DE102020134279A1

DE102020134279A1 - Zoom-Strahler

Info

Publication number: DE102020134279A1
Application number: DE102020134279.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Anselm; Florian Frischmann; Peter Kandolf; Christian Reisecker
Original assignee: Bartenbach Holding GmbH
Current assignee: Bartenbach Holding GmbH
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-06-23
Also published as: EP4015900A3; EP4015900A2

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zoom-Strahler mit variablem Strahlwinkel, umfassend zumindest eine Lichtquelle, eine Bündelungsoptik zum Abstrahlen eines Zoom-Strahlenbündels sowie ein Zoom-Element zum Einstellen des Strahlwinkels des von der Bündelungsoptik abgestrahlten Zoom-Strahlenbündels, wobei das Zoom-Element ein mit einer lichtstreuenden und/oder aufweitenden Streu- und/oder Aufweitstruktur versehenes, dünnwandiges Streu- und/oder Aufweitelement ist, das zwischen der Bündelungsoptik und der Lichtquelle vorgesehen ist, wobei das genannte Streu- und/oder Aufweitelement und/oder die Bündelungsoptik zum Einstellen des Strahlwinkels des abgestrahlten Zoom-Strahlenbündels hin- und herbewegbar gelagert ist/sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zoom-Strahler mit variablem Strahlwinkel, umfassend zumindest eine Lichtquelle, eine Bündelungsoptik zum Abstrahlen eines Strahlenbündels sowie ein Zoom-Element zum Einstellen des Strahlwinkels des von der Bündelungsoptik abgestrahlten Strahlenbündels.
Zoom-Strahler werden üblicherweise dazu eingesetzt, um verschieden große Gegenstände oder verschieden weit beabstandete Raumzonen flexibel zu akzentuieren. Mögliche Einsatzbereiche solcher Zoom-Strahler reichen beispielsweise von der Bühnenbeleuchtung in Theatern oder Varietes über die Beleuchtung von Bildern, Skulpturen und Objekten in Museen bis hin zur Produktbeleuchtung im Einzelhandel, in den beispielsweise sog. Pop-Up-Shops mit variierendem Warenangebot und Präsentationslayout variabel zu beleuchten sind, können aber auch allgemeine Beleuchtungsanwendungen umfassen.
Durch die verstellbare Zoom-Optik kann der Strahl- bzw. Aufweitwinkel des vom Zoom-Strahler abgestrahlten Lichts verändert und somit die Lichtabgabe flexibel an das zu beleuchtende Objekt bzw. den entsprechenden Raumbereich angepasst werden.
In einfacher Bauart weisen solche Zoom-Strahler als Optik lediglich Linsensysteme auf, die der Lichtquelle zugeordnet sind, beispielsweise in Form einer asphärischen Linse, die vor der Lichtquelle bewegt werden kann. Solche reinen Linsensysteme erreichen jedoch typischerweise lediglich geringe optische Wirkungsgrade, die nicht über 40% hinausgehen, da für den eng strahlenden Bereich die Lichtquellenstrahlung großteils seitlich an der Linse vorbeigeht.
Um diesen seitlichen Lichtverlust zu vermeiden, sind bereits Zoom-Strahler bekannt, deren Optiksystem Reflektor-Linsen-Kombinationen verwendet, wobei mittels eines Reflektors das von der Lichtquelle abgegebene Licht eingefangen und gebündelt wird. Durch Verstellung einer vor dem Reflektor angeordneten Linse kann der gewünschte Zoom-Effekt erzielt werden.
Einen Zoom-Strahler dieser Gattung zeigt beispielsweise die Schrift DE 20 2014 000 449 U1 , die als Lichtquelle eine sog. COB-LED verwenden will, deren Licht im stärker aufgeweiteten Bereich von einem Reflektor eingefangen wird, wobei eine konvexe Linse vor dem Reflektor axial verstellbar ist, um einen einstellbaren Zoom-Effekt zu erzielen.
Solche Zoom-Strahler mit verstellbaren Reflektor-Linsen-Systemen sind zwar im Vergleich zu reinen Linsensysteme effizienter, besitzen jedoch immer noch relativ begrenzte Wirkungsgrade, zumindest dann, wenn ein größerer Zoom-Bereich durch einen größeren Verstellbereich der Linse realisiert werden soll, da dann typischerweise in den weiter entfernt liegenden Verstellpositionen der Linse wiederum ein Teil des Lichts an der Linse vorbei gestrahlt wird. Zum anderen ist die Homogenität des vom Zoom-Strahler abgestrahlten Lichts unbefriedigend. Durch das axiale Verstellen der Linse vor dem Reflektor kommt es je nach Stellung der Linse im Strahlungsbereich des Zoom-Strahlers zu mehr oder minder größeren Inhomogenitäten, die sich in ungleichmäßigen Helligkeiten des bestrahlten Objekts bzw. Raumbereichs zeigt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Zoom-Strahler der eingangs genannten Art zu schaffen, der Nachteile des Standes der Technik vermeidet und Letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Insbesondere soll bei hoher System effizienz eine optisch unempfindliche Verstellbarkeit des Strahlwinkels und eine flexible Anpassung der Zoom-Art des Zoom-Strahlers erreicht werden.
Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch einen Zoom-Strahler gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es wird also vorgeschlagen, das von der Lichtquelle her kommende Lichtbündel streuend oder gezielt aufzuweiten, bevor es auf die Bündelungsoptik trifft und die Aufweitungsebene hinsichtlich ihres Abstands von der Bündelungsoptik einstellbar auszubilden, um die Zoom-Funktion zu realisieren. Erfindungsgemäß wird als Zoom-Element ein aufstreuendes, mit einer lichtstreuenden und/oder gezielt aufweitenden Streu- und/oder Aufweitstruktur versehenes, dünnwandiges Streu- und/oder Aufweitelement verwendet, das zwischen der Bündelungsoptik und der Lichtquelle vorgesehen ist, wobei das genannte dünnwandige Streu- und/oder Aufweitelement und/oder die Bündelungsoptik zum Zoomen des Strahlenbündels des Strahlers hin- und herbewegbar gelagert ist/sind.
Durch eine diffus streuende Aufweitung vor der Bündelungsoptik wird der Zoom-Mechanismus unempfindlich gegenüber Ausrichtungs- und Positionsungenauigkeiten. Es kann aber auch eine gezielte Aufstreuung bzw. Aufweitung mit zum Beispiel einem Aufweitwinkel von 2 mal 20° bis 2 mal 60° oder 2 mal 20° bis 2 mal 50° vorgesehen werden. Je nach gewählter Aufstreuung bzw. Aufweitung kann der Zoom-Effekt flexibel eingestellt werden, beispielsweise ein elliptisches oder ovales oder eben auch kreisrundes Zoom gewählt werden. Hiervon unabhängig ist die Bündelungsoptik vorteilhafterweise in jeder Zoom-Stellung im Strahlungswinkel voll beaufschlagt, sodass für eine bestimmte Intensität in einem Punkt des bestrahlten Felds die niedrigst mögliche Leuchtdichte erreicht werden kann. Da immer die volle Querschnittsfläche der Bündelungsoptik „zu sehen“ ist, kommt das Licht von der maximal möglichen Fläche, sodass die Leuchtdichte für eine bestimmte Intensität kleinstmöglich ist.
Das dünnwandige Streu- und/oder Aufweitelement kann insbesondere als Folie bzw. Streu- und/oder Aufweitfolie ausgebildet sein. Solche Streu- und/oder Aufweitfolien sind an sich per se bekannt, wurden bislang allerdings nicht als Zoom-Element vor der Bündelungsoptik, sondern üblicherweise auf der Abstrahlseite der Bündelungsoptik eines Strahlers sozusagen als Weichzeichner eingesetzt, um den abgestrahlten Lichtkegel zu formen und weicheres Licht zu zeichnen, was beispielsweise bei Museumsstrahlern gerne vorgesehen wurde. Die Streufolien wurden dabei statisch, das heißt in festem Abstand von der Bündelungsoptik befestigt, da nachgeschaltete, das heißt hinter der Bündelungsoptik befestigte Streufolien selbst bei einer Verschiebung keinen Zoom-Effekt bringen können.
Eine solche Streu- bzw. Aufweitfolie kann folientypisch flexibel bzw. biegsam sein und sehr dünn ausgebildet sein, beispielsweise eine Dicke von weniger als 3 mm oder weniger als 1 mm besitzen, wobei die Dicke auch nur Bruchteile eines Millimeters betragen kann.
Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, als aufweitendes Streu- und/oder Aufweitelement eine etwas dickere, immer noch dünnwandige Streuscheibe mit einer Dicke im Bereich von einigen, wenigen Millimetern, beispielsweise 3, 4 oder 5 mm zu verwenden, wobei eine solche Streuscheibe vorteilhafterweise plattenförmig, mit gleichbleibender Dicke und/oder eben ausgebildet sein kann. Eine zumindest näherungsweise ebene und/oder plattenförmige Ausbildung ist dabei unabhängig von der Dicke und insbesondere auch bei Verwendung einer Streufolie möglich.
Die Streu- und/oder Aufweitstruktur des dünnwandigen Streu- und/oder Aufweitelements kann eine Oberflächenstruktur umfassen, wobei eine solche Oberflächenstruktur Aufrauhungen und/oder eine reliefartige Strukturierung beispielsweise in Form einer mattierten Oberfläche umfassen kann. Die Streu- und/oder Aufweitstruktur kann dabei auch zumindest bereichsweise so klein ausgebildet sein, dass wellenoptische, beispielsweise Beugungseffekte erzielt werden können. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberflächenstruktur aber auch gerichtete Strukturen wie Rillen und/oder Facetten umfassen, mittels derer auch gerichtete Aufstreuungen des Lichtbündels erzielt werden können. Werden beispielsweise gerichtete Riefen oder Mikrofacetten verwendet, kann eine Aufweitung in einer Richtung stärker sein als in einer anderen Richtung, sodass beispielsweise elliptische oder näherungsweise rechteckige Zoom-Strahlbündel erzielbar sind.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Oberflächenstrukturierung kann die Streu- und/oder Aufweitstruktur auch eine im Inneren des dünnwandigen Streu- und/oder Aufweitelements eingebettete Partikelstruktur umfassen. Insbesondere können lichtstreuende, sehr kleine Partikel zumindest näherungsweise gleichmäßig verteilt in die Streufolie eingebettet sein, um die aufweitende Wirkung im Inneren der Streufolie zu bewirken. Die lichtstreuenden, eingebetteten Partikel besitzen dabei einen Durchmesser bzw. eine Dickenerstreckung, die noch kleiner ist als die Dicke der Folie, sodass die Folienoberfläche vom Kunststoff bzw. Material, in das die Partikel eingebettet sind, gebildet sein kann. Dementsprechend kann die Folienoberfläche glatt ausgebildet sein. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, eine Oberflächenstrukturierung mit einer lichtstreuenden, eingebetteten Partikelschicht zu kombinieren, beispielsweise wenn eine im Vergleich zu einer Streufolie etwas dickere Streuscheibe verwendet wird.
Die genannte Streu- und/oder Aufweitstruktur kann in Weiterbildung der Erfindung eine Mikro- oder Nanostruktur bilden, deren einzelne Strukturelemente eine Größenordnung im Mikro- oder Nanobereich haben. Sind beispielsweise reliefartige Aufrauhungen oder eingebettete Partikel vorgesehen, können die Reliefberge oder -täler bzw. die genannten Partikel eine Ausdehnung von beispielsweise < 1 mm oder < 1 µm besitzen.
Unabhängig hiervon kann das dünnwandige Streu- und/oder Aufweitelement auch mit einer gerichtet aufweitenden, wolkenartig ausgebildeten Reliefstruktur versehen sein, um beispielsweise gezielte Aufweitungen im Bereich von 2 mal 20° bis 2 mal 60° oder 2 mal 20° bis 2 mal 40° zu erzielen. Mittels einer solchen gezielten Aufweitung können beispielsweise in verschiedene Richtungen verschieden starke Zoom-Effekte erzielt werden, beispielsweise um einen elliptischen Zoom-Effekt zu realisieren.
Es können auch Mischformen mit verschiedenen Streu- bzw. Aufweitstrukturen in verschiedenen Abschnitten der Folie bzw. des dünnwandigen Elements vorgesehen sein. Beispielsweise kann in einem inneren oder zentralen Abschnitt eine stärker streuende Strukturierung und in einem äußeren Randabschnitt des Elements eine schwächer streuende Struktur vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können auch gerichtet aufweitende Abschnitte und diffus streuende Abschnitte an einem Element vorgesehen werden, bspw. ein zentraler Abschnitt des Zoomelements mit einer gezielt aufweitenden Struktur und ein Randabschnitt mit einer diffus streuenden Struktur versehen sein.
Unabhängig hiervon können auch graduelle Abstufungen oder sich kontinuierlich ändernde Streu- bzw. Aufweitstrukturen vorgesehen sein, beispielsweise derart, dass aufweitende Wirkung de Struktur zum Rand ders Zoomelements hin graduell bzw. kontinuierleich abnimmt. Andere Verläufe bzw. Abschnittsaufteilungen sind möglich und vorzugsweise an die jeweilige Zoomaufgabe anzupassen.
In Weiterbildung der Erfindung können auch zwei oder allgemein mehrere Streu- und/oder Aufweitelemente, insbesondere -folien vorgesehen sein, die zwischen der Lichtquelle und der Bündelungsoptik angeordnet sind und vorzugsweise nacheinander von dem zu formenden, aufzuweitenden Strahlenbündel durchstrahlt werden.
Vorteilhafterweise können solche mehreren Streu- und/oder Aufweitelemente unabhängig voneinander relativ zur Bündelungsoptik und/oder relativ zur Lichtquelle verstellt werden, insbesondere zwischen der Lichtquelle und der Bündelungsoptik hin- und herbewegt werden. Wird beispielsweise der Abstand der mehreren Streu- und/oder Aufweitelemente voneinander verändert, können verschiedene Zoom-Effekte erzielt werden. Beispielsweise kann durch Verstellung des Abstands zweier Streu- und/oder Aufweitelemente mit elliptischen Streustrukturen ein Rechteck mit unterschiedlichen Seitenverhältnissen erzeugt werden, wenn der Querschnitt des gezoomten Strahlenbündels betrachtet wird, bzw. können andere Strahlenbündelquerschnitte erzeugt werden.
Vorteilhafterweise können die mehreren Streu- und/oder Aufweitelemente aber auch gemeinsam relativ zur nachgeordneten Bündelungsoptik und/oder relativ zur Lichtquelle verstellt werden, insbesondere hin- und hergefahren werden.
In Weiterbildung der Erfindung kann auch eine rotatorische Verstellbarkeit des zumindest einen Streu- und/oder Aufweitelements vorgesehen sein. Hierdurch kann beispielsweise bei einer elliptischen Streustruktur die Lage der Hauptachsen verdreht werden. Vorteilhafterweise kann eine rotatorische Verstellbarkeit auch bei mehreren Streu- und/oder Aufweitelementen vorgesehen sein, insbesondere um die Streu- und/oder Aufweitelemente relativ zueinander zu verdrehen, um die Form des gezoomten Strahls in der gewünschten Weise einstellen zu können. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch eine gemeinsame rotatorische Verstellung vorgesehen werden.
Insbesondere kann die rotatorische Verstellachse senkrecht zu dem Streu- und/oder Aufweitelement und/oder parallel zur Hauptachse des von der Lichtquelle her kommenden Lichtbündels ausgerichtet sein.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Verstellung des zumindest einen Streu- und/oder Aufweitelements kann aber auch eine Verstellbarkeit der nachgeordneten Bündelungsoptik vorgesehen sein, um beispielsweise die Bündelungsoptik näher zum Streu- und/oder Aufweitelement oder weiter weg hiervon zu positionieren. Beispielsweise kann die Bündelungsoptik in Richtung des von dem zumindest einen Streu- und/oder Aufweitelement her kommenden Strahlenbündels verschieblich gelagert sein. Auch hierdurch kann das von der Bündelungsoptik abgegebene Strahlenbündel gezoomt werden.
Die genannte Bündelungsoptik kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein und ein oder mehrere Optikelemente umfassen, wobei bei mehrteiliger Ausbildung ein oder mehrere Optikelemente in der genannten Weise verstellbar sein können, insbesondere verschieblich gelagert sein können.
Um nicht nur den Strahlwinkel einstellen zu können, sondern auch die Zoom-Art in einfacher Weise anpassen zu können, ist in Weiterbildung der Erfindung ein Wechselhalter zum vorzugsweise manuellen, werkzeugfreien Auswechseln des dünnwandigen Streu- und/oder Aufweitelements vorgesehen, wobei der genannte Wechselhalter lösbare Befestigungsmittel aufweisen kann, um von einem Strahlergehäuse oder einem Komponententräger des Strahlers leicht gelöst werden zu können und/oder das dünnwandige Streu- und/oder Aufweitelement leicht von dem Wechselhalter lösen zu können. Bei Verwendung einer Streufolie können die lösbaren Befestigungsmittel des Wechselhalters beispielsweise randseitige Klemmelemente umfassen, mittels derer die Streufolie am Rand geklemmt oder ein Rahmenträger, an dem die Folie befestigt ist, geklemmt werden kann.
Vorteilhafterweise kann ein Strahlergehäuse einen lösbaren und/oder zu öffnenden Deckel zum Verschließen einer Wechselöffnung umfassen, durch die hindurch der genannte Wechselhalter zugänglich und das jeweilige Streu- und/oder Aufweitelement entnehmbar ist, um durch ein anderes Streu- und/oder Aufweitelement ersetzt zu werden.
Insbesondere kann in Weiterbildung der Erfindung ein Satz unterschiedlich ausgebildeter Wechselstreu- und/oder Aufweitelemente vorgesehen sein, die unterschiedlich streuend und/oder unterschiedlich konturiert sind, sodass verschiedene Streu- und/oder Aufweitelemente verschiedene Strahlenbündel formen, wobei die verschiedenen Wechselstreu- und/oder Aufweitelemente vorteilhafterweise gleichzeitig eine einander entsprechende Befestigungskontur zum Befestigen an dem Wechselhalter bzw. einem Wechselhaltergegenstück besitzen.
Insbesondere können Streufolien mit unterschiedlich streuend ausgebildeten Streuschichten eingesetzt bzw. gegeneinander ausgetauscht werden, um den gewünschten Zoom-Typ einzustellen.
Je nachdem, welches Streu- und/oder Aufweitelement zwischen der Lichtquelle und der Bündelungsoptik eingesetzt ist, wird das von der Bündelungsoptik abgestrahlte Strahlenbündel unterschiedlich konturiert und/oder geformt. Wird beispielsweise ein gleichmäßig in verschiedene Richtungen streuendes Streu- und/oder Aufweitelement, das einen beispielsweise im Querschnitt kreisrundes Strahlenbündel ergibt, durch ein Streu- und/oder Aufweitelement ersetzt, dessen Streu- und/oder Aufweitstruktur gerichtet ist bzw. das in einer ersten Hauptrichtung eine stärkere Aufweitung besitzt als in einer zweiten, dazu senkrechten Hauptrichtung, kann anstelle des zuvor von der Bündelungsoptik abgestrahlten, im Querschnitt kreisrunden Strahlenbündels ein elliptisches oder näherungsweise etwa gar etwas rechteckiges Strahlenbündel von der Bündelungsoptik abgestrahlt werden.
In Weiterbildung der Erfindung können auch verschiedenfarbige Streu- und/oder Aufweitelemente bzw. Streu- und/oder Aufweitelemente mit verschiedenfarbigen Abschnitten Verwendung finden, wobei in einfacher Weise verschiedenfarbige bzw. abschnittsweise verschiedenfarbige Streu- und/oder Aufweitelemente gegeneinander ausgetauscht werden können.
Insbesondere kann ein Streu- und/oder Aufweitelement Verwendung finden, das unterschiedlich farbige Abschnitte besitzt, sodass das von der Lichtquelle her kommende Lichtbündel teilweise auf einen beispielsweise roten Abschnitt des Streu- und/oder Aufweitelements trifft und ein anderer Teil des Lichtbündels auf einen beispielsweise grünen Abschnitt des Streu- und/oder Aufweitelements trifft. Durch die aufweitende, lichtstreuende Ausbildung der Streuscheibe kommt es auf der Abstrahlseite des Streu- und/oder Aufweitelements, noch vor der Bündelungsoptik und/oder auch nach der Bündelungsoptik zu einer Lichtdurchmischung, sodass bei dem genannten Beispiel mit roten und grünen Abschnitten des Streu- und/oder Aufweitelements insgesamt gelbes Licht bzw. gelbliches Mischlicht erzielt wird.
Eine solche abschnittsweise unterschiedliche Farbigkeit des Streu- und/oder Aufweitelements kann hinsichtlich der Farbigkeit gemischtes Licht mit sehr hoher lichttechnischer Effizienz bereitstellen, da trotz Mischung des Lichts aus zwei Farben nur eine Folie bzw. ein Streu- und/oder Aufweitelement durchstrahlt werden muss. Wird das Licht auf herkömmliche Weise zusammengemischt und nacheinander beispielsweise zuerst durch eine rote Folie und dann durch eine grüne Folie, die hintereinander angeordnet sind, eingefärbt, entstehen spürbar höhere lichttechnische Verluste.
Gleichzeitig kann mit einem Streu- und/oder Aufweitelement, das unterschiedlich farbige Abschnitte besitzt, in sehr einfacher Weise die Farbtemperatur des erzeugten Mischlichts verändert bzw. variabel eingestellt werden. Insbesondere kann das Streu- und/oder Aufweitelement mit den unterschiedlich farbigen Abschnitten quer zur Hauptstrahlrichtung des Lichtbündels, das durch die Streu- und/oder Aufweitelemente hindurchtritt, verschieblich bzw. verstellbar gelagert sein, um die jeweils durchstrahlten Flächenanteile größer bzw. kleiner zu machen, sodass eine entsprechende Veränderung der Mischfarbe erreicht wird.
Wird beispielsweise ein Streu- und/oder Aufweitelement verwendet, das eine rote Hälfte und eine grüne Hälfte besitzt, kann gelbes Licht gemischt werden, indem das Streu- und/oder Aufweitelement etwa mittig zum Strahlenbündel positioniert wird, sodass das zur Bündelungsoptik hin strömende Lichtbündel zu etwa 50% durch die rote Hälfte und zu etwa 50% durch die grüne Hälfte des Streu- und/oder Aufweitelements tritt. Wird das Streu- und/oder Aufweitelement quer zur Hauptstrahlrichtung verschoben, sodass das Strahlenbündel beispielsweise vollständig durch die rote Hälfte des Streu- und/oder Aufweitelements tritt, kann rotes Licht erzeugt werden oder es kann umgekehrt grünes Licht erzeugt werden, wenn das Streu- und/oder Aufweitelement in anderer Richtung so verschoben wird, dass das Licht nur noch durch die grüne Hälfte hindurchtritt.
Vorteilhafterweise kann das Streu- und/oder Aufweitelement dabei stufenweise oder stufenlos quer zur Hauptstrahlrichtung verschoben werden, sodass auch Mischformen graduell oder stufenlos eingestellt werden können, beispielsweise dergestalt, dass von 40% Rotlicht und 60% Grünlicht auf zum Beispiel 70% Rotlicht und 30% Grünlicht umgestellt werden kann, um die Farbe des erzeugten Mischlichts mehr von grünlich-gelb zu mehr rötlich-gelb bzw. orange zu verstellen.
Die Einstellung der Lichtfarbe kann aber auch in anderer Art und Weise erfolgen, beispielsweise durch Einschieben bzw. Hineinbewegen einer separaten Farbfolie bzw. eines anderen lichtfärbenden Optikelements. Beispielsweise kann zusätzlich zu der Streu- und/oder Aufweitfolie eine an der Oberfläche glatte Farbfolie in das zu färbende Strahlenbündel hineinbewegt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann auch mit wellenoptisch aktiven Strukturen gearbeitet werden, die beispielsweise durch Auslöschung die gewünschte Lichtfarbe einstellen können. Beispielsweise kann eine farbverändernde Streustruktur an einem Streuelement vorgesehen werden, die über Auslöschung die gewünschte Farbe wellenoptisch einstellt. Hierdurch kann die Effizienz verbessert werden und ggf. die Dicke der Folie bzw. des Elements reduziert werden.
Die aufweitende bzw. streuende Struktur des Streu- und/oder Aufweitelements kann ggf. mit einer solchen farbverändernden Streustruktur kombiniert werden, um beide Effekte, das heißt des Zoom effekt und den farbverändernden Effekt, gleichzeitig zu erzielen.
Die genannte Querverstellbarkeit des Zoomelements muss aber nicht zur Farbveränderung, sondern kann auch in anderer Weise genutzt werden. Beispielsweise kann ein Streu- und/oder Aufweitelement mit verschieden strukturierten Abschnitten Verwendung finden, sodass durch Querverschieben verschieden strukturierte Abschnitte in den durchstrahlten Bereich bewegbar sind. Beispielsweise kann hierdurch wahlweise ein diffus aufstreuender Bereich und ein gezielt aufweitender Bereich in das Strahlenbündel hineinbewegt werden, um jeweils verschiedene Zoomeffekte zu erzielen.
Um die genannte Querverstellbarkeit mit der Zoom-Verstellbarkeit in einfacher Weise kombinieren zu können, kann beispielsweise eine Kreuzschlittenführung vorgesehen sein, auf der der Streu- und/oder Aufweitelementehalter beispielsweise in Form des zuvor genannten Wechselhalters gelagert ist. Dabei kann eine solche Kreuzschlittenführung beispielsweise einen Hauptschlitten umfassen, der parallel zur Hauptstrahlrichtung des Strahlenbündels, das durch das Streu- und/oder Aufweitelement tritt und/oder zur Bündelungsoptik hin strahlt, verschieblich gelagert ist bzw. geführt ist. Auf diesem Hauptschlitten kann ein Hilfsschlitten quer zu der genannten Hauptstrahlrichtung verschieblich gelagert bzw. geführt sein, um das Streu- und/oder Aufweitelement auch quer zur Hauptstrahlrichtung verschieben zu können.
Wird der Hauptschlitten auf die Bündelungsoptik zu oder von dieser weg verfahren, wird die Zoomfunktion ausgeführt und der Strahlwinkel des von der Bündelungsoptik abgestrahlten Strahlenbündels verändert und eingestellt. Wird andererseits der genannte Hilfsschlitten quer zur Hauptstrahlrichtung verstellt bzw. verfahren, kann die Lichttemperatur bzw. -farbe eingestellt und verändert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das zumindest eine Streu- und/oder Aufweitelement und/oder das zumindest eine farbverändernde Optikelement auch rotatorisch verstellbar gelagert sein, um beispielsweise nach Art eines Revolvermagazins verschieden ausgebildete Abschnitte des jeweiligen Elements in das Strahlenbündel oder aus diesem heraus zu bewegen.
Die Bündelungsoptik kann in Weiterbildung der Erfindung eine Linse umfassen, die sphärisch oder auch asphärisch gewölbt sein kann, um das von dem Streu- und/oder Aufweitelement her kommende Licht zu bündeln. Die genannte Linse kann dabei auch als Freiformflächenlinse ausgebildet sein, um das abgestrahlte Strahlenbündel in der gewünschten Weise zu formen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Bündelungsoptik aber auch eine Fresnelllinse umfassen, um beispielsweise eine horizontale Ausdehnung zu minimieren.
Alternativ oder zusätzlich zu einer solchen Linse kann die Bündelungsoptik aber auch einen Reflektor umfassen, der das von dem Streu- und/oder Aufweitelement her kommende, aufgeweitete Strahlenbündel empfängt und abstrahlt und dabei bündelt.
Die dem Streu- und/oder Aufweitelement vorgeschaltete Lichtquelle kann grundsätzlich verschieden ausgebildet sein, wobei der Term Lichtquelle im Kontext der vorliegenden Anmeldung breit zu verstehen ist, da das auf das Streu- und/oder Aufweitelement gegebene Lichtbündel auch von einer vorgeschalteten Optik abgestrahlt werden kann, die insoweit dann die „Lichtquelle“ bildet.
Beispielsweise kann der Streuscheibe ein Lichtmischstab und/oder eine Konzentratoroptik vorgeschaltet sein.
Ein solcher dem Streu- und/oder Aufweitelement vorgeschalteter Mischstab kann grundsätzlich verschieden ausgebildet sein, beispielsweise eine glatte oder harmonisch gewölbte Umfangsfläche besitzen. Alternativ kann der Mischstab aber auch an seiner Mantelfläche mit einer in Stablängsrichtung verlaufenden Profilierung versehen sein, die Längsriefen und/oder Längsrippen umfassen kann, wobei eine solche Profilierung über die Länge des Stabs gleichbleibend ausgebildet sein oder auch zum Lichtaustrittsende des Lichtmischstabs hin schwächer werden bzw. auslaufen kann.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Profilierung, im Stabquerschnitt betrachtet, abwechselnd etwa gleich breite Längsriefen und Längsrippen umfassen, sodass Berge und Täler der Profilierung in etwa die gleiche Breite besitzen.
Unabhängig hiervon können die Längsriefen und Längsrippen im Stabquerschnitt betrachtet eine verrundete Konturierung besitzen, sodass die Profilierung im Stabquerschnitt betrachtet insgesamt eine Wellenkontur besitzt, die sich nach Art einer verrundeten Bördelung um den Umfang des Lichtmischstabs herumschlingen kann.
Alternativ wären aber auch im Querschnitt kantige Profilriefen bzw. Profilrippen möglich, sodass die Profilierung im Stabquerschnitt betrachtet auch eine zinnenförmige, kantige Konturierung besitzen kann. Beispielsweise können im Querschnitt betrachtet U-förmige Profilrippen und/oder -nuten mit kantigen oder abgerundeten Ecken an den Schenkelübergängen vorgesehen sein, oder auch beispielsweise dreieckförmige Rippen bzw. Riefen ausgebildet sein können.
Die Längsriefen und/oder Längsrippen besitzen in Weiterbildung der Erfindung einen geraden Verlauf parallel zur Stablängsrichtung.
Um eine ausreichende Lichtdurchmischung zu erzielen, kann es ausreichend sein, wenn sich die genannte Profilierung von der Lichteintrittsseite her ausgehend über etwa 1/3 bis 2/3 der Stablänge erstreckt, sodass zumindest das letzte Drittel des Lichtmischstabs zu dessen Lichtaustrittsende hin unprofiliert bleiben und eine glatte Mantelfläche besitzen kann.
Der besagte, längliche Lichtmischstab kann insgesamt schlank ausgebildet sein und eine Länge besitzen, die ein Vielfaches des Stabdurchmessers beträgt, beispielsweise mehr als das Dreifache oder mehr als das Fünffache des Stabdurchmessers.
Über den Umfang des Lichtmischstabes verteilt können beispielsweise 5 bis 40 oder 10 bis 30 oder 12 bis 20 Längsriefen und/oder Längsrippen vorgesehen sein. Dabei können die Längsriefen und/oder Längsrippen über den Umfang unterschiedlich verteilt sein, so dass beispielsweise in einem Umfangssektor mehr Längsrippen und/oder Längsriefen vorgesehen sind als in einem anderen Umfangssektor. Beispielsweise können auf unterschiedlichen Umfangsseiten, insbesondere wenn der Lichtmischstab eine insgesamt kantige Kontur besitzt, unterschiedlich viele Rippen und/oder Riefen vorgesehen sein.
Alternativ oder zusätzlich können die über den Umfang verteilt angeordneten Längsrippen und/oder Längsriefen unterschiedliche Breiten und/oder Höhen bzw. Tiefen aufweisen. Beispielsweise können in einem Umfangssektor oder auf einer Umfangsseite tiefere und/oder breitere Längsriefen und/oder höhere und/oder breitere Längsrippen vorgesehen sein, während in einem anderen Umfangssektor und/oder auf einer anderen Umfangsseite flachere und/oder schmälere Längsriefen und/oder niedrigere und/oder schmälere Längsrippen vorgesehen sein können.
Die Profiltiefe kann über die Länge des Lichtmischstabes zwischen 1/5 des Stabdurchmessers und 0 oder 1/10 des Stabdurchmessers und 0 oder 1/20 des Stabdurchmessers und 0 variieren. Mit anderen Worten kann die maximale Profiltiefe zwischen 1/5 und 1/20 des Stabdurchmessers oder 1/7 und 1/15 des Stabdurchmessers betragen, wobei bei nicht kreisrunden Stabquerschnitten als Stabdurchmesser die maximale Quererstreckung der Querschnittsfläche angesehen werden kann.
Der Lichtmischstab kann nämlich, auch wenn die Profilierung außer Acht gelassen und eine Hüllfläche der Stabmantelfläche betrachtet wird, eine von der Kreisform abweichende Querschnittskonturierung besitzen. Insbesondere kann die Hüllmantelfläche des Lichtmischstabs eine mehreckige, beispielsweise viereckige oder quadratische Querschnittskonturierung besitzen, wobei der Hüllmantelflächenquerschnitt über die Länge des Mischstabs gleichbleiben kann. Beispielsweise kann die Hüllmantelfläche eine vom Kreiszylinder abweichende Zylinderform beispielsweise nach Art eines Mehrkant-Strangprofils besitzen.
Um Effizienzverluste am Übergang vom Lichtmischstab zum bündelnden Optikelement zu vermeiden, kann die Lichtaustrittsfläche des Lichtmischstabs deckungsgleich mit der Lichteintrittsfläche des bündelnden Optikelements ausgebildet sein. Hierdurch kann das Licht über den vollen Stabquerschnitt in den vollen Eintrittsquerschnitt des bündelnden Optikelements gegeben werden.
Nach einem weiteren Aspekt kann das genannte, bündelnde Optikelement direkt an den Mischstab angesetzt sein. Durch die direkte, spaltfreie, flächige Verbindung der Lichteintrittsfläche des Optikelements mit der Lichtaustrittsfläche des Lichtmischstabs fällt der Verlust von Fresnel-Reflexion an einem optischen Übergang weg, sodass die Mischoptik effizienter als eine vorgesetzte Optik arbeiten kann.
Eine solche optisch dichte Verbindung bzw. ein optisch dichtes Aneinandersetzen kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das bündelnde Optikelement integral einstückig, materialhomogen mit dem Lichtmischstab ausgebildet wird, beispielsweise einstückig aus Glas oder transparentem Kunststoff oder Silikon gegossen sein kann. Eine optisch dichte Verbindung kann aber auch durch ein vorzugsweise vollflächiges Verkleben der Lichtaustrittsfläche des Lichtmischstabs mit der Lichteintrittsfläche des Optikelements durch einen optisch transparenten Kleber erzielt werden.
Der genannte Lichtmischstab kann dabei als Vollmaterialstab ausgebildet sein, wobei auf der Außenmantelfläche des aus transparentem Vollmaterial bestehenden Mischstabs ggf. eine reflektierende Beschichtung aufgebracht sein kann, so dass die in den Lichtmischstab eingekoppelten Lichtstrahlen an der Außenmantelfläche des Mischstabes totalreflektiert oder reflektiert werden können.
Der Lichtmischstab muss aber kein Vollmaterialstab sein, sondern es kann auch ein hohler Stab vorgesehen sein, dessen Innenmantelfläche reflektierend ausgebildet und mit der genannten Längsrippen- und/oder -Riefenprofilierung versehen sein kann.
Das genannte, dem Lichtmischstab nachgeschaltete, insbesondere bündelnde Optikelement kann insbesondere ein CPC- oder CPC-artiges Element sein, das das aus dem Lichtmischstab kommende Licht in ein Strahlenbündel transformiert, in dessen Strahlungsbereich jeder Punkt von der zumindest annähernd vollen Leuchtdichte der Lichtquelle beaufschlagt ist. In der Praxis kann die volle Leuchtdichte an einigen Stellen natürlich gewisse Abstriche erleiden, z. B. durch Inhomogenitäten der Lichtquelle oder Fehlstellen, durch 3D-Effekte bzw. Fertigungstoleranzen einer Reflektorfläche oder dergleichen, sodass die volle Leuchtdichte an einigen Punkten evtl. nur annähernd erreicht wird. Von solchen Praxiseffekten abgesehen transformiert ein solcher Konzentrator in Form eines CPC- bzw. CPC-artigen Elements das von der Lichtquelle bzw. im vorliegenden Fall vom Lichtmischstab her empfangene Licht jedoch in das genannte Strahlenbündel, in dessen Strahlungsbereich zumindest theoretisch jeder Punkt von der vollen Leuchtdichte der Lichtquelle beaufschlagt ist.
Bei Betrachtung innerhalb des Strahlungsbereiches zurück in das genannte CPC- oder CPC-artige Element sind - von jedem Punkt im Strahlungsbereich aus - alle sichtbaren, lichttechnisch aktiven Oberflächen des CPC- bzw. CPC-artigen Elements mit dem Licht der Lichtquelle voll beaufschlagt, sodass der gesamte, definierte Strahlungsbereich annähernd ohne Löcher leuchtet. Dementsprechend wird sozusagen eine neue Lichtquelle erzeugt, die sich auf den Durchmesser der Optik bzw. des CPC- bzw. CPC-artigen Elements vergrößert hat, andererseits aber im Vergleich zur tatsächlichen Lichtquelle in einem kleineren Raumwinkel strahlt.
In Verbindung mit dem vorgeschalteten Lichtmischstab kann durch ein solches CPC- bzw. CPC-artiges Element ein hinsichtlich der Lichtfarbe quasi-homogener Strahlungskegel bzw. Strahlungszylinder erreicht werden, sodass im beleuchteten Zielbereich bzw. im Lichtkegel und auch von in die Leuchte blickenden Schauspielern keine unterschiedlichen Farbpunkte erkennbar sind, sondern eine gleichmäßig verteilte, quasi-homogene Lichtverteilung wahrnehmbar ist. Genauer gesagt, bewirkt der genannte Mischstab eine solche quasi-homogene Lichtdurchmischung.
Das CPC- bzw. CPC-artige Element bündelt das durchmischte Licht auf die zu beleuchtende Zielfläche.
Ein solches CPC-Element, das heißt Compound-Parabolic-Concentrator-Element ist in seiner ursprünglichen Grundform ein aus zwei Kurvenformen zusammengesetzter Konzentrator und wird klassischerweise an sich in der Solartechnik eingesetzt. In klassischer Ausgestaltung ist ein solches CPC-Element dabei aus zwei Parabeln zusammengesetzt, allerdings sind auch Abwandlungen bekannt geworden, bei denen keine Parabeln, sondern andere Kurven die Kontur des Konzentratorelements definieren, wobei solche abgewandelten Konzentratoren - soweit sie nicht mehr parabolisch sind - als CPC-artige Elemente bezeichnet werden. Gemeinsam ist den CPC-Elementen und den abgewandelten CPC-artigen Elementen, dass sie in der genannten Weise das vom Lichtstab her kommende Licht in ein Strahlenbündel transformieren, in dessen Strahlungsbereich jeder Punkt von der vollen Leuchtdichte der Lichtquelle beaufschlagt ist.
Um eine weitere Lichtdurchmischung zu erzielen, kann das genannte CPC- oder CPC-artige Element mit einer Facettierung, insbesondere einer Vielzahl mantelflächenseitig vorgesehener Facetten versehen sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

1: eine Längsschnittansicht eines Zoom-Strahlers nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, wobei in der Teilansicht a der Zoom-Strahler und dessen Strahlengang bei entnommener Aufweitfolie gezeigt ist und in den Teilansichten b, c und d den Zoom-Strahler mit eingesetzter Aufweitfolie in verschiedenen Zoom-Stellungen zeigt,
2: eine Längsschnittansicht des Zoom-Strahlers aus 1, wobei eine andere Aufweitfolie eingesetzt ist, die im Gegensatz zu der in 1 verwendeten Aufweitfolie ein zunehmend elliptisches Strahlenbündel formt, wenn die Aufweitfolie zunehmend nahe zur Bündelungsachse hin verschoben und der Strahlwinkel zunehmend aufgeweitet wird,
3: eine Längsschnittansicht des Zoom-Strahlers aus den vorhergehenden Figuren, wobei eine nochmals andere Aufweitfolie zwischen Lichtquelle und Bündelungsoptik eingesetzt ist, die je nach Zoom-Stellung ein zunehmend rechteckigeres Strahlenbündel formt, wobei das Strahlenbündel zunehmend eckiger wird, je näher die Aufweitfolie an die Bündelungsoptik geschoben wird und je größer das Strahlenbündel aufgeweitet wird,
4: eine Längsschnittansicht eines Zoom-Strahlers ähnlich den vorhergehenden Figuren, wobei zwischen Lichtquelle und Bündelungsoptik mehrere Streu- und/oder Aufweitfolien vorgesehen sind, die unabhängig voneinander zwischen Lichtquelle und Bündelungsoptik hin- und herbewegbar sind, um verschiedene Zoom-Effekte einzustellen, wobei die Teilansichten b, c und d die beiden Streu- und/oder Aufweitfolien in verschiedenen Zoomstellungen zeigen,
5: eine Längsschnittansicht eines Zoom-Strahlers ähnlich den vorhergehenden Figuren, wobei die Bündelungsoptik mehrteilig ausgebildet ist und mehrere Optikelemente umfasst, und
6: eine Längsschnittansicht eines Zoom-Strahlers, dessen Bündelungsoptik einen Reflektor umfasst, wobei die Teilansichten a und b das Streu- und/oder Aufweitelement in unterschiedlichen Zoom-Stellungen mit unterschiedlichem Abstand vom Reflektor und damit einhergehend unterschiedlichen Strahlwinkeln des vom Reflektor abgestrahlten Strahlenbündels zeigen.

Wie die Figuren zeigen, umfasst der Zoom-Strahler 1 eine Lichtquelle 2, die beispielsweise als LED oder auch als ein LED-Array ausgebildet sein kann. Grundsätzlich kommen aber auch andere, vorzugsweise punktförmige Lichtquellen in Betracht. Um die Lichtfarbe schon im Bereich der Lichtquelle 2 verstehen zu können, können auch mehrfarbige LED-Bausteine zusammengefasst bzw. vorgesehen sein.
Der Lichtquelle 2 kann eine Mischoptik 3 nachgeordnet sein, beispielsweise um bei Verwendung mehrerer LED-Bausteine das Licht durchmischen zu können, insbesondere verschiedenfarbige Lichtanteile zu einem homogenen, farbigen Licht zu durchmischen.
Wie die Figuren zeigen, kann die Mischoptik 3 einen Lichtmischstab 4 umfassen, der mit seinem Eintrittsende der genannten Lichtquelle zugewandt ist, sodass die Lichtquelle 2 ihr Licht im Wesentlichen vollständig in den Lichtmischstab 4 strahlen kann.
Dem Lichtmischstab 4 kann ein bündelndes Optikelement 5 nachgeordnet sein, das beispielsweise in Form eines CPC- oder CPC-artigen Elements ausgebildet sein kann.
Wie die Figuren zeigen, kann der Lichtmischstab 4 mit den jeweils zugehörigen Optikelementen 5 direkt verbunden sein und unmittelbar aneinandergesetzt sein. Beispielsweise kann das CPC-artige Optikelement 5 an den Lichtmischstab 4 angegossen bzw. integral einstückig, materialhomogen verbunden sein. Alternativ kann das Optikelement 5 aber auch separat ausgebildet und mittels eines optisch transparenten Klebstoffs mit dem Mischstab 4 optisch dicht verbunden sein. Insbesondere können die Lichtaustrittsfläche des Lichtmischstabes 4 und die Lichteintrittsfläche des Optikelements 5 vollflächig und spaltfrei miteinander verbunden sein.
Der Lichtmischstab 4 kann dabei grundsätzlich kreiszylindrisch konturiert sein. Alternativ kann der Lichtmischstab 4 aber auch von der Kreiszylinderform abweichen kontrolliert sein, insbesondere eine mehreckige, beispielsweise quadratische Zylinderform nach Art eines Kantprofils bzw. eines Strangpressprofils besitzen.
Unabhängig von der Hüllflächen-Querschnittsform kann der Lichtmischstab an seiner Mantelfläche eine Profilierung aufweisen, die - im Querschnitt betrachtet - eine wellenlinienförmige Kontur besitzen kann, die beispielsweise abwechselnd etwa gleich weite, abgerundete Wellentäler und Wellenberge umfassen kann. Solche Wellentäler und -berge in Form von beispielsweise Längsriefen und Längsrippen, die an der Mantelfläche des Mischstabs konkav eingewölbt bzw. konvex ausgewölbt sein können, können insbesondere am Lichteintrittsende des Mischstabs 4 vorgesehen sein bzw. von dort ausgehend und zum Lichtaustrittsende des Mischstabs 4 hin auslaufen in eine dort beispielsweise glatte, das heißt im Wesentlichen profilierungsfreie Mantelfläche ohne Riefen bzw. Rippen, die dann in das Optikelement 5 übergehen kann. Grundsätzlich sind bezüglich des Mischstabes und des Optikelements 5 aber auch andere Ausbildungen möglich, wobei ggf. auch auf eines dieser Elemente oder beide Elemente, das heißt den Mischstab 4 und das Optikelement 5 verzichtet werden kann.
Das aus der Mischoptik 3 - oder ggf. direkt aus der Lichtquelle 2 - austretende Lichtbündel 6 trifft auf ein Zoom-Element 7 und wird von diesem auf eine Bündelungsoptik 8 gelenkt, die dann das Zoom-Strahlenbündel 9 des Zoom-Strahlers 1 abstrahlt, dessen Strahlwinkel mithilfe des Zoom-Elements 7 variabel eingestellt werden kann. Beispielsweise kann die Zoom-Funktion derart beschaffen sein, dass das Zoom-Strahlenbündel 9 nach Art eines Spotlights keine Aufweitung bzw. einen Strahlwinkel von 2 mal 0° aufweisen kann, vgl. beispielsweise 1a und 1b, wobei der Strahlwinkel vorzugsweise stufenlos oder ggf. auch stufenweise bis zu einem maximalen Strahlenwinkel von beispielsweise 2 mal 30°, wie dies 1d zeigt, oder auch 2 mal 45° aufgeweitet werden kann.
Die genannte Bündelungsoptik 8 kann dabei eine Bündelungslinse 10 umfassen, wie dies die 1 bis 3 zeigen, wobei eine solche Linse 10 grundsätzlich verschieden konturiert sein kann, beispielsweise sphärisch oder asphärisch gewölbt sein kann, wobei aber auch Freiformflächen-Linsen Verwendung finden können.
Wie 6 zeigt, kann die Bündelungsoptik 8 aber auch einen Reflektor 11 umfassen, der das vom Zoom-Element 7 her kommende Lichtbündel reflektiert und dabei zu dem Zoom-Strahlenbündel 9 bündelt, vgl. 4.
Es sind auch Mischformen einer Bündelungsoptik möglich, die eine Linse ggf. mit reflektierend ausgebildeter Mantelfläche oder eine Linse und einen Reflektor umfassen können.
Das Zoom-Element 7 zwischen der Lichtquelle 2 und der Bündelungsoptik 8 ist bei Verwendung eines Mischstabs 3 und/oder eines CPC-artigen Optikelements 5 zwischen der Bündelungsoptik 8 und dem Mischstab 3 bzw. dem Optikelement 5 angeordnet, vgl. 1 bis 6.
Das genannte Zoom-Element 7 ist dabei ein dünnwandiges, insbesondere scheibenförmiges Streu- und/oder Aufweitelement 12 bzw. umfasst das Zoom-Element 7 ein solches Streu- und/oder Aufweitelement 12, das aufstreuend ausgebildet ist und/oder mit einer lichtstreuenden Streu- und/oder Aufweitstruktur versehen ist.
Insbesondere kann das genannte Streu- und/oder Aufweitelement 12 als Streufolie ausgebildet sein. Eine solche streuende Folie kann beispielsweise eine lichtdurchlässige Kunststofffolie mit einer Streu- und/oder Aufweitstruktur sein.
Die genannte Streu- und/oder Aufweitstruktur 13 kann dabei eine Oberflächenstrukturierung umfassen, beispielsweise in Form einer aufgerauten und/oder mikrofasetierten oder in anderer Weise reliefartig ausgebildeten Oberflächenstruktur. Alternativ oder zusätzlich kann die Streu- und/oder Aufweitstruktur 13 aber auch eine in das Material der Streufolie bzw. des Streu- und/oder Aufweitelements 12 eingebettete Partikelstruktur umfassen, die das durch das Streu- und/oder Aufweitelement 13 hindurchtretende Licht aufstreut.
Wie die Figuren zeigen, kann das Streu- und/oder Aufweitelement 12 zumindest näherungsweise parallel zur Hauptstrahlrichtung 14 des Lichtbündels 6, das durch das Streu- und/oder Aufweitelement 12 hindurchtritt, verschoben bzw. verfahren werden, um näher an der oder weiter weg von der Bündelungsoptik 8 positioniert zu werden. Vorteilhafterweise kann das Streu- und/oder Aufweitelement 12 entlang der gesamten Strecke zwischen der Lichtquelle 2 - bzw. bei Verwendung eines Mischstabs 3 und/oder eines CPC-artigen Optikelements 5 von der Lichtaustrittsfläche des Mischstabs 3 oder des Optikelements 5 - bis zur Bündelungsoptik 8 verstellt werden, sodass das Streu- und/oder Aufweitelement 12 in einer Endstellung zumindest näherungsweise direkt an der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle 2 (oder des Mischstabs 3 oder des Optikelements 5) positioniert ist und in einer anderen Endstellung zumindest näherungsweise direkt an der Bündelungsoptik 8 positioniert ist. Hierdurch kann ein großer Zoom-Verstellbereich erzielt werden.
Das Streu- und/oder Aufweitelement 12 ist aufweitend, wie dies die kleinen Pfeile an der Lichtaustrittsseite des Streu- und/oder Aufweitelements 12 versinnbildlichen, sodass der aufgestreute bzw. aufgeweitete Lichtkegel bzw. das Lichtbündel auf die Linse 10 bzw. den Reflektor 11 trifft, wie dies die Figuren verdeutlichen.
Je nach Position, das heißt Beabstandung der Streufolie bzw. des Streu- und/oder Aufweitelements 12 von der Bündelungsoptik 10 wird der vom Zoom-Strahler 1 abgegebene Zoom-Strahl bzw. das Zoom-Strahlenbündel 9 weniger oder stärker aufgezoomt, vgl. 1, dort vergleichend die Teildarstellungen b, c und d.
Liegt das Streu- und/oder Aufweitelement 12 im Wesentlichen direkt an der Lichtaustrittsfläche der Lichtquelle 2 bzw. der Mischoptik 3 an, tritt im Wesentlichen kein Zoom-Effekt ein bzw. hat das von der Bündelungsoptik 8 abgegebene Zoom-Strahlenbündel 9 im Wesentlichen dieselbe Form als wenn gar kein Streu- und/oder Aufweitelement 12 verwendet wird, wie dies ein Vergleich der Teilansichten a und b der 1, 2 und 3 verdeutlicht.
Vorteilhafterweise kann das Streu- und/oder Aufweitelement 12 ausgetauscht werden, um verschiedene Zoomarten realisieren zu können. Hierbei kann beispielsweise ein Streu- und/oder Aufweitelement 12 verwendet werden, ein im Querschnitt im Wesentlichen kreisrundes Zoom-Strahlenbündel 9 erzeugt, vgl. 1. Das Streu- und/oder Aufweitelement 12 kann hierzu beispielsweise gleichmäßig in alle Richtungen streuend ausgebildet sein.
Alternativ kann beispielsweise ein Streu- und/oder Aufweitelement 12 eingesetzt werden, das bei zunehmend näherer Positionierung an der Bündelungsoptik 8 ein zunehmend elliptischeres bzw. ovaleres Zoom-Strahlenbündel erzeugt, vgl. 2, dort insbesondere die Teilansichten c und d. Ein solches Streu- und/oder Aufweitelement 12 kann beispielsweise eine Streu- und/oder Aufweitstruktur 13 besitzen, die gerichtet streuend ausgebildet ist, sodass eine Aufweitung in einer ersten Hauptrichtung stärker ist als eine Aufweitung in einer dazu senkrechten zweiten Hauptrichtung.
Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Streu- und/oder Aufweitelement 12 eingesetzt werden, das mit zunehmend näherer Positionierung an der Bündelungsoptik 8 ein zunehmend eckigeres Zoom-Strahlenbündel 9 erzeugt, vgl. 3. Dies kann beispielsweise durch entsprechende Ausbildung der Streu- und/oder Aufweitstruktur 13 oder auch der Umrisskonturierung hiervon erreicht werden.
Um die Streu- und/oder Aufweitelemente 12 einfach wechseln bzw. gegeneinander austauschen zu können, kann vorteilhafterweise ein Wechselhalter 15 vorgesehen sein, vgl. 3, der das jeweilige Streu- und/oder Aufweitelement 12 im Strahlenbündel 6 zwischen der Lichtquelle 2 und der Bündelungsoptik 6 hält, insbesondere in einer im Wesentlichen zur Hauptstrahlrichtung 14 der Lichtquelle 2 bzw. des der Lichtquelle nachgeordneten Mischoptik 3 senkrechten Ausrichtung.
Zur Verstellung des Streu- und/oder Aufweitelements 12 kann beispielsweise eine Schlittenführung vorgesehen sein, wobei eine solche Schlittenführung 16 einen Hauptschlitten 17 aufweisen kann, der im Wesentlichen parallel zur Hauptstrahlrichtung 14 verfahrbar gelagert sein kann.
Vorteilhafterweise umfasst die Schlittenführung 16 weiterhin einen Hilfsschlitten 18, der auf dem besagten Hauptschlitten 17 gelagert sein kann, und zwar vorteilhafterweise zu dem Hauptschlitten 17 verschieblich in einer Richtung quer zur Hauptstrahlrichtung 14 der Lichtquelle 2, vgl. beispielsweise 2 oder 4, die die Schlittenführung 16 zeigen.
Eine solche Kreuzschlittenführung kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn ein Streu- und/oder Aufweitelement 12 mit verschiedenfarbigen Abschnitten eingesetzt wird, sodass durch Querverschiebung des Streu- und/oder Aufweitelements 12 die Anteile des Lichtbündels 6, die durch den Abschnitt der einen Farbe und andererseits den Abschnitt der anderen Farbe bestrahlen, eingestellt werden können, um die hierdurch erzeugte Mischfarbe variieren zu können, wie dies eingangs erläutert wurde.
Wie 4 zeigt, können auch mehrere Streu- und/oder Aufweitelemente 12 zwischen der Lichtquelle 2 und der Bündelungsoptik 8 bzw. zwischen der Mischoptik 3 und der Bündelungsoptik 8 vorgesehen sein, wobei die genannten mehreren Streu- und/oder Aufweitelemente 12 vorteilhafterweise jeweils als Streu- und/oder Aufweitfolie ausgebildet sein können.
Die mehreren Streu- und/oder Aufweitelemente 12 können mit zueinander identischen Aufweitstrukturen versehen sein, aber auch verschiedene Aufweitstrukturen besitzen. Beispielsweise kann eine Folie mit einer gezielt aufstreuenden Struktur und eine Folie mit einer diffus aufstreuenden Struktur vorgesehen werden.
Wie 4 zeigt, können die beiden Streu- und/oder Aufweitelemente 12 vorteilhafterweise unabhängig voneinander in ihrer Position verstellt werden, insbesondere unabhängig voneinander zwischen Lichtquelle 2 und Bündelungsoptik 8 hin- und herbewegt werden. Vorteilhafterweise kann jede der Streu- und/oder Aufweitfolien auf einer Schlittenführung 16 gelagert sein, wobei beispielsweise für die Hauptschlitten 17 der Streu- und/oder Aufweitelemente 12 eine gemeinsame Hauptschlittenführung vorgesehen sein kann.
Wie 5 zeigt, kann auch die Bündelungsoptik 8 mehrere Optikelemente 10 beispielsweise in Form mehrerer Linsen umfassen bzw. mehrteilig ausgebildet sein. Anstelle zweier Linsen 10, wie dies die 5 zeigt, kann die Bündelungsoptik 8 beispielsweise auch eine Linse und einen Reflektor umfassen, oder auch andere Mischformen wie beispielsweise mehrere Linsen kombiniert mit einem Reflektor.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202014000449 U1 [0006]

Claims

Zoom-Strahler mit variablem Strahlwinkel, umfassend zumindest eine Lichtquelle (2), eine Bündelungsoptik (8) zum Abstrahlen eines Zoom-Strahlenbündels (9) sowie ein Zoom-Element (7) zum Einstellen des Strahlwinkels des von der Bündelungsoptik (8) abgestrahlten Zoom-Strahlenbündels (9), dadurch gekennzeichnet, dass das Zoom-Element (7) ein mit einer lichtstreuenden und/oder aufweitenden Streu- und/oder Aufweitstruktur (13) versehenes, dünnwandiges Streu- und/oder Aufweitelement (12) ist, das zwischen der Bündelungsoptik (8) und der Lichtquelle (2) vorgesehen ist, wobei das genannte Streu- und/oder Aufweitelement (12) und/oder die Bündelungsoptik (8) zum Einstellen des Strahlwinkels des abgestrahlten Zoom-Strahlenbündels (9) hin- und herbewegbar gelagert ist/sind.
Zoom-Strahler nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Streu- und/oder Aufweitelement (12) zumindest eine Streu- und/oder Aufweitfolie umfasst.
Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Streu- und/oder Aufweitstruktur (13) eine Oberflächenstruktur umfasst.
Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Streu- und/oder Aufweitstruktur (13) eine gezielt aufweitende, wolkenartig ausgebildete Reliefstruktur umfasst.
Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Streu- und/oder Aufweitstruktur (13) eine in das Innere des Streu- und/oder Aufweitelements (12) eingebettete Partikelstruktur umfasst.
Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Streu- und/oder Aufweitstruktur (13) als Mikro- und/oder Nanostruktur mit Relief- und/oder Partikelelementen mit einer Ausdehnung von < 1 mm oder < 1 µm umfasst.
Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Streu- und/oder Aufweitstruktur (13) gleichmäßig in verschiedene Richtungen strahlend ausgebildet ist.
Zoom-Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Streu- und/oder Aufweitstruktur (13) gerichtet streuend ausgebildet ist, sodass die Aufweitung in einer ersten Hauptrichtung stärker ist als die Aufweitung in einer zweiten, dazu senkrechten Hauptrichtung.
Zoom-Strahler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Streu- und/oder Aufweitstruktur (13) in verschiedenen Abschnitten des Streu- und/oder Aufweitelements (12) unterschiedlich stark aufweitend oder -streuend ausgebildet ist.
Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Wechselhalter (15) zum vorzugsweise manuellen, werkzeugfreien Auswechseln der Streu- und/oder Aufweitelemente (12) vorgesehen ist.
Zoom-Strahler nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei ein Strahlergehäuse einen lösbaren oder aufmachbaren Deckel zum Verschließen einer Wechselöffnung umfasst, durch die hindurch je nach eingesetztem Streuelement (12) unterschiedliche Zoom-Strahlenbündel geformt werden, und gleichzeitig einander entsprechende Befestigungskonturen zum Befestigen des jeweils ausgewählten Streu- und/oder Aufweitelements (12) an dem Wechselhalter (15) oder einem Wechselhaltergegenstück besitzen.
Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Streuelement (12) unterschiedlich farbige Abschnitte zum Erzeugen von gemischt farbigem, auf die Bündelungsoptik (8) fallenden Mischlichts besitzt.
Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Streuelement (12) unterschiedlich ausgebildete, insbesondere unterschiedlich strukturierte und/oder unterschiedlich farbige, Abschnitte aufweist und quer zur Hauptstrahlrichtung (14) des durch das Streuelement (12) hindurchtretenden Lichtbündels (6) bewegbar gelagert ist, sodass die verschieden ausgebildeten Abschnitte des Streu- und/oder Aufweitelements (12) in das hindurchtretende Lichtbündel (6) bewegbar sind.
Zoom-Strahler nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Farbeinstellvorrichtung vorgesehen ist, die durch Querverschieben des Streuelements (12) die Anteile des Strahlenbündels, die einerseits durch einen ersten Farbabschnitt des Streuelements (12) und andererseits durch einen zweiten Farbabschnitt des Streuelements (12) hindurchtreten, verändert und hierdurch die Farbe des von dem Streuelement (12) austretenden Lichtbündels verändert.
Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine/die Farbeinstellvorrichtung zumindest eine farbige Scheibe aufweist, die zusätzlich zu dem Streu- und/oder Aufweitelement (12) vorgesehen und in das durch das Streu- und/oder Aufweitelement (12) hindurchtretende Lichtbündel (6) hineinbewegbar ist.
Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine/die Farbeinstellvorrichtung zumindest ein wellenoptisch aktives Farbelement zum Verändern der Lichtfarbe durch wellenoptische Auslöschung umfasst.
Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Streu- und/oder Aufweitelement (12) mehrteilig ausgebildet ist und/oder mehrere Streu- und/oder Aufweitelemente (12) vorgesehen sind, wobei die mehreren Streu- und/oder Aufweitelemente und/oder -teile vorzugsweise unabhängig voneinander verstellbar, insbesondere zwischen der Bündelungsoptik (8) und der Lichtquelle (2) hin- und herbewegbar gelagert sind.
Zoom-Strahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Lichtquelle (2) und dem Zoom-Element (7) ein Mischstab (3) und/oder eine Konzentratoroptik (5), die vorzugsweise ein CPC-artiges Optikelement umfasst, vorgesehen sind.