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NV (Nieder Volt) Scheinwerfer

Parabolspiegelscheinwerfer

Der klassische Parabolspiegelscheinwerfer war früher eine feste Größe in einem Theater. Heute sind diese klassischen Strahler seltener anzutreffen aber dafür haben sich neuere Bauformen entwickelt, die wiederum immer öfters zu finden sind. Hier behandeln wir nur die Art von Parabolspiegelscheinwerfer dessen Spiegel zum Scheinwerfer gehört und das Leuchtmittel separat einzusetzen ist. Im Gegensatz zu PAR Scheinwerfern, dessen Parabolspiegel mit den Leuchtmittel eine Einheit bilden und in der nächsten Serie erläutert wird.




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Parabolspiegel

Die Parabel kennen wir schon vom schiefen Wurf aus dem Physikunterricht oder der Mathematik in Form von Kurvendiskussionen. Rotiert man nun die Parabel y² = 2px um die X-Achse, so entsteht der parabolische Holspiegel. Alle Achsenparallelen Strahlen schneiden sich im Brennpunkt. Der Unterschied zum normalen sphärischen Holspiegel mit y² = r² - x² ist, dass eine sphärische Aberration nicht auftritt. Unter Aberration versteht man allgemein einen Abbildungsfehler die ein unscharfes oder verzehrtes Bild bewirken. Wir Interessieren uns hier nur für Sphärische Aberration (auch Öffnungsfehler genannt). Die chromatische Aberration behandeln wir später wenn wir die Linsen behandeln. Sphärische Aberration tritt auf, wenn die Strahlen die immer weiter entfernt zur optischen Achse hin nicht mehr im Brennpunkt, sondern davor die Optische Achse schneiden. Mann kann diesen Fehler Korrigieren indem man die Randstrahlen ausblendet, oder eben Parabolspiegel einsetzt, deren Formgebung eben dies kompensiert.

Lichtstrahlen aus dem einen Brennpunkt heraus laufen parallel ins unendliche.

Sphärische Aberration bedeutet, das Lichtstrahlen die weiter von der optischen Achse entfernt reflektiert werden noch vor dem Brennpunkt die Optische Achse schneiden.

Bei bei den Flutern sind die Reflektoren sehr unterschiedlich beschaffen bis hin zu Reflektoren mit weißen Anstrich. Aber beim parabol basierenden Scheinwerfern spricht man nicht mehr von Reflektor, sondern von einem  Spiegel. Im Gegensatz zu einem Reflektor findet bei einem Spiegel findet keinerlei Streuung statt. Hat man für einen Weichzeichner eine möglichst große Streuung bevorzugt, ist der Fluter mit einer mittelmäßige Streuung gut aufgestellt. Der Parabolspiegelscheinwerfer jedoch benötigt eine optimale optische Ausrichtung, und so ist hier die Beschaffenheit des Spiegel ein Mass der Qualität und des Wirkungsgrades. So ist ein versilberter Glasspiegel den meisten Aluminiumspiegeln überlegen, was sich natürlich auch im Preis wiederspiegelt.

a) die Diffuse Refexion. Bei der vollständigen diffusen Reflexion ist die Leuchtdichteverteilung aus allen Blickwinkeln gleich.


b) Lichtstärkeverteilung bei gemischter Reflexion















c) spiegelnde Refexion


d) spiegelnde Refexion mit wirkungsgrad erhöhender Spezialbeschichtung.

Der Refexionsgrad = r / 0

mit r = Lichtstrom refektiert und

0 = Lichtstrom auftreffend und

hängt von dem Material der Oberfläche, der Strukturund der Wellenlänge des Lichtes ab. Wenn also ein oberflächenversilberter Spiegel 92% des einfallende Lichtes
reflektiert ist
= 0,92.


Material

Magnesiumoxid 0,98

Schnee 0,93

Silber 0,88

Gold 0,75

Kupfer 0,63

Chrom 0,62

Stahl 0,55



Wenn man bedenkt, das Farbanstriche wie weiß 70-80% reflektieren, Farben wie Hellrot, Hellblau, oder Hellgrün noch 40-50% und beige Ocker Orange noch 25-35% und dunkelrot, dunkelblau und Dunkelgrün 10-20% reflektieren und Baustoffe wie weißer Putz mit 70-85%, Beton mit 30-50% und ein roter Ziegel mit 10-20% angegeben ist, ist dies zwar nicht für den Scheinwerfer entscheidend, aber für den Lichtgestalter, denn mit jedem Scheinwerfer der auf diese Flächen trifft, hat er immerhin noch diesen Anteil von Lichtenergie die dann andere Dinge beleuchten. Kurz, es ist sehr schwer in einem weißen Raum konzentriertes Licht zu schaffen, ohne die Umgebung mit „aufzureißen“. Konzeptionell wird dies meist aus der Erfahrung heraus automatisch in den Planungsgesprächen zwischen Regie, Bühnenbild, Kostüm und natürlich dem Licht bewusst eingesetzt.      



Das Einsatzgebiet des Parabolspiegelscheinwerfers im Theater ist die Beleuchtung über große Entfernungen hinweg. So kann z.B. ein 24Volt 1000Watt Niedervoltparabolspiegelscheinwerfer mit 2,5° Abstrahlwinkel in 50m Entfernung einen Lichtkreis mit 2m Durchmesser erzeugen und das mit einer Lichtstärke von 5000 Lux. Man sieht, sollen große Lichtdichten realisiert werden ist er die erste Wahl. Hohe Lichtdichten werden benötigt im gezielte Akzente zu setzen wie z.B. ein weißes Kostüm zum erstrahlen zu bringen oder an einer Gaze entlang einen undurchsichtigen Lichtvorhang zu setzen, den man dann langsam wegdimmen kann um dann den Blick nach hinten freizugeben. Auch wird er gerne als Verfolger bei beengten Räumlichkeiten eingesetzt. So kann man Ihn durchaus auf dem schmalen Bühnenportal noch einsetzen, wo übliche Verfolger schlichtweg zu lang sind. Gerade im Musical oder Theater, wobei es darauf ankommt den bewegenden Schauspieler unmerklich aufzuhellen, ist der weiche Rand ideal um sich unmerklich mit dem Grundlicht zu mischen. Ein solch „verfolgter“ Darsteller ist immer im richtigen Licht, ohne das der Zuschauer aber bemerkt, dass ein Verfolger eingesetzt wird. Dabei kann die Verfolgerposition auch von den Galerien oder einem Catwalk erfolgen, da das die Bautiefe eines solchen Scheinwerfers wirklich als sehr kompakt gelten kann. Setzt man Grundsätzlich Verfolger ein, benötigt man auch weniger Grundlicht, damit der Schauspieler immer im richtigen Licht steht, was zu noch mehr Konzentration beitragen kann.

Aber um diese hoben Lichtdichten zu erreichen benötigt man auch eine sehr punktförmige Lichtquelle. Würde man übliche 230V Halogenleuchtmittel einsetzen, wäre die Lichtabstrahlende Fläche zu groß. Aber man benötigt die Wendelabstände zueinander bei dieser Spannung, um nicht Spannungsüberschläge zu riskieren. Folglich setzt man deshalb Leuchtmittel ein, die mit Niedervoltspannung arbeiten. Dabei sind 12 oder 24V üblich. Der Transformator ist dann oftmals in einem separaten Gehäuse untergebracht und kann an einem Dimmerversatz angeschlossen werden. So wird der Parabolspiegelscheinwerfer oft auch NV bzw. Niedervolt bezeichnet. Immerhin werden die Leuchtmittel in Leistungsklassen von 100 - 1000 Watt angeboten. Das Filament kann nun sehr eng gewickelt werden, benötigt aber auch nun durch den höheren Strom einen größeren Querschnitt bei gleicher Leistung und ist dadurch aber auch träger, wenn man z.B. einen plötzlichen Backout, oder schnell aufhellen möchte. Dafür ist dann die Masse von Filament bei der Erhitzung und vielmehr beim erkalten zu träge. Ein weiterer Punkt bei höheren Strömen durch die Niederspannung und das Dimmen derselben mit Phasenanschnittsdimmern, ist eine größere Geräuschemission des Leuchtmittels. Oftmals ist das Summen eines gedimmten NV-Scheinwerfers lauter als das der anderen konventionellen Scheinwerfern. Dieses Summen könnte man z.B. mit einem Sinusdimmer verhindern, vorrausgesetzt der Sinusdimmer verträgt die L-Last.

Damit das emittierte Licht auch optimal genutzt wird, werden die Lichtstrahlen die von der Wendel nicht auf den Parabolspiegel fallen wider zurück reflektiert, um dann bei ungehinderten durchschreiten des Leuchtmittels dann doch auf den Parabolspiegel zu treffen. Denn einfach nach vorne heraus abgestrahltes Licht streut viel zu sehr in sämtliche Richtungen und man möchte gerne Abstrahlwinkel erreichen die z.B. nur 2° aufweisen. Und wie wir aus dem Ersten Teil der Serie her wissen setzt man zu diesen Zweck den Kugelspiegel ein. Oft wird gleich der Glaskolben des Niedervoltleuchtmittel verspiegelt. Somit erhält man eine optimal aufeinander abgestimmte Einheit. Gerade wenn der Parabolspiegelscheinwerfer auf große Distanzen eingesetzt wird, ist jedes Streulicht zu vermeiden, um nicht aus der Galerie heraus noch die Sofitten mit anzuleuchten.     

Deshalb spendiert man einem Parabolspiegelscheinwerfer auch gerne eine Ringblende, die nichts anderes zur Aufgabe hat, alles Licht was nicht parallel aus dem Scheinwerfer heraustritt abzuschatten. So gesehen wäre eine Ringblende mit möglichst vielen und langen Ringen optimal.

Aktueller NV, deutlich ist die Ringblende zu erkennen, sowie ein Abschattungsblech mittig, denn bei dem verspiegelten Kugelspiegel erfolgt kein Lichtaustritt direkt nach vorne.

Prinzip eines typischer Niedervolt Scheinwerfer

Justieren eines Niedervolt Parabolspiegelschein werfers,


a) Leuchtmittel zu weit vom Spiegel, damit Brennpunktbildung – Zustand Verboten Brandgefahr!


b) Richtig



c) Leuchtmittel zu nah Spiegel, starker Randbereich, mittig ein Lichtloch


Benötigt man mehrere Niedervoltscheinwerfer um zusammen eine sehr starke Leuchtdichte zu erzeugen, so liegt es nahe nicht für jeden Strahler einzeln einen Transformator einzusetzen, sondern die Niedervolt Leuchtmittel in Reihe zu schalten. So werden bei der Svobodarampe neun 250 Watt 24 Volt Leuchtmittel in Reihe geschaltet. Es ist im Zuge der Erhöhung der Versorgungsspannung auch eine 240 Volt Version mit 10 Kammern erhältlich. Waren in der Vergangenheit viele Theaterportale mit Niedervoltscheinwerfer gesättigt bestückt, so sind Sie heute weniger anzutreffen. Eine Ausnahme ist weiterhin die Svobodarampe, die übrigens Ihren Namen nach Ihrem Erfinder erhalten hat. Durch die fehlenden Transformatoren ist Sie sehr leicht und damit Ideal zu transportieren. Nachteilig ist hierbei nur der Umstand, das wenn ein Leuchtmittel ausfällt, ist die gesamte Raume auch dunkel, was aber bei einem einzelnen Scheinwerfer genauso ist.

Svoboda Niedervolt Parabolspiegel Rampe

(Quelle: ADB)

Svoboda bei der Herbert Grönemeier Tour in der Backtruss.

Hier Svobodarampen bei einer Industriepräsentation, ideal um eine hohe Säule bis nach oben hin in Licht zu tränken.
(Quelle: Lightpower)

Eine Lichtquelle für einen Parabolspiegel muss aber nicht zwangsläufig ein Niedervolt-Leuchtmittel sein. Auch andere Lichtquellen besitzen eine beinahe Punktlichtquelle. So sind z.B. Entladungslampen ebenfalls für eine Parabolspiegelkonstruktion gut geeignet. Xenon Leuchtmittel sind in Ihrer Farbtemperatur sehr konstant, arbeiten mit Gleichstrom und sind demnach flickerfrei und sind für optische Belange mit einer sehr gute kleine Punktlichtquelle mit sehr hoher Lichtdichte ausgestattet. Wobei die ersten Eigenschaften mehr für Projektoren interessant sind, nutzt man dennoch die Punktlichtquelle um mit großen Parrabolspiegeln ein Lichtfinger durch die Nacht wandern zu lassen. Einen Effekt der oft Open Air eingesetzt wird, aber auch bei großen Shows sind solche surch lights (Such Lichter) immer öfters auch verteilt im Zuschauerbereich zu finden um Raumgröße und Tiefe zu erzeugt, wenn die Kamera einen Zusschauerschwenk vollzieht. Die Skytracker oder Suchscheinwerfer, lassen in der älteren Generation auch Assoziationen zu Flackscheinwerfern hochkommen. So sind diese Scheinwerfer nicht nur als Party-Weg-Richtungsanzeiger immer beliebt, sondern werden oftmals als Störung empfunden. Wenn man solch einen Scheinwerfer im freien betreiben möchte, sollte man auch einen Gedanken verschwenden, das man damit Licht Emmitiert und es gibt ein Emmisionsschutzgesetz. Also deshalb ist es sinnvoll vorher mit den Behörden Kontakt aufzunehmen um einen Solchen Einsatz zu besprechen. In der Nähe von Einflugschneisen bei Flughäfen ist es offensichtlich, aber wie sieht es aus bei den Flugschneisen von Zugvögeln? Denn es ist nicht das erste und wird gewiss auch nicht das letzte Gutachten von Ornithologen geschrieben werden, ob diese Strahler den Vogelzug beeinflussen. Ist in dr Bevölkerung dieses Thema sensibilisiert worden, kann man mit den Verantwortlichen sich bestimmt auf eingeschränkte Einsatzzeiten einigen, z.B. wenn mit Zugvögeln gerechnet werden muss. Innerhalb der Halle sind jedoch natürlich keinerlei Einschränkungen zu erwarten, außer das bei diesem Leuchtmittel – einer Xenonlampe – der Leuchtkörper bereits im erkalteten Zustand unter großen Druck seht und deshalb explodieren kann. Bei Xenon-Leuchtmittel gilt generell Schutzweste, Handschuhe und Gesichtsschutz. Versteht sich von selbst, dass man solch ein Leuchtmittel nicht austauscht, wenn nebenan Zuschauer sitzen. Bei dieser Einsatzart stört nicht so sehr das direkt nach vorne abstrahlende Licht wie es im Theater stören würde, wo man fast wie mit einem Skapell mit diesem Scheinwerfer umgehen muss denn jedes ausfransen des Lichtes reißt die Bühne auf. Deshalb wird hier gerne auf eine Ringblende verzichtet. Vielleicht damit man nicht direkt hineinschauen kann wird manchmal ein Tophead eingesetzt.

Ein anderes Gattung etabliert sich für eine Anwendung im Aufnahmebereich. Dort soll das Licht sehr leistungsstark, also der Wirkungsgrad sehr hoch sein, wenn man z.B. durch ein Fenster das Hineinflutende Sonnenlicht darstellen möchte. Für solche Zwecke ist der Studio–Parabolspiegelscheinwerfer mit Entladungslampe prädestiniert. Zumal er durch das Abstrahlverhalten des im Scheitelpunk angeordneten Entladungsleuchtmittel optimal alles zur Verfügung stehende Licht ausnutzt. Eine Ringblende ist hier ebenso überflüssig da das Streulicht nicht stört. Möchte man dennoch das Licht im Abstrahlverhalten eingrenzen kann man dennoch eine Tute aufsetzen. Um die Lichtleistung bei Entladungslampen zu reduzieren, verwendet man im Studio oft Drahtgaze, doch dazu ein andermal mehr.

Blick in ein „Skytracker“ mit Xenon-Leuchtmittel


Aber eine wirkliche Neuerung beim Studio Parabolspiegelscheinwerfer ist die Möglichkeit Linsen in den vorderen Rahmen einsetzen, um das Abstrahlverhalten für die gewünschten Zwecke noch zu verbessern. So können Linsen eingesetzt werden die aus dem sehr engen Abstrahlverhalten zu einem etwas breiteren, mittleren bis hin zum breiten Abstrahlverhalten verhelfen, was dann international als (V)NSP, SP, (M)FL, oder WFL bezeichnet wird, was soviel heißt wie Narrow Spot, Spot, Flood, wide Flood wobei noch Attribute wie (V) Very also sehr oder Middel wie Mittel eine weitere Unterteilung erlauben. Jedoch hier knüpfen wir den Übergang zum nächsten Teil der Grundlagenserie Scheinwerfer mit dem Thema PAR Scheinwerfer.


Typischer PAR mit Entladungslampe für Studioanwendung

(Quelle: De Sisti)


Die DIN 15560-1 definiert nun diese Gruppe von Scheinwerfer die hauptsächlich über rotationssymetrischer asphärischer Holspiegel vorzuggsweise mit oder ohne Gegenspiegel arbeiten. Während die Din 15560 Teil 6 diesem Scheinwerfertyp nicht als Symbol aufführt, haben sich dennoch folgende Symbole herausgebildet.

Kohlebogen Fluter mit Grehstromspeisung.

Gesehen bei Theaterbedarf  Werning.

Quelle: Lighting Inovation

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