Fokus
Linsentyp
Theater
Studio
Fluter
Niedervolt
PAR
Blinder
Linsen
Profiler
Verfolger
Copyright © Alle Rechte vorbehalten. Made by Herbert Bernstädt: Kontakt | Impressum
Wissenstransfer Veranstaltungstechnik
Linsenscheinwerfer, PC, PB, F, Fresnel, Pebbel, Plan convex, Fresnellinsenscheinwerfer,
Plan-konvex, DIN 15560, Herbert, Bernstädt, Herbert Bernstädt, hbernstaedt, Bernstaedt,
Institut, angewandte, Veranstaltungstechnik
Für einen guten Wirkungsgrad sprechen eine großer Linsendurchmesser und die Nähe
zum Leuchtmittel. Die Nähe des Leuchtmittels wiederum benötigt eine kleine Brennweite,
was wiederum eine sehr dickbauchige Linse bedeutet. Dagegen ist eine große Brennweite
besser für einen engen Abstrahlwinkel mit guter Lichtverteilung. Folglich ist ein
Kompromiss der Gegensätzlichen Parameter zu finden. Stellt man den Scheinwerfer in
Spotstellung, also engen Abstrahlwinkel, so ist das Leuchtmittel im Brennpunkt der
Linse. Betrachten wir hier mal eine Plankonvexe Linse (PC).
Für einen engen Abstrahlwinkel zu erreichen ohne Wendelabbildung kann man z.B. ein
Frostfilter einsetzt. Gleichzeitig wirkt man der Eigenschaft entgegen, das kurzwelliges
Licht stärker gebrochen wird wie langwelliges Licht. Das bedeutet, das rotes Licht
nicht so stark abgelenkt wird von der Linse wie blaues Licht. Innerhalb des Lichtfeldes
spielt das keine Rolle, da sich dort die Blauen und roten Anteile wieder überlagern
und weiss ergeben. Aber an Randbereichen und dort wo abgeschattet wird kann dann
eine Farbe übrig bleiben. So ist oftmals ein roter Rand bei PC-Scheinwerfern zu sehen.
Farbrand
Langwelliges Rot wird weniger stark gebeugt als kurzwelliges Blau
Hier reicht es das man mit einem Frost, also einer zufälligen Überlagerung jede Farbextration
entgegenwirken kann. Eine andere Alternative statt Frostfilter ist es, die Plankonvexe
Linse auf der planen Seite wie Milchglas anzurauhen also zu frosten. Das Ergebnis
ist sehr gut, jedoch wird dann meist sehr viel Licht verloren, so das eine andere
Lösung sich durchgesetzt hat.
Plankonvexe Linse mit gefrosteter Ebene - schluckt sehr viel Licht und wird in der
Regel nicht eingesetzt.
Struktur einer PPC (Anmerkung:
Die Linse darf auch mal geputzt werden)
Die alternative gegen zu hohen Lichtverlust bei Milchglas ist die Möglichkeit auf
der Planen Seite eine leichte Struktur aufzubringen, die genügend Licht streut das
der Abbildungseffekt des Leuchtmittels nicht auftritt, aber dennoch sehr Lichtdurchlässig
ist. Diese Struktur wird oft als kleine punktförmige Erhöhungen aufgebracht so wie
Blasen, deshalb der Name Pebbel Plan Konvex Linse (PPC).
Während in französischen Theatern der Plankonvexe Scheinwerfer bevorzugt wird, da
man mit ihm ein härteres Licht erhält, sowie die Abschattung der Torklappen zu schärferen
Ergebnissen führt als mit einer Pebbel-Plankonvexen Linse, so haben sich in deutschen
Theatern die Pebbel-Plankonvexen Linsenscheinwerfer weit verbreitet. Dort sieht man
die unschönen Abbildungen der Wendel beim engen Abstrahlwinkel als nicht tragbar
an. Beiden Gemein ist das Sie gerne in Theatern den Vorteil aufweisen sehr hartes
Licht liefern zu können und bei großen Entfernungen mit engen Abstrahlwinkel wesentlich
weniger Streulicht verursachen wie die Fresnellinse.
Schematische Linsendarstellung Plankonvexe Linse; Pebbel-Plankonvexe Linse (auch
oft mit PB abgekürtzt)
Die Dritte Linse im Bunde ist die Fresnel- oder Stufenlinse. Wie wir bereits wissen,
werden für leistungsstarke Scheinwerfer aufgrund der großen Wendelabmessung auch
große Linsendurchmesser benötigt. Für eine kompakte Scheinwerferbauform muss diese
Linse recht dickbauchig sein. Eine PC bzw. PPC-Linse würde also aufgrund der verwendeten
Glasmasse recht schwer werden. Nun ist es ja so, dass das Licht seine Richtung nur
bei den Grenzflächen ändert, also beim Übergang von einem dünneren Medium in ein
dichteres Medium.
