aktiv ist und die anderen wenigstens eine Lampe nicht,
    dass zu einem zweiten Zeitpunkt eine andere Lampe zum Emittieren eines anderen Lichts der Mischung aktiv ist und die eine Lampe nicht, und
    dass zu einem dritten Zeitpunkt die wenigstens zwei Lampen zum Emittieren der zwei Farben der Mischung aktiv sind.
  2. Scheinwerfer (14) nach Anspruch 1, bei dem die wenigstens zwei Lampen LED-Lampen sind und der additive Farbmischer (10) wenigstens eine dritte LED-Lampe aufweist, wobei jede LED-Lampe ausgebildet ist, um ein Licht mit einer unterschiedlichen Farbe zu emittieren, wobei die drei LED-Lampen unabhängig voneinander in ihrer Intensität steuerbar sind, und wobei die drei LED-Lampen derart ausgebildet sind, dass sie zusammen einen Farbraum definieren .
  3. Scheinwerfer (14) nach Anspruch 2, bei dem die LED-Lampen eine rot emittierende LED-Lampe, eine grün emittierende LED-Lampe und eine blau emittierende LED-Lampe aufweisen.
  4. Verfahren zum Betreiben eines Scheinwerfers (14) mit einem additiven Farbmischer (10) als Lichtquelle, wobei der additive Farbmischer (10) wenigstens zwei Lampen aufweist, wobei eine erste Lampe der wenigstens zwei Lampen ausgebildet ist, um Licht in einer ersten Farbe zu emittieren, wobei eine zweite Lampe der wenigstens zwei Lampen ausgebildet ist, um Licht in einer unterschiedlichen zweiten Farbe zu emittieren, , wobei die wenigstens zwei Lampen in ihrer Intensität unabhängig voneinander steuerbar sind; einem subtraktiven Farbmischer (12), wobei der subtraktive Farbmischer (12) ein Gobo mit mehreren Schichten auf einem Substrat aufweist, wobei jede Schicht für ein Licht mit einer anderen Transmissionsfarbe transparent ist und für Licht, das nicht der Transmissionsfarbe entspricht, nicht transparent ist wobei der subtraktive Farbmischer (12) ausgebildet ist, um von dem additiven Farbmischer (10) ausgegebenes Licht (24) zu behandeln; und einer Steuerung (20) zum Steuern einer Farbausgabe des additiven Farbmischers (10), wobei die Steuerung ausgebildet ist, um ansprechend auf wenigstens ein Steuersignal die wenigstens zwei Lampen für unterschiedliche Farben in dem additiven Farbmischer (10) unabhängig voneinander anzusteuern, mit folgendem Schritt:
    wobei eine erste Schicht der mehreren Schichten des Gobo für Licht mit einer ersten Transmissionsfarbe transparent ist, wobei die erste Transmissionsfarbe gleich der ersten Farbe ist, wobei eine zweite Schicht der mehreren Schichten des Gobo für Licht mit einer anderen zweiten Transmissionsfarbe transparent ist, wobei die zweite Transmissionsfarbe gleich der zweiten Farbe ist, Ansteuern der wenigstens zwei Lampen des additiven Farbmischers (10) so, dass zu einem ersten Zeitpunkt das erste Licht mit der ersten Transmissionsfarbe und kein oder weniger Licht mit der zweiten Transmissionsfarbe emittiert wird, und dass zu einem zweiten Zeitpunkt das zweite Licht mit der zweiten Transmissionsfarbe und kein oder weniger Licht mit der ersten Transmissionsfarbe emittiert wird; oder
    wobei eine erste Schicht der mehreren Schichten des Gobo für Licht mit einer ersten Transmissionsfarbe transparent ist, und wobei eine zweite Schicht der mehreren Schichten des Gobo für Licht mit einer anderen zweiten Transmissionsfarbe transparent ist, wobei zumindest die erste oder die zweite Transmissionsfarbe des Gobo so ist, dass sie nicht mit den Farben, die die einzelnen Lampen emittieren, übereinstimmt, sondern eine Mischung aus der ersten Farbei, der zweiten Farbe oder mehreren Farben der wenigstens zwei Lampen ist, Ansteuern der wenigsten zwei Lampen des additiven Farbmischers (10) so,
    dass zu einem ersten Zeitpunkt eine Lampe zum Emittieren von Licht mit der ersten Farbe der Mischung aktiv ist und die andere wenigstens eine Lampe nicht,
    dass zu einem zweiten Zeitpunkt eine andere Lampe zum Emittieren eines anderen Lichts der Mischung aktiv ist und die eine Lampe nicht, und
    dass zu einem dritten Zeitpunkt die wenigstens zwei Lampen zum Emittieren der zwei Farben der Mischung aktiv sind.
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