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LED-LineScan

Mit Hilfe von LED-Technik ist es erstmals gelungen ein Movinglights ohne mechanisch bewegte Bauteile herzustellen.


Man stelle sich vor, ein Tilt schneller wie jeder bekannte Spiegelscanner und das ohne jeweiligen Verschleiß oder empfindlichen Bauteilen wie z.B. der Spiegel. Keine Antriebsriemen und vor allem keine Bewegungsgeräusche. Denn der neue LED-LinienScan kommt vollkommen ohne elektromechanische Bauelemente aus.


Wie wir von dichroitischen Filtern her kennen bewirken auch die Auslöschung gegenphasiger Wellen und die Verstärkung von gleichphasigen Wellen die Beeinflussung der Lichtfarbe, da je nach Betrachtungswinkel sich bestimmte Lichtfrequenzen auslöschen oder verstärken und wir somit das Licht in anderen Farben sehen. Bei dichroitischen Filtern werden die Verschiebungen der Lichtfrequenzen, mittels nannometer starken Beschichtungen erreicht.

Beim Maennerhofener Institut hatte man sich diese Eigenschaft des Lichtes genauer betrachtet um schnelle  Lichtablenksysteme zu entwickeln. Dabei konnte man bereits vor drei Jahren Erfolge in der Lichtablenkung vorweisen. Ermöglicht wurde das System mit extrem schnell schaltende Feldeffekttransistoren in Verbindung mit schnell schaltenden Leistungs-LEDs. Mit Ihnen wurde es möglich Leuchtdioden im Nanosekundenbereich zu- und abzuschalten. Werden nun zwei oder mehr Leuchtdioden, die ja bekanntlich nur in einer Lichtfarbe, also nur auf einer Frequenz abstrahlen, zeitlich versetzt angesteuert, so wird zwischen den beiden Leuchtdioden ein Phasenversatz im Nannobereich erreicht. Mit dieser kurzen Verzögerung von einer Lichtwelle zur anderen kann nun der Effekt der Wellenaddierung bzw. Auslöschung stattfinden. Dadurch ist es möglich das Licht in einer Richtung abzulenken, so wie man es aus der Tontechnik bereits von den Linienstrahlern her kennt..

Zur Zeit sind die ersten Systeme nach diesem Prinzip noch Einfarbig und nur in einer Richtung auszulenken. Jedoch ist es möglich die drei Grundfarben in Linienforn nebeneinander zu platzieren, so das mit der additiven Farbmischung auch weißes Licht gemischt werden kann. Leider ist aufgrund der Anordnung der LED-Line-Array ein Farbschatten nicht zu vermeiden. Die Ansteuerung kann über DMX 512, ACN, RDM und EUX erfolgen. Dabei werden die Tilt-Werte mit 16 Bit aufgelöst. In der Praxis ist das Ablenkverhalten für einen Wash extrem präzise und wie zu erwarten war so schnell wie die Lichtgeschwindigkeit selber. Der Tiltbereich ist noch mit +/- 56° beschränkt, wird aber mit stärkeren LED-Treibern auch bis zu +/- 90° möglich werden.

Wirkungsweise
Ausführung
Blaue LED-LineScan 
in Aktion, aufgenommen mit extremer 
Hochgeschwindigkeitskammera zeigt jede 
dass hier jede zweite LED nicht aktiv ist
Definierter Abstrahlwinkel und 
Ausrichtung mittels Wellenverschiebung 
durch zeitversetzte Ansteuerung von 
nebeneinander liegenden blauen LEDs.

Aufgrund der schnellen Schaltgeschwindigkeit bzw. Richtungsänderung der Abstrahlrichtung ist es auch möglich den Abstrahlwinkel stufenlos zu variieren. Dazu wird einfach die Abstrahlrichtung schnell von einem Winkelwert zum anderen schrittweise verschoben, so das der Betrachter, der 50Hz noch nicht als Flickern wahrnehmen kann, einen breiterer Lichtkegel wahrnimmt. Somit ist ein Zoom in diesem System bereits integriert. Die schnelle Berechnung zwischen Abstrahlwinkel und Ablenkungsrichtung wird von einem eignen Microcontroller übernommen, da die Steuerung im Nanometerbereich der einzelnen LEDs zueinander von einem RISC-Prozessor übernommen werden muss.


Abstrahlwinkel 
kontra Zoom  

Beleuchtungsstärke 
bei engem 
Abstrahlwinkel 
mit Tilt 50%
Beleuchtungsstärke 
bei engem 
Abstrahlwinkel 
mit Tilt 35%
Beleuchtungsstärke 
bei breiten 
Abstrahlwinkel 
mit Tilt 50%

Man rechnet damit das durch Wegfall aller mechanischen Bauteil der Herstellungspreis trotz teuer extrem schneller Feldeffektransitoren und Ansteuerelektronik nur noch ein Bruchteil von bisherigen Elektromechanischen Scannern liegen wird. Auch sind schon Systeme für Outdoor und Unterwassereinsatz geplant, da aufgrund der solid-State Technik eine völlige Abkapslung auch bei hohen Drücken möglich ist. Es werden zur Zeit noch Investoren gesucht die in dieses zukunftsträchtige Projekt Anteile kaufen und damit auch Teilhaber der Patentrechte werden.

Ausblick

Kommen Ihnen Zweifel? Dann sehen Sie bitte HIER...

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