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Wissenstransfer Veranstaltungstechnik
Lampenhaus vom Profilscheinwerfer
Grundsätzlich ist die Aufgabe des Lampenhauses so viel Licht durch die Abbildungsebene
scheinen zu lassen wie irgendwie möglich. Jedoch das einfache „Bescheinen der Abbildungsebene
ist nur die halbe Miete, denn gleichzeitig soll das Licht sehr gleichmäßig verteilt
über die gesamte Fläche durch die Abbildungsebene scheinen und dann noch möglichst
vollständig von der anschließenden Optik, dem Linsentubus verwendet bzw. genutzt
werden können. Ein guter Wirkungsgrad entsteht erst dadurch, das möglichst alles
vom Lampenhaus gesammelte Licht auch von den Linsentubus verwertet werden kann, jedoch
mehr dazu in der nächsten Folge dem Abbildungssytem. Hier soll es ausreichen, das
man ein Lichtsammelndes System benötigt und dafür sind die zwei grundsätzliche Arten,
den Ellipsenspiegel und die Kondensoroptik, verfügbar.
Der Ellipsenspiegel
Die Ellipse kann man sich schnell selbst konstruieren, indem man zwei Punkte setzt,
diese Punkte kann man dann mit einer Reiszwecke abstecken. Verknotet man dann einen
längeren Faden als Ring und spannt diesen Faden zwischen einen Bleistift und den
zwei Reiszwecken, bildet sich ein Dreieck. Der äußere Punkt des Dreieckes ist gleichzeitig
ein Punkt auf der Ellipse. Bewegt man dann den Bleistift bei beibehaltung der Spannung
am Faden, wird eine Ellipse gezeichnet. Die Ellipse hat zwei besondere Eigenschaften.
Einmal werden alle Lichtstrahlen die aus einem Brennpunkt (Einer der Konstruktionspunkte
der eben gezeichneten Ellipse) heraustreten von der reflektierenden Spiegelwand einer
Ellipsenform immer so reflektiert das er durch den zweiten Brennpunkt (zweiten Konstruktionspunkt)
hingelenkt wird. Die zweite Besonderheit dabei ist, und dass kann man anhand dem
Konstruktionsbeispiel mit den Faden bzw. der Fadenlänge gut nachvollziehen, ist das
die Laufzeiten aller reflektierten Strahlen, egal ob nah am Brennpunkt oder weiter
entfernt, genauso gleich lang sind, um den zweiten Brennpunkt zu erreichen. Für unsere
Scheinwerfer ist das zwar nicht ganz so erheblich, aber für die „langsameren“ Schallwellen
wohl schon. Somit ist es möglich mit einer Ellipse Licht zu sammeln, es durch eine
Abbildungsebene zu senden und es für die Abbildungsoptik zu nutzen.
Konstruktion einer Ellipse bzw. Lichtstrahlen aus Brennpunkt 1 scheinen auch durch
Brennpunkt 2.
Ellipsenspiegel in Anwendung für Profilscheinwerfer
Durch das Verhältnis der Breite zur Länge der Ellipse kann man die Aufweitung der
Lichtstrahlen beeinflussen. Mann benötigt aber nur einen Teil der Ellipse um das
Licht vom Leuchtmittel die Richtige Richtung zu geben. Einmal ist man bestrebt die
Ellipse so weit wie möglich aufzubauen um möglichst jeden Lichtstrahl zu nutzen,
was jedoch durch Platz und zum Teil auch an der preiswerten Verarbeitung des Material
scheitert. Auch kann man sich vorstellen, dass in eine sehr großzügig geformte Ellipse
die Hitze gut staut, insbesondere wenn man abwärts leuchtet. Deshalb sind in der
Realität die Ellipsen meist als ca. Viertelsegment ausgeführt. Das dann einiges Licht
nicht mehr vom Spiegel zum zweiten Brennpunkt gelenkt wird, ist aus dem folgenden
Bild ersichtlich. Weiter kann man erkennen, das man sehr hohe Lichtkonzentrationen
vor oder hinter den zweiten Brennpunkt erhält, so das dies ideale Orte sind, um eine
Abbildungsebene dort zu platzieren. Denn je höher die Lichtdichte, um so besser wird
das zu projizierende Objekt mit Licht durchflutet, was einer hellen Abbildung sehr
entgegenkommt. Jedoch nutzt es auch nicht, die Abbildungsebene aus verständlichen