An der Grenzfläche wird das Licht wird zur dichteren Medium hin gebrochen
Dazu kann man sich eine Truppe Marschierender Soldaten vorstellen, die von einem
Teerweg seitlich abkommen und in ein matschiges Feld eintreten. Die ersten aus der
Formation zum Feld hin werden langsam aufgrund des dichteren Mediums Matsch, während
die außen am Rand noch auf dem Teer schnell marschieren können. Dadurch verändert
sich beim gleichen Tritt die Marschrichtung. Die Bewegungsrichtung wird zum dichteren
Medium hin gebrochen.
Folglich ist bei der Linse das ganze Glas innerhalb der Linse ohne Funktion da es
keine Grenzfläche darstellt. So kann man es herausschneiden und nur noch die Grenzflächen
übrig lassen, um die gleiche Brennweite zu erhalten. Dies hatte damals der Herr Augustin
Jean Fresnel entdeckt und bei Leuchttürmen eingesetzt, weshalb die Stufenlinse auch
Fresnel genannt wird. Die Fresnellinse (F) weist aber viele Kanten auf, bei der sich
das Licht in ungewollte Richtungen hin bricht, und somit ein hohes Streulicht darstellt.
Diese Streuungen sind regelmäßig. Deshalb wird in der Regel ein weiterer Streueffekt
hinzugefügt, indem die Plane Seite wie die der Pebbel-Planconvexe Linse ebenfalls
eine Strucktur erhält, damit ein sehr homogenes Lichtfeld entsteht. Ein solch stark
streuender Scheinwerfer hat den Vorteil, das der Lichtkegel zum Rand hin weich ausläuft.
In der Praxis wird so ein Übergang von einem Scheinwerfer zum andern somit unsichtbar.
Gerade im Aufzeichnungsbereich, als Film und Fernseh, wo Kameras sehr sensibel auf
Lichtübergänge reagieren ist damit die Stufenlinse die erste Wahl und wird gerne
für Führungslicht und Spitzlicht eingesetzt.
Fresnell (Stufenlinse) entsteht durch Weglassen von „Füllstoff“
Die Struktur auf der Planen Seite einer Stufenlinse
Reale Linsen von links nach rechts: Fresnel, Pebbel-Plankonvex, Fresnell (Quelle:
Lightpower)
Die kompakte Bauform der Stufenlinse hat weiterhin den Vorteil, das bei Temperaturerhöhung,
was in der Nähe des Leuchtmittels zwangsweise auftritt, das Material aufgrund weniger
Masse sich gleichmäßiger aufwärmt als z.B. eine PC-Linse mit gleicher Brennweite.
Folglich ist ein Linsenplatzen durch Temperaturspannungen geringer als bei PC oder
PPC Linsen. Dagegen sind die F-Linsen gerader bei sehr dünner Ausführung leichter
zerbrechlich bei mechanischen Einflüssen.
Weiterhin bedeutet dies auch, das das durch die starke Bündelung bei kleinerer Brennweite
als beim PC kann die Bauform von einem Fresnelscheinwerfer erheblich kürzer gestaltet
werden.
Diese Skala eines Wechsellinsen-Scheinwerfers für alle drei Linsentypen verdeutlicht
die benötigten Abstände für einen engen Abstrahlwinkel und der damit verbundenen
unterschiedlichen Baulänge des Scheinwerfers.
Eine Überfokusierung erzeugt eine Strahlenbündelung außerhalb des Scheinwerfergehäuses
Die Lichtstrahlen sollten dann eigentlich parallel aus dem Scheinwerfer austreten.
Da die Linse ja gleichzeitig auch eine Lupe darstellt, wird die Linse auch die Wendel
des Leuchtmittels abbilden. Das entspricht aber nicht das was wir unter einem homogenen
Lichtfläche verstehen. Deshalb muss man diese Abbildung versuchen zu verhindern.
Einige Scheinwerferhersteller lassen einen Fahrweg bis in den Brennpunkt nicht zu,
was wiederum keinen engen Abstrahlwinkel erlaubt, jedoch einen Scheinwerfer kurzer
Bauform ermöglicht. Grundsätzlich sollte der Verfahrbereich der Linse zum Leuchtmittel
nicht über den Brennpunkt hinausgehen, da ansonsten die Lichtstrahlen in einigen
Abstand vor dem Scheinwerfer erneut verdichten bzw. die Wendel abgebildet wird und
damit an diesem Punkt es sehr heiß werden kann, und damit eine Brandgefahr ausgehen
kann.