DE69314122T2

DE69314122T2 - Wärmemanagement-Technik für Beleuchtungsvorrichtungen

Info

Publication number: DE69314122T2
Application number: DE69314122T
Authority: DE
Inventors: James M Bornhorst; Richard W Hutton; Timothy D Stacy
Original assignee: Vari Lite Inc
Current assignee: Vari Lite Inc
Priority date: 1992-09-04
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2013-07-01
Also published as: EP0586049B1; JPH06162805A; AU4206993A; KR100283770B1; AU667109B2; DE9312884U1; EP0586049A2; KR940007418A; CA2104989A1; EP0586049A3; DE69314122D1; AU693691B2; TW452054U; AU5620396A; CA2104989C; TW278121B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beleuchtungsinstrument und insbesondere ein automatisiertes Beleuchtungsinstrument mit einem Motormechanismus.
Konventionelle Fixfokus-Beleuchtungsinstrumente enthalten typisch eine 1000- Watt-Glühlampe, etwa eine Par-64-Lampe (Par = parabolischer Aluminiumreflektor) mit integriertem Reflektor, die in einem zylindrischen Metallgehäuse angebracht ist, das in einem Metalljoch aufgehängt ist. Die Lampe erzeugt einen sehr intensiven Lichtstrahl, der einen sichtbaren Anteil und einen potentiell schädlichen infraroten Anteil enthält. Die von der Lampe erzeugte Wärme wird teilweise durch freie Luftströmung durch Belüftungslöcher am Lampengehäuse hindurch reduziert. Innerhalb des Gehäuses müssen wärmebeständige Materialien verwendet werden, um Wärmeschäden oder häufigen Austausch zu vermeiden.
Das Beleuchtungsinstrument kann an Rohren oder Gitterbrücken aufgehängt werden, die über einer Bühne hängen, und von Hand nach Azimut und Höhe (Fokus) eingestellt werden. Der Fokus des Instrumentes bleibt dann während der ganzen anschließenden Aufführung fest. Typisch hält ein an einem Ende der Lampe angebrachter Rahmen eine Tafel aus gefärbtem Kunststoff oder "Gel", die verwendet wird, um dem Lichtstrahl eine bestimmte Farbe zu geben. Die Gel-Tafel wird von Hand eingebaut, und die Farbe des Strahls bleibt die ganze Aufführung hindurch fest. Wenn die Tafel oder das Gel infolge der Wärme des Strahls verbrennt, muß die Tafel oder das Gel ausgewechselt werden, was möglicherweise nicht leicht ist, wenn das Instrument aufgehängt ist, insbesondere wenn es während einer Aufführung ausgewechselt werden muß.
In neuerer Zeit hat man an konventionellen Fixfokus-Beleuchtungsinstrumenten motorgetriebene Gelwechsler-Mechanismen installiert, um die Farbe des Lichtstrahls während einer Aufführung zu verändern. Diese Gelwechsler-Mechanismen können einen Motor zum Auf- und Abwickeln einer Rolle mit zusammenlaufenden Gel-Tafeln enthalten und können weiterhin Steuerelektronik enthalten, die auf ein eingegebenes Steuersignal reagiert, um eine ausgewählte Gel-Tafel vor dem Lichtstrahl in Stellung zu bringen. Es wird dann ein Lüfter benötigt, um eine Zwangs- Luftkühlung für die Gel-Rolle, die Steuerelektronik und den Motor zu erzeugen. Ohne den Lüfter kann die hohe Temperatur innerhalb des Lampengehäuses die Gel- Tafel verbrennen lassen oder die Elektronik versagen lassen.
Automatisierte Leuchten enthalten in ihrem Gehäuse Motormechanismen zum Verändern mehrerer Parameter. Ein Beispiel für eine automatisierte Leuchte ist in der EP-A-474 202 beschrieben, welche die Merkmale der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 4 aufweist. In automatisierten Leuchten können ein motorisierter Jochaufbau zum Einstellen des Azimutes und der Höhe des Lampengehäuses, ein Motormechanismus zum Bewegen von Glas-Farbfiltern zum Einstellen der Farbe des Lichtstrahls sowie Linsen und andere strahlformende Vorrichtungen vorgesehen sein, die mit Motormechanismen zum Einstellen der Größe und der Form des Lichtstrahls verbunden sind. Innerhalb des Lampengehäuses und/oder des motorisierten Jochaufbaus kann außerdem Steuerelektronik enthalten sein, die auf eingegebene Steuersignale reagiert. Zum Kühlen der Motoren und der Elektronik und außerdem verschiedener Teile der Motormechanismen werden normalerweise ein oder mehrere Lüfter benötigt. Die Leuchte enthält Kühlschlitze und Sperren, durch die heiße Luft aus dem Lampengehäuse austreten kann und die verhindern, daß Streulicht in zufälligen Richtungen aus dem Gehäuse austritt.
Ein Nachteil der Zwangs-Luftkühlung bei Unterhaltungs-Beleuchtungsinstrumenten wird in bestimmten Anwendungen offenbar, in denen der von den Darbietern erzeugte Schall einen relativ niedrigen Pegel hat, etwa bei Schauspiel oder Oper. Das von den Lüftern in den Beleuchtungsinstrumenten erzeugte Geräusch ist zwar während eines Rockmusik-Konzertes oder einer Countrymusik-Darbietung mit hoher Lautstärke nicht bemerkbar, kann aber während der relativ leisen Passagen eines Bühnenstückes, einer Aufführung von klassischer Musik oder einer Oper störend werden. Ein zuverlässiger Betrieb einer automatisierten Leuchte ohne Zwangs-Luftkühlung aus Lüftern oder anderen, verbesserten Wärmemanagement- Konstruktionen ist aber möglicherweise unzweckmäßig, wenn nicht unmöglich.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein automatisiertes Beleuchtungsinstrument mit mehreren veränderbaren Parametern zu schaffen, das verbesserte Wärmemanagement-Konstruktionen enthält, so daß das Beleuchtungsinstrument leise ohne einen Lüfter arbeiten kann.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Beleuchtungsinstrument mit veränderlichen Parametern, mit einer Lichtquelle zur Erzeugung von Licht, das einen sichtbaren Anteil und einen infraroten Anteil aufweist, einem Gehäuse, das einen Rahmen und ein erstes und ein zweites Ende aufweist, zum Einschließen der Lichtquelle in der Nähe des ersten Endes, einem Reflektor, der in der Nähe der Lichtquelle angeordnet ist, zum Reflektieren eines Teils des Lichtes und zur Erzeugung eines auf das zweite Ende zu gerichteten Lichtstrahls, wobei der Reflektor einen Kaltspiegelfilm enthält, der imstande ist, den sichtbaren Anteil der Energie zu reflektieren und den infraroten Anteil der Energie durchzulassen, einer Wärmesenke, die in der Nähe des Reflektors angeordnet ist, zum Zerstreuen von Wärme aus dem infraroten Anteil, die auf den Reflektor übertragen wird, einem im Weg des Strahls an dem Rahmen angebrachten Mechanismus mit beweglichen Farbfiltern, zum Verändern der Farbe des Strahls, wenigstens einem Motor zum Antreiben des Farbfiltermechanismus und mit einer wärmeisolierenden Motorhalterung mit geringer Wärmeleitfähigkeit, mit der der Motor an dem Rahmen angebracht ist.