Grund in den Brennpunkt zu legen. Die Abbildungsebene wird auch so platziert, dass
man unter Berücksichtigung des Abstrahlverhalten des Leuchtmittels und deren endlichen
Lichtquellenabmessungen (bei Halogenbrennern die Filamentabmessung) die Größe der
gewünschten Bildvorlage die man projizieren will, anordnet. So sind Standardgrößen
wie z.B. das A-Size Gobo mit seinen 75mm Bild-Durchmesser dementsprechend für eine
gleichmäßige Lichtdurchflutung vom zweiten Brennpunkt so weit weg platziert, da die
größtmögliche Lichtdichte das ganze Bild erfasst. Wir können aber auch anhand des
Bildes erkennen, das von den zwei möglichen Abbildungsebenen die anschließende Abbildungsoptik
die Lichtstrahlen in unterschiedlichem ausgeweiteten Zustand auftrifft. Die Abbildungsebene
b hat den Vorteil, das der Strahl bereits gut aufgeweitet ist und sich so auf die
folgende Optik gut verteilt, während bei Nutzung der Abbildungsebene a sich der Brennpunkt
noch in der anschließenden Optik selbst befinden kann. Zwar werden in der Abbildungsebene
a mehr des direkten Lichtstrahlen eingefangen, jedoch ist deren Winkel zu den reflektierten
Lichtstrahlen stärker abweichend als bei der Ebene b.
Um nun diese verlorenen Lichtstrahlen dennoch nutzen zu können gibt es Hersteller,
die das Prinzip wie wir es bereits vom Linsenscheinwerfer her kennen, mit einem Kugelspiegel
zurückwerfen. Der Kugelspiegel wirft bekannter Maßen alle Lichtstrahlen die aus seiner
Mitte stammen genau zur Mitte wieder zurück. Das ist bei der Ellipse Ideal, denn
wenn dann der Lichtstrahl durch das Leuchtmittel hindurch auf die Ellipse trifft,
ist dieser Lichtstrahl wieder nutzbringend.
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Ellipsenspiegel mit Kugelspiegel zur Leistungs-steigerung
Historischer Profilscheinwerfer, es ist auch anhand der Gehäuseform der Aufbau von
Ellipse mit Kugelspiegel zu erkennen.
Betrachten wir nun den Ellipsenspiegel mit reellem Leuchtmittel haben wir bereits
weitere Unterscheidungs-Prinzipien kennen gelernt. So steht z.B. eine Einseitig gesockelte
Entladungslampe senkrecht im Spiegel, muss nach unten hin ein Ausbruch für den Sockel
vorhanden sein. Damit erhält man oft ein Lichtbild, welches ein wenig unhomogen ist,
da die Abschattungen des Spiegelausschnittes für den Sockel deutlich bemerkbar machen.
Auch bei zweiseitig gesockelten Entladungslampen die auf beiden Seiten des Spiegels
Ausbrüche benötigen, ist dies auch gerade im sehr abgedimmten Zustand deutlich zu
erkennen. Auch bei Halogenleuchtmittel haben wir die gleiche Problematik. Ist das
Leuchtmittel an der äußersten Tagente axial eingeführt, dann ist das Lichtbild rotationsymetrisch
gesehen am idealsten. Auch hier gilt natürlich je kleiner die Lichtquelle, um so
besser die optischen Eigenschaften, denn je größer das Filament sich flächig ausbreitet,
um so größere Winkelunterschiede haben die verschiedene Lichtstrahlen, je nachdem
ob sie vom oberen Ende des Filaments stammen oder vom unteren Ende. Über besondere
Kombinationen wie TonnenFilament und Fassettenschliff oder Spiegelmaterialien wie
dichroitische beschichtete Gläser hatten wir bereits in der ersten Ausgabe dieser
Grundlagenserie „Licht am Filament“ bereits lesen können. Festzuhalten bleibt, dass
der Ellipsenspiegel einen sehr hohen Wirkungsgrad zu bieten hat, jedoch aufgrund
seines Strahlenganges für die anschließende Abbildungsoptik nicht so optimal ist.
A) Ausbrüche links und rechts für zweiseitig gesockeltes Leuchtmittel
B) Ausbruch unterhalb für einseitig gesockeltes Leuchtmittel stehend
C) Ausbruch Tangential für einseitig gesockeltes Leuchtmittel axial
Ellipsenspiegelsche inwerfer, der das Temperaturproblem über Umlenkspiegel entschärft.
Hier als Entladungstyp mit elektro-mechanischer Verdunklereinheit (Dimmer).
Prinzip des modernen Ellipsenspiegelscheinwerf er, der Sockel ist auch im geneigten
Zustand des Scheinwerfers nicht dem Hitzestau durch die Trichterwirkung des Ellipsenspiegels
ausgesetzt. Zusätzlich wird durch die Dichroitische Eigenschaft des Umlenkspiegels
die Wärmestrahlung aus dem Lichtstrahl minimiert für höhere Farbfolienstandzeiten.
Praktisch Ellipsensiegelausbruch nach Prinzip B eines aktuellen Profilscheinwerfers
Geöffnetes Lampenhaus des Ellipsenspiegelprofilscheinwerfers zeigt den Blick auf
die Mechanik zur Leuchtmitteljustage.
Drehknopf und Kreutzschlitz-schrauben zur Ausrichtung des Leuchtmittel zum Reflektor.
Um das Leuchtmittel, wessen Filament fertigungstechnisch ein wenig metrisch verschoben
sein kann, ist die Justage im Spiegel enorm wichtig. Am stärksten ist der Einfluss
der Justage wenn man in den Spiegel hineien und hinausfährt. Dabei ist gerne einmal
ein sehr Hotspot lastige Position eingenommen, um eine hohe Lichtstärke auf der Bühne
zu erzielen. Jedoch sind bei Goboprojektionen die Randgebiete von der Helligkeit
am absaufen.
Hier wurde die Original Leuchtmittel-aufnahme durch eine von einer Dritt-Fima entwickelte
Entladungs-lampenversion ersetzt.
Typische Leuchtmittelaufnahme für Axiale Ellipsenspiegeloptik, deren Öffnung rechts
zu erkennen ist.
Ellipsenspiegellagerung eines Qualitätsproduktes
Qualitätsprodukt mit Zweiknopfjustage des Leuchtmittels
Qualitätsprodukt mit Sicherung des Leuchtmittels mittels Anpressbügel
Wenn man einen Profilscheinwerfer mit Axial eingeführten Leuchtmittel betitelt, verwendet
man meist Firmen- bzw. Typenbezeichnungen wie Leco, Altmänner oder Source Four. Dieser
axiale Ellipsenspiegeltyp wird in großen Mengen in den Theatern der Neuen Welt eingesetzt.
Dort herrscht eine andere Herangehensweise vom Leuchten. Meist ist dort eine gesättigte
Bestückung vorhanden, so das jeder Fleck auf der Bühne mit bereits einem eingerichteten
Profiler eingerichtet ist, so das zum Leuchten nur noch die Kanäle hereingefahren
werden müssen und kaum noch Einstellarbeiten am Scheinwerfer stattfinden. Deshalb
wird dort ein preisgünstiger Profilscheinwerfer benötigt um die gesättigte Bestückung
sich auch leisten zu können. Dagegen wird weniger Wert auf gute Projektionseigenschaften
gelegt. Im Gegenzug arbeiten europäische Theater lieber mit wenigem aber dafür sehr
hochpräzisem Profilscheinwerfer. Diese werden dann speziell für die Aufgabe eingerichtet
und auch mal versetzt, um von noch besserer Position das optimale Licht geben zu
können. Und so kommen wir dann zur Kondensoroptik. Nebenbei bemerkt, durch diese
Sättigung von Profilern benötigt man viele Dimmerkreise und benötigt auch viele Pultkanäle.
Aus diesem Grund wurden zu den Zeiten als noch Speicherplatz sehr teuer war, nur
die Veränderungen bei den amerikanischen Pulten abgespeichert, dem so genannten Tracking,
während man hier mit der begrenzten Anzahl an Kreisen das gesamte Abbild pro Stimmung
speicherte, das man dann zu Unterscheidung heute in den modernen Pulten dann Cue
only nennt. Zurück zu den axiale Ellipsenspiegelprofilscheinwerfern, insbesondere
deren Typen findet man meist nur bis 1 KW bzw. maximal 1,2KW, unter anderen auch
weil beim abstrahlen nach unten, sich die Wärme zu sehr im Reflektor staut. Natürlich
gibt es auch 2KW bzw. 2,5KW Ellipsenspiegelscheinwerfer, jedoch ist dann die Leuchtmitteleinführung
meist von unten stehend, um dem Temperaturproblem aus dem Weg zu gehen.
Vergleich zwischen
Orginal und Nachbauten - Copien