Die Erfindung umfaßt außerdem ein motorisiertes Beleuchtungsinstrument mit einem Gehäuse zum Einschließen einer Lichtquelle in einer Umgebung mit freier Luftströmung, einer Reflektoreinrichtung zum Reflektieren von Licht aus der Lichtquelle, um einen Lichtstrahl zu erzeugen, wobei der Reflektor eine Einrichtung zum Durchlassen von Wärmestrahlen aus der Lichtquelle enthält, einer Einrichtung zum Zerstreuen von Wärme von dem Reflektor und der Lichtquelle, einer Einrichtung zum wahlweisen Modifizieren des Strahls, die eine im Weg des Strahls angeordnete Einrichtung mit beweglichen Farbfiltern zum Verändern der Farbe des Strahls enthält, einer Motoreinrichtung zum Antreiben der Farbfiltereinrichtung, einer Einrichtung zum Zerstreuen der von der Motoreinrichtung erzeugten Wärme und mit einer Einrichtung zum Trennen der Luftströmungs-Umgebung, welche die Motoreinrichtung umgibt, von der Luftströmungs-Umgebung, die den Lichtstrahl umgibt.
Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf ein Verfahren zum Zerstreuen von in einem Beleuchtungsinstrument erzeugter Wärme, ohne Zwangs-Luftkühlungstechniken zu verwenden, wobei das Beleuchtungsinstrument eine starke Lichtquelle, die Licht mit einem sichtbaren Anteil und einem infraroten Anteil erzeugen kann, einen Reflektor mit einem Kaltspiegelfilm und einem wärmeleitenden Körper, wobei der Reflektor in der Nähe der Lichtquelle angeordnet und imstande ist, aus dem sichtbaren Anteil einen Lichtstrahl zu erzeugen, wenigstens einen Farbwechselmotor, der mit einem im Strahl angebrachten Farbfiltermechanismus verbunden ist, und ein belüftetes Gehäuse enthält, das die Lichtquelle und den Reflektor in einer ersten Umgebung mit freier Luftströmung trägt und einschließt und den Motor in einer zweiten Umgebung mit freier Luftströmung trägt und einschließt, und wobei das Verfahren folgendes umfaßt: Reflektieren des sichtbaren Anteils von dem Reflektor, um einen Lichtstrahl zu erzeugen, Durchlassen des infraroten Anteils durch den Kaltspiegelfilm nach dem Reflektorkörper, Leiten von im Reflektorkörper erzeugter Wärme nach einer ersten Wärmesenke, die sich außen am Gehäuse angeordnet erstreckt, Zerstreuen der im Reflektorkörper erzeugten Wärme in die Atmosphäre mittels der Wärmesenke, ohne Zwangs-Luftkühlungstechniken zu verwenden, Leiten der im Motor erzeugten Wärme nach einer zweiten Wärmesenke, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, Zerstreuen der im Motor erzeugten Wärme in die zweite Umgebung mit freier Luftströmung und Zerstreuen der im Motor erzeugten Wärme aus der zweiten Umgebung mit freier Luftströmung in die Atmosphäre, ohne Zwangs-Luftkühlungstechniken zu verwenden, wodurch die zweite Umgebung mit freier Luftströmung im wesentlichen unbeeinflußt von der in der ersten Umgebung mit freier Luftströmung und in dem Reflektorkörper erzeugten Wärme gehalten wird.
Ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung gewinnt man unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen:
FIG. 1 eine schematische Perspektivansicht einer Baugruppe von schwenkbaren Filtern gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
FIG. 2 eine schematische Perspektivansicht dreier benachbarter Baugruppen oder Module von schwenkbaren Filtern ist, die verschiedene Filterorientierungen zeigt;
FIG. 3 eine schematische Seitenansicht der Ausführungsform von FIG. 2 ist;
FIG. 4 eine schematische Perspektivansicht eines Beleuchtungsaufbaus ist, der die drei Module von FIG. 2 enthält, die in einem zylindrischen Gehäuse eingeschlossen sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
FIG. 5A eine Querschnittsansicht eines zylindrischen Rahmens ist, die eine bevorzugte zentrale Halterung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
FIG. 5B eine radiale Querschnittsansicht eines zylindrischen Rahmens ist, die ein Modul mit sechs schwenkbaren Filtern zeigt, der bei einer Bühnenbeleuchtung verwendet wird, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
FIG. 5C eine axiale Querschnittsansicht der Ausführungsform von FIG. 5B ist;
FIG. 5D eine Draufsicht auf ein schwenkbares Filter ist, das in der Ausführungsform von FIG. 5B verwendet wird;
FIG. 6 eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Beleuchtungsinstrumentes ist, die mehrfache Sätze von darin befestigten Filtern darstellt;
FIG. 7 eine vergrößerte Ansicht ist, welche die Kupplungsmechanismen für die Farbfilter gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
FIG. 8 eine vergrößerte Ansicht des Antriebsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
FIG. 9 eine vergrößerte Ansicht ist, welche die Befestigung der Schwenk-Filterträger an einer axialen Nabe zeigt;
FIG. 10A-10D einen Filterträger von oben, von vorne bzw. von der Seite darstellen;
FIG. 11 eine Perspektivansicht des Beleuchtungsinstrumentes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
FIG. 12 eine Querschnittsansicht des Inneren des Beleuchtungsinstrumentes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
FIG. 13 eine Perspektivansicht des Lampengehäuses ist, wobei die Deckel entfernt sind,
FIG. 14 das Beleuchtungsinstrument von der Rückseite des Lampengehäuses her gesehen darstellt;
FIG. 15 eine rechte Seitenansicht des Beleuchtungsinstrumentes mit einer Schnittansicht des Jochaufbaus ist; und
FIG. 16 eine linke Seitenansicht des Beleuchtungsinstrumentes mit einer Schnittansicht des Jochaufbaus ist.
Die nachfolgend beschriebenen Beispiele der Erfindung können als erfinderische Weiterbildungen der in unseren EP-A-0 474 202 und EP-A-0 547 732 beschriebenen Gestaltungen beschrieben werden.
Unter Bezugnahme auf FIG. 1 wird nun ein Schwenkfilter-Modul oder eine Schwenkfilter-Baugruppe 2 beschrieben, die einen Teil eines Beleuchtungsinstrumentes gemäß der vorliegenden Erfindung bildet. Die Baugruppe 2 ist innerhalb eines (schemenhaft gezeigten) röhrenförmigen Rahmens 10 ausgeführt, der eine Längs- oder Primärachse 12 aufweist, die sich von einer Eingangsöffnung 14 nach einer Ausgangsöffnung 16 erstreckt. Drei Filter 20 sind zur Drehung um jeweilige Achsen 18 gelagert, die vorzugsweise die Primärachse 12 schneiden, um eine radiale Anordnung zu bilden, gesehen von irgendeinem Ende in der Richtung der Achse 12 aus. Die Filter 20 umfassen dichroitische Filter mit identischen optischen Eigenschaften und sind schwenkbar nahe der Achse 12 gelagert, auf eine Weise, die weiter unten unter Bezugnahme auf FIG. 5B und 5C beschrieben wird. Die Filter 20 werden an ihren äußeren Enden durch Zahnräder 22 gehalten, die durch einen geeigneten Antriebsmechanismus miteinander verbunden sind, etwa ein Ringzahnrad 24, wodurch sich alle Räder gleichzeitig und mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen.
Die Filter 20 können um ihre Achsen 18 geschwenkt werden, von einer geschlossenen Position, wie in FIG. 1 gezeigt, in eine geöffnete Position, in der sie im wesentlichen parallel zu der Primärachse 12 sind. Man erkennt, daß die Filter 20 in irgendeine Zwischenposition zwischen den zuvor erwähnten Positionen gedreht werden können. Die Baugruppe 2 ist weiterhin dadurch charakterisiert, daß alle Filter darin einem Lichtstrahl, der parallel zu der Primärachse 12 ist und durch die Filter hindurchgeht, im gleichen Winkel dargeboten werden.
Die Baugruppe 2 ist dafür eingerichtet, durch die Eingangsöffnung 14 hindurch einen weißen Lichtstrahl zu empfangen, die Farbe des Lichtstrahls selektiv zu ändern, wenn der Strahl durch die Filter 20 tritt, und den farbigen Lichtstrahl durch die Ausgangsöffnung 16 weiterzuleiten. Wenn die dichroitischen Filter 20 in der geschlossenen Position sind, erkennt man, daß eigentlich alle Strahlen des Lichtstrahls durch die Filter aufgefangen werden. Wenn die dichroitischen Filter 20 in die andere Extremposition gedreht werden, in der sie parallel zu der Längsachse 12 sind, wird im wesentlichen keiner der Strahlen des Lichtstrahls durch die Filter aufgefangen. Durch Einstellen der Filter 20 auf ausgewählte Positionen zwischen diesen Extrempositionen können die Färbung und die Sättigung des resultierenden Lichtstrahls auf eine kontrollierte Weise verändert werden.
Die dynamischen Farbwechseleffekte, die durch die vorliegende Erfindung erhalten werden, werden durch die Eigenschaften der dichroitischen Filter bestimmt. Die US-A-4,392,187 offenbart, den Neigungswinkel eines dichroitischen Filters in bezug auf einen Lichtstrahl zu verändern, um zu bewirken, daß das vom Filter durchgelassene Farbspektrum verändert wird. Dichroitische Filter arbeiten nach einem Interferenzprinzip, im wesentlichen der Abtrennung zweier Farben einer Weißlichtquelle, wobei eine Farbe durchgelassen wird und die andere Farbe, das Komplement der durchgelassenen Farbe, reflektiert wird. Die vom dichroitischen Filter durchgelassene Farbe hängt von den in den Filterschichten verwendeten Materialarten und deren Brechungsindizes, der Dicke jeder Schicht, der Anzahl der Schichten und dem Neigungswinkel der Weißlichtquelle ab, die auf die Oberfläche des Filters gerichtet ist. Durch Verändern des Neigungswinkels der Filter kann eine vorgewählte Spanne von Farben erzeugt werden.
Die dichroitischen Filter zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung können zahlreiche kommerziell erhältliche Filter aufweisen, die aus mit dichroitischem Film beschichteten Glas oder dergleichen bestehen. Der dichroitische Film besteht aus Mehrfach-Schichten, wobei abwechselnde Schichten niedrige bzw. hohe Brechungsindizes aufweisen.
Unter Bezugnahme auf FIG. 2 sind drei Baugruppen oder Module 2, 4 und 6 optisch in Reihe geschaltet, wobei ihre (schemenhaft gezeigten) Rahmen 10 aneinanderstoßen, um eine einzelne röhrenförmige Anordnung zu bilden. Jeder Modul weist einen Satz von drei dichroitischen Filtern auf, die auf die Weise schwenkbar sind, wie oben mit Bezug auf die Filter 20 von FIG. 1 beschrieben.
Die Sätze von Filtern von FIG. 2 sind in verschiedene Positionen gedreht gezeigt. Der Modul 2 zeigt einen Filtersatz A, dessen Filter in der geschlossenen Position sind, in der sie im wesentlichen alle Lichtstrahlen auffangen, die durch den Modul 2 hindurchgehen.
Der Modul 4 zeigt einen Filtersatz B, dessen Filter im wesentlichen parallel zu der Längsachse 12 ausgerichtet sind. Diese Position wird als die geöffnete Position bezeichnet, in der die Filter im wesentlichen keinen der Lichtstrahlen auffangen, die durch den Modul hindurchgehen.
Der Modul 6 zeigt einen Filtersatz C, dessen Filter in einer Zwischenposition zwischen der geöffneten und der geschlossenen Position angeordnet sind. Die in FIG. 2 gezeigte tatsächliche Zwischenposition ist derart, daß die durch die Filter des Satzes C gebildeten Ebenen jeweils in einem 45-Grad-Winkel zur Längsachse 12 angeordnet sind.
In der in FIG. 2 gezeigten Ausführungsform schneiden die Schwenkbewegungsachsen aller Filter jedes Satzes die Primärachse 12 in einem gemeinsamen Punkt. In der bevorzugten Ausführungsform bilden die Schwenkbewegungsachsen der Filter jedes Satzes eine radiale Ebene. Für die vorliegende Erfindung kommen verschiedene alternative Gestaltungen in Betracht, bei denen die Filter jedes Satzes positionsmäßig gestaffelt sind, so daß ihre Achsen die Primärachse 12 nicht in einem gemeinsamen Punkt schneiden. Bei einer solchen Gestaltung sind die Schwenkbewegungsachsen der Filter in jedem Satz entlang der Primärachse 12 etwas mit Zwischenraum angeordnet, so daß die Filter das Aussehen von Stufen in einer Wendeltreppe haben, wenn sie in der geschlossenen Position sind.
Bei einer bevorzugten Anordnung bestehen die Filter des Satzes A aus langwellendurchlässigen Gelbfiltern, die Filter des Satzes B aus kurzwellendurchlässigen Blaufiltern und die Filter des Satzes C aus komplexfarbenen Magentafiltern. Bei so einer Anordnung ist das Beleuchtungsinstrument auf Grund der kombinierten Wirkung der drei Sätze von Filtern in Reihe imstande, eine große Auswahl von Strahlfarben zu erzeugen.
Man erkennt, daß zumindest eine gewisse Menge Weißlicht durch den Modul 6 geleitet wird, wenn die Filter darin in anderen Zwischenpositionen als einem Bereich von Positionen nahe der geschlossenen Position eingestellt sind. In ähnlicher Weise kann weißes und farbiges Licht, das den Modul 6 verläßt, teilweise um die Filter des Moduls 4 herum treten, wenn sie nicht in der geschlossenen Position oder nahe daran sind. Das gleiche gilt für Licht, das durch den Modul 2 tritt.
Unter Bezugnahme auf FIG. 3 wird nun ein bevorzugter Antriebsmechanismus zum Schwenken der Filter 20 beschrieben. Jeder Satz von drei Filtern wird unter der Steuerung eines Zweirichtungs-Schrittmotors 26 geschwenkt, der in geeigneter Weise (nicht gezeigt) an dem Rahmen 10 befestigt ist. Die Welle 28 des Motors 26 endet in einem Schneckenrad 30. Ein Schneckenzahnrad 32 ist mittels einer Antriebwelle 34 an einem der Filterhalteräder 22 befestigt. Jedes Filterhalterad 22 weist einen gezahnten Umfang auf, der mit komplementären Zahnradzähnen auf dem Ringzahnrad 24 in Eingriff steht, wie in FIG. 2 und 3 schematisch gezeigt. Da die Filterhalteräder 22 die gleiche Größe haben und jedes durch ein Ringzahnrad 24 angetrieben wird, das jedem Modul gemeinsam ist, werden alle drei Filter jedes Moduls synchron gedreht. Der Motor 26 kann durch ein konventionelles Steuerungssystem (nicht gezeigt) erregt werden, das Motortreiberschaltungen, Rückkoppelungssensoren und geeignete elektronische Steuerschaltungen enthält. Unter Bezugnahme wieder auf FIG. 2 erkennt man, daß jeder Filtersatz A, B und C unabhängig unter der Steuerung eines separaten Antriebsmotors 26 schwenkbar ist.
In FIG. 4, auf die nun Bezug genommen wird, ist ein Beleuchtungsinstrument, das den Aufbau von FIG. 2 enthält, in einem zylindrischen äußeren Gehäuse 48 zusammengebaut gezeigt. Man erkennt, daß auch andere als zylindrische Gehäuseformen verwendet werden können. Das Gehäuse 48 bildet eine Einrichtung zur Befestigung und zum Schutz der Filtermodule und anderer zu beschreibender Bauelemente. Es werden konventionelle Befestigungskleinteile (nicht gezeigt) verwendet. Das Gehäuse 48 ist am vorderen Ende mit einer Trennwand 50 und am hinteren Ende mit einer Trennwand 52 verschlossen.
Auf der hinteren Trennwand 52 sind eine Lampe 40 und ein Reflektor 42 befestigt. Die Lampe 40 und der Reflektor 42 dienen als Lichtquelle, um einen Lichtstrahl entlang der Längsachse 12 zu werfen. Der Lichtstrahl tritt zuerst durch den Schwenkfiltersatz C, durchläuft dann den Schwenkfiltersatz B und tritt schließlich durch den Schwenkfiltersatz A.
Quer zur Achse 12 ist ferner ein linsenförmiges Frontglas 54 angeordnet, das den Lichtstrahl auffängt, nachdem der Strahl durch den Schwenkfiltersatz A hindurchgetreten ist. Das Glas lenkt den Strahl, um eine Strahlform zu erzeugen, die für Lavierleuchten charakteristisch ist. Das Glas ist in einer zentralen Öffnung in der vorderen Trennwand 50 befestigt.
Das Beleuchtungsinstrument von FIG. 4 kann als eines von vielen solchen Instrumenten in einem automatisierten System verwendet werden, wie dem, das in der US-A-4,392,187 beschrieben wird. In so einem System sind Einrichtungen zur Aufhängung des Beleuchtungsinstrumentes, zur Steuerung seiner Orientierung und zur Steuerung von Strahlparametern wie der Divergenz und der Intensität vorgesehen. Das Beleuchtungsinstrument von FIG. 4 zeigt eine einzigartige Anordnung von Schwenkfiltern zur Steuerung der Strahlfarbe und -sättigung.
Zwecks Steuerbarkeit der Strahlintensität kann die Lampe 40 ein Niedrigspannungs-Glühlampentyp sein, etwa eine Wolfram-Halogen-Lampe, und mit einen (nicht gezeigten) elektronischen Helligkeitsregler gekoppelt sein. Alternativ kann die Lampe 40 eine Bogenlampe sein, etwa eine Metall-Halogen-Entladungslampe, deren Helligkeit oder Intensität mittels einer konventionellen mechanischen Helligkeitsregelungseinrichtung (nicht gezeigt) regulierbar ist, die innerhalb des Gehäuses 48 befestigt ist.
Eine bevorzugte Technik, um die Filter in dem röhrenförmigen Rahmen 10 zu halten, ist in FIG. 5A dargestellt. Ein zentrales Halteelement 60, das vorzugsweise eine lange Aluminiumstange mit sechseckigem Querschnitt ist, wird durch radiale Arme 62 innerhalb des Rahmens 10 gehalten. Die Arme 62 weisen Enden mit Gewinde auf, die in dem Element 60 befestigt sind. Befestigungsschrauben 64 halten die Arme am Rahmen 10 fest.
In FIG. 5B und 5C, auf die nun Bezug genommen wird, ist eine alternative Anordnung von sechs dichroitischen Filtern gezeigt, die radial um das zentrale Halteelement 60 herum angeordnet sind. Jedes Filter ist an seinem inneren Ende mittels eines U-förmigen Halters 66 an dem Halteelement 60 befestigt. Jeder Halter 66 ist in bezug auf das Halteelement 60 drehbar. Jedes Filter 20 wird an seinem äußeren Ende durch ein Zahnrad 22 gehalten, das auf seiner Innenseite einen U-förmigen Kanal 72 zur Aufnahme des Filters aufweist. Jedes Zahnrad 22 ist mittels einer Hülse 68, die in der Rahmenwand befestigt ist, drehbar gerade innerhalb des Rahmens 10 gelagert. Ein reibungsarmes Abstandsstück oder Lager 70 trennt das Zahnrad 22 von der Hülse 68.
Jedes Zahnrad weist eine Hohlwelle 76 auf, die sich durch das Lager 70 hindurch in die Hülse 68 hinein erstreckt. Das Material der Hülse 68 ist so gewählt, daß sie ein Minimum an Reibung zwischen der Hülse und der Welle 76 des sich drehenden Zahnrades 22 zeigt.
Die Zahnräder 22 sind für eine synchrone Drehung mittels eines Ringzahnrades 24 gekoppelt, wie am besten in FIG. 5C zu sehen ist. Das Ringzahnrad 24 wird durch Lager 78, die durch geeignete Befestigungsmittel am Rahmen befestigt sind, mit den Zahnrädern in Eingriff gehalten. Um die Drehung zustande zu bringen, ist eines der Filterhalteräder 22 mit einer Antriebswelle 34 zusammengefügt, die in die Hohlwelle 76 des gewählten Rades 22 gesteckt und mittels eines geeigneten Klebstoffes darin befestigt ist. An der Antriebswelle 34 ist ein Schneckenzahnrad 32 befestigt, um einen Motorbetrieb des Schwenkfilteraufbaus zu ermöglichen, wie oben unter Bezugnahme auf FIG. 2 beschrieben.
Die bevorzugte Form der in der Ausführungsform von FIG. 5B verwendeten Filter ist in FIG. 5D dargestellt. Das Filter 20 ist ein sechsseitiges unregelmäßiges Polygon mit zwei parallelen Seiten zur Befestigung wie oben beschrieben. Die Form des Filters ist so gewählt, daß die in FIG. 5B gezeigte Anordnung solcher Filter in den Zwischenpositionen zwischen der vollständig geschlossenen Position und der 45-Grad-Position (d.h. auf halbem Wege zwischen der vollständig geschlossenen und der vollständig geöffneten Position) im wesentlichen alle Strahlen des Lichtstrahls auffängt.
Man erkennt, daß Ausführungsformen der Erfindung mit einer beliebigen Anzahl von Filtern konstruiert werden können. Die Ausführungsform von FIG. 5B mit sechs Filtern pro Satz wird für diejenige gehalten, die ein optimales Bühnenbeleuchtungsinstrument liefert. Die Ausführungsform von FIG. 4 mit drei Filtern pro Satz ist eher für kleinere Beleuchtungsinstrumente zur Verwendung in Büros geeignet und ist leichter als die Ausführungsform von FIG. 5B in Perspektivansicht darstellbar. Der Fachmann erkennt leicht, daß man den resultierenden Aufbau erhält, indem man anstelle der Module 2, 4 und 6 von FIG. 4 drei Module der Ausführungsform von FIG. 5B mit sechs Filtern verwendet.

ZUGEHÖRIGER BETÄTIGUNGSMECHANISMUS

Figur 6 stellt ein Beleuchtungsinstrument gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Diese Ausführungsform ist durch einen alternativen Filterstellmechanismus charakterisiert, die eine verbesserte Steuerung des Stellvorgangs ermöglicht. Wie in Figur 6 gezeigt, enthält das Beleuchtungsinstrument einen zylindrischen Rahmen 10 und mehrfache Sätze von Farbfiltern 20, die darin befestigt sind. Jeder Satz von Filtern 20 ist mit Zwischenraum entlang der Längsachse des Rahmens angeordnet. Die Filter 20 werden mittels großer Filterträger 100 und kleiner Filterträger 102 in dem zylindrischen Rahmen 10 gehalten. Jeder der großen Filterträger 100 dreht sich in einer Hülse 70. Jeder der großen Filterträger 100 enthält einen Kanal 72 zur Aufnahme eines der Farbfilter 20 und eine Trägerwelle 34, die sich durch die Hülse 70 hindurch erstreckt und durch eine aus einer Vielzahl von Öffnungen entlang des Rahmens 10 hindurch vorsteht.
Figur 7 ist eine vergrößerte Ansicht eines äußeren Abschnitts des Rahmens 10 und zeigt einen Mechanismus zur Kupplung zweier Sätze von Farbfiltern 20. Ein Stück eines Federdrahtes 104 ist an der Trägerwelle 34 befestigt und erstreckt sich durch einen Schlitz 106 am Ende der Trägerwelle 34 hindurch und davon weg. Die äußere Verlängerung des Federdrahtes 104 enthält einen geraden Abschnitt zur Antriebsverbindung mit einem Kupplungsblock 116. Der Federdraht 104 besteht vorzugsweise aus rostfreiem Stahl.
Jeder der Kupplungsblöcke 116 ist mit einem Befestigungsstiel 117 schwenkbar an einem Ring 108 befestigt und enthält ein Loch, durch das sich der gerade Abschnitt des Federdrahtes 104 erstreckt. Der Ring 108 umgibt den Rahmen 10 und ist mittels einer Vielzahl von Rollen 110, die an Anhängseln 112 auf dem Ring 108 befestigt sind, drehbar auf dem Rahmen 10 gelagert. Die Rollen 110 sind mittels Achsstiften 114, die durch in den Anhängseln gebildete Löcher getrieben sind, an den Anhängseln 112 befestigt. Der Ring 108 besteht vorzugsweise aus einem halbflexiblen Hochtemperatur-Thermoplast wie Polyphenylensulfid mit Glasfaserverstärkung, das dem Material Ryton (eingetragene Marke) ähnlich ist, das von der Phillips Petroleum Company hergestellt wird.
Bei dem obigen Kupplungsmechanismus sieht man, daß eine Drehung des Rings 108 um das Zentrum des zylindrischen Rahmens 10 herum bewirkt, daß sich die Farbfilter 20 um ihre jeweiligen Achsen drehen, wobei jede der jeweiligen Achsen allgemein quer zur Längsachse des zylindrischen Rahmens 10 liegt.
Figur 8 stellt den Antriebsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Der Antriebsmechanismus kann ein Schrittmotor 122 sein, der durch ein Motorgestell 124 gehalten wird, das wiederum an dem Rahmen 10 befestigt ist. Der Schrittmotor 122 enthält eine Welle 121, die durch die umkehrbare Wirkung des Schrittmotors 122 ausgefahren oder zurückgefahren wird. An einem Ende der Welle 121 greift ein flexibler Bügel 123 an, der vorzugsweise aus Federstahl besteht. Dieser Bügel 123 ist an einem Anhängsel 127 befestigt. Das Anhängsel 127 ist Teil des Rings 108. Wenn daher der Motor 122 in einer Richtung angetrieben wird, fährt die Welle 121 aus, drückt auf den Bügel 123 und das Anhängsel 127 und dreht dadurch den Ring 108 um die zentrale oder Hauptachse 12 des Rahmens 10 und im wesentlichen konzentrisch in bezug auf den Rahmen 10. Wenn der Motor 122 in der umgekehrten Richtung angetrieben wird, dreht sich der Ring 108 entsprechend in der entgegengesetzten Richtung.
Die Kupplungsmechanismen, welche die Filterträgerwelle 34, den Federdraht 104 und die Kupplungsblöcke 116 umfassen, ermöglichen eine Bewegung in wenigstens drei Freiheitsgraden. Erstens, wenn sich der Ring 108 vor und zurück dreht und sich die Kupplungsblöcke 116 an den Wellen 34 vorbei bewegen, schwenken die Kupplungsblöcke 116 auf ihren Befestigungsstielen 117, um sich an die Winkeländerung zwischen den Kupplungsblöcken 116 und den Filterträgerwellen 34 anzupassen.
Zweitens ändert sich der Abstand zwischen dem Kupplungsblock 116 und der Filterträgerwelle 34, wenn sich der Ring 108 dreht. Der Federdraht 104 läuft durch ein Loch im Kupplungsblock 116, ist aber im übrigen nicht am Kupplungsblock 116 befestigt. Der gerade Abschnitt des Federdrahtes 104 ist lang genug, um in beiden Endpositionen der Bewegung flexibel mit dem Schwenkkupplungsblock 116 verbunden zu bleiben, wodurch eine Anpassung an den sich ändernden Abstand erfolgt.
Drittens ändert sich auf Grund der Krümmung des Rahmens 10 der Erhebungswinkel des Kupplungsblocks 116 in bezug auf das Ende der Filterträgerwelle 34, wie vom Ende des zylindrischen Rahmens 10 aus gesehen, wenn sich der Ring 108 dreht. Der gerade Abschnitt des Federdrahtes 104 biegt sich etwas, um sich an den sich ändernden Winkel anzupassen.
Bei den Antriebs- und Kupplungsmechanismen gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung können die Filter 20 durch bewegliche Bauelemente eingestellt werden, die wesentlich verringerte Reibungswerte aufweisen. Die Bewegung der Filter 20 und der Filterträger 100 hat somit ein sehr geringes Spiel, insbesondere verglichen mit einer zahnradgetriebenen Anordnung. Daher erhält man einen energetisch rationelleren Stellmechanismus mit einer genaueren Steuerung des Stellvorgangs.
Eine weitere Verbesserung, die der vorliegenden Ausführungsform entnehmbar ist, ist der Flexibilität des Rings 108 zuzuschreiben, welche Querschnittsabweichungen des zylindrischen Rahmens 10 von einer perfekten Kreisform erlaubt. Der Rahmen 10 kann dann ein gegenüber einem Präzisionsgehäuse relativ preiswertes Blech sein. Falls der Rahmen 10 leicht unrund ist, gleicht der halbflexible Ring 108 kleine Formänderungen des Rahmens aus und reitet auf den Rollen 110 über die sich leicht ändernde Oberfläche.
Unter erneuter Bezugnahme auf Figur 7 enthält der halbflexible Ring 108 eine Vielzahl von Schlitzen 128, durch die ein Führungsstiel 130 gesteckt werden kann. Der Führungsstiel 130 ist an einem Trägerbefestigungsbügel 132 befestigt, der wiederum am Rahmen 10 befestigt ist. Wenn sich der Ring 108 im wesentlichen konzentrisch in bezug auf den zylindrischen Rahmen 10 dreht, halten die Schlitze 128 und die Führungsstiele 130 die Position des Rings 108 in Längsrichtung aufrecht und begrenzen außerdem den Bewegungsbereich des Rings 108 um den Rahmen 10 herum.
Der Ring 108 wird somit im wesentlichen in der gleichen Position in Längsrichtung gehalten, so daß die Federdrähte 104 nicht aus den Löchern in den Schwenkkupplungsblöcken 116 heraustreten. Der Bewegungsbereich des Rings 108 wird durch die Schlitze 128 und den Führungsstiel 130 physisch begrenzt, so daß der Ring 108 nicht so weit überdreht werden kann, daß die Schwenkkupplungsanordnung beschädigt wird.
Die großen Farbfilterträger 100 weisen ebenfalls bewegungsbegrenzende Merkmale auf. Wie in Figur 10 gezeigt, enthalten die großen Farbfilterträger 100 zwei Bewegungsende-Anschläge 140 und 142, die darin geformt sind, um den Drehbereich der Filter 20 zu begrenzen. Der Winkel zwischen den zwei Anschlägen ist sorgfältig so gewählt, daß die Farbfilter 20 parallel zu der Längsachse 12 sind, wenn sie vollständig geöffnet sind, und daß die Farbfilter 20 einander nicht berühren, wenn sie vollständig geschlossen sind.
Unter erneuter Bezugnahme auf Figur 7 ist die Länge der Schlitze 128 sorgfältig so gewählt, daß der Ring 108 etwas weiter in der Öffnungsrichtung angetrieben werden kann als die Filterträger 100 schwenken können. Die Federdrähte 104 biegen sich in so einem Fall etwas, so daß die flexiblen Kupplungen nicht beschädigt werden. Die Schrittmotoren 122 können mittels eines Mikroprozessors und eines speichergestützten Steuerungssystem gesteuert werden, wie dem System, das in der US-A-4,980,806 für Taylor et al. beschrieben ist, deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird. Wenn das Steuerungssystem initialisiert wird, kalibriert das Motorsteuerungs-Subsystem den Mechanismus durch Antreiben der Schrittmotoren 122 in der Richtung, welche die Farbfilter 20 öffnet. Die Motoren werden bis zu den Anschlägen für ein physisches Bewegungsende angetrieben, um sicherzustellen, daß alle Farbfilter 20 auf eine bekannte Position parallel zur Haupt-Längsachse 12 des Beleuchtungsinstrumentes eingestellt sind. Es werden keine Bewegungsende-Sensoren benötigt, da das Motorsteuerungs- Subsystem den Schrittmotor einfach ein paar Schritte weiter als die Anzahl der Schritte antreiben kann, die für den vollen Bewegungsbereich benötigt werden, und danach zu zählen und die Anzahl der ausgeführten Schritte aufzuzeichnen beginnen kann. Das Steuerungs-Subsystem unterhält eine Aufzeichnung der aktuellen Position des entsprechenden Filtersatzes in einem Speicher. Die Filter können dann prozeßparallel angetrieben werden, wodurch irgendwelche Erfordernisse in bezug auf Bewegungsende-Sensoren und einen Steuerschaltungsteil als Schnittstelle zu diesen Sensoren entfallen.
Ein weiteres Merkmal betrifft die Befestigungsanordnung der Filter 20 und der kleinen Filterträger 102. Figur 9 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des Beleuchtungsinstrumentes an oder nahe der Nabe 139. Wie in Figur 9 gezeigt, ist die Nabe 139 mittels Haltestäben 134 innerhalb des Rahmens 10 aufgehängt. Die Nabe 139 enthält eine Vielzahl von Löchern 136, in die die kleinen Filterträger 102 eingesteckt sind. Eine Preßvorrichtung, etwa Federfinger 138, die innerhalb der Nabe 139 befestigt sind, übt auf die Enden der kleinen Filterträger 102 Druck aus, um die Kombination aus den kleinen Filterträgern 102, den Filtern 20 und den großen Filterträgern 100 gegen die Hülse 70 zu drücken, die auf der Innenseite des Rahmens 10 befestigt ist. Die Federfinger 138 halten die radiale Ausrichtung des Kupplungsmechanismus einschließlich der Kupplungsblöcke 116 und der Federdrähte 104 aufrecht.
Für die vorliegende Erfindung kommen außerdem weitere Anwendungen als zur Bühnenbeleuchtung in Betracht. Beispielsweise kann eine große Beleuchtungsvorrichtung, etwa eine Suchleuchte zum Beleuchten des Nachthimmels mit verschiedenen farbigen Strahlen, unter Verwendung der vorstehenden Techniken konstruiert werden. In so einer Ausführungsform der Erfindung kommt eine sehr viel größere Anzahl von Schwenkfiltern in Betracht, um die axiale Abmessung des Filteraufbaus zu minimieren. Man erkennt, daß die offenbarte radiale Anordnung von Filtern ideal für die Projektion eines kreisförmigen Lichtstrahls geeignet ist und wirtschaftliche und leistungsmäßige Vorteile gegenüber quadratischen oder rechtwinkligen Filteranordnungen bietet.

WÄRMEMANAGEMENT-TECHNIKEN

Figur 11 veranschaulicht die Wärmemanagement-Techniken der vorliegenden Erfindung. Das Beleuchtungsinstrument enthält ein Lampengehäuse 48, das in einem motorisierten Jochaufbau 165 aufgehängt ist. Das Lampengehäuse der vorliegenden Erfindung hat bevorzugt die Maße 254 mm (10 Inch) Durchmesser und 406 mm (16 Inch) Länge. Figur 12 veranschaulicht eine Querschnittsansicht des Inneren des erfindungsgemäßen Instrumentes. Eine Lichtquelle 40, zum Beispiel eine 1000-Watt-Glühlampe, ist innerhalb eines Reflektors 42 angebracht, um einen Lichtstrahl zu erzeugen, der einen sichtbaren Anteil und einen infraroten Anteil enthält. Die durch den Strahl erzeugte Wärme rührt größtenteils von dem infraroten Anteil her. Der Reflektor 42 besteht bevorzugt aus hitzebeständigem Glas und ist auf der Seite gegenüber der Lampe 40 bevorzugt mit einem mehrschichtigen dielektrischen Film beschichtet, der einen "Kaltspiegel" bildet, der sichtbares Licht reflektieren kann, Wärmestrahlung aber hindurchläßt. Ein Reflektor mit Kaltspiegelbeschichtung ist zusammen mit anderen Vorrichtungen zur Strahleinstellung auch in unserer EP-A-0 511 829 beschrieben, eingereicht am 28. April 1992 (Art 54(3) EPÜ), mit dem Titel "Verbesserungen bei lichtstarken Projektoren", deren Offenbarung durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Der Reflektor 42 ist thermisch mit einer Wärmesenke 52 verbunden, die bevorzugt aus Gußaluminium besteht. Die Berühungsflächen der Wärmesenke 52 und des Reflektors 42 können bevorzugt mit einem leicht flachen Bereich zugerichtet sein, um einen besseren Wärmekontakt herzustellen.
Die Rückseite des Glasreflektors ist nahe am Körper der Wärmesenke angeordnet. Der größte Teil der auf den Reflektor gerichteten Wärmestrahlen passiert den Film und das Glassubstrat des Reflektors 42 und trifft auf die Wärmesenke 52, welche die Wärmestrahlen als Wärme absorbiert. Ein kleinerer Betrag der Wärmestrahlen wird vom Glassubstrat des Reflektors 42 absorbiert und durch Konvektion durch die Belüftungslöcher und durch Strahlung auf die Wärmesenke 52 zerstreut.
Die Wärmesenke 52 enthält eine Vielzahl von Rippen 57, die in ihrem hinteren Teil gebildet sind, wodurch eine vergrößerte Oberfläche erzeugt wird, um Wärme davon abzustrahlen und eine verstärkte freie Konvektion zu ermöglichen. Die vorstehenden Rippen 57 sind vertikal ausgerichtet, so daß heiße Luft frei zwischen den Rippen nach oben strömen kann, weshalb die Rippen selbst die freie Konvektion nicht behindern. Der Fuß der Lampe 40 ist mit einem Sockel verbunden, der in einer in der Wärmesenke 52 gebildeten Höhlung befestigt ist. Auf dem Ende der Wärmesenke 52 ist eine Endkappe 58 angebracht, die als eine Lichtsperre dient. Eine Höhlung zwischen der Wärmesenke 52 und der Endkappe 58 liefert Raum, durch den heiße Luft aus der Umgebung der Lampe 40 entweichen kann. Die Höhlung wirkt wie ein Abzug, um den Lampensockel zu kühlen, wenn das Lampengehäuse genau nach unten zeigt. Die Wärmesenke 52, die Lampe 40 und der Reflektor 42 können an einem Ende des Lampengehäuses 48 angeordnet sein. Der Lichtstrahl wird durch eine Austrittsöffnung am anderen Ende des Lampengehäuses 48 geleitet.
Der größte Teil der von der Lampe 40 erzeugten Wärme durchläuft die Kaltspiegelbeschichtung des Reflektors 42 und wird durch Strahlung und Konvektion über das Glassubstrat des Reflektors und die Wärmesenke 52 zerstreut. Der sichtbare und kühlere Anteil des Strahls wird aus dem Gehäuse 48 heraus projiziert, um Darbieter oder die Bühne zu beleuchten. Da der Reflektor 42 und die Wärmesenke 52 den größten Teil der Wärme beseitigen, sind die optischen Elemente und andere im Strahlweg angeordnete Systembestandteile vor übermäßiger Wärmebeanspruchung geschützt.
Figur 13 zeigt das Lampengehäuse 48, wobei die Deckel 156, 158 entfernt sind, um die Filterbetätigungsmechanismen bloßzulegen. Diese werden durch Motoren 122 angetrieben, die mit gerippten Wärmesenken 125 zusammengefügt sind und in einer nichtmetallischen geformten Motorhalterung 124 installiert sind, die bevorzugt aus einem Verbundmaterial mit niedriger Wärmeleitfähigkeit besteht. In der bevorzugten Ausführungsform wird Ryton (eingetragene Marke) verwendet. Die Motorhalterung 124 ist wiederum auf einer Metallplatte 144 installiert, die eine kurze Strecke von der zylindrischen Trennwand 10 entfernt aufgehängt ist. Die Metallplatte 144 wirkt als Abschirmung gegen Wärmeabstrahlung von der Trennwand 10. Somit ist der Motor gegen Ausfall infolge von übermäßigem Wärmestau innerhalb des Motorgehäuses geschützt, (1) durch die Wärmeabschirm-Metallplatte 144, die Wärmestrahlung und Konvektion von der Trennwand 10 abhält, (2) durch die wärmeisolierende Motorhalterung 124, die Wärmeleitung widersteht, und (3) durch die gerippte Wärmesenke 125, die tendenziell Wärme zerstreut, die durch einen elektrischen Strom erzeugt wird, der durch die Motorwicklungen fließt.
Unter nochmaliger Bezugnahme auf Figur 12 erinnert man sich, daß die Glas-Farbfilter 20 mittels zentraler Metall-Filterträger 102, äußerer Metall-Filterträger 100 und Kunststoffhülsen 70 innerhalb der Trennwand 10 festgehalten werden. Die zentralen Metall-Filterträger 102 werden mittels eines Nabenaufbaus 139 gehalten, der allgemein entlang einer Längsachse des Lampengehäuses und im direkten Weg des Lichtstrahls angeordnet ist. Die zentralen Metall-Filterträger 102 sind aus einem Material, das gegen Verformung durch Wärme beständig ist. Die äußeren Metall-Filterträger 100 werden durch Trägerhalter 132 gehalten, die an der Außenseite der Trennwand 10 befestigt sind. Die Trägerhalter enthalten Rippen 133, die von der Trennwand 10 absorbierte Wärme abstrahlen.
Quer über der Austrittsöffnung des Lampengehäuses 48 ist eine hitzebeständige Glaslinse 54 angeordnet, die von einem Frontring 148 gehalten wird. Eine Vielzahl von Belüftungslöchern 150, die im Frontring gebildet sind, lassen Luft durch den Ring hindurchtreten. Im Vorderteil der Trennwand 10 gebildete Belüftungslöcher lassen Luft durch die Trennwand 10 hindurchtreten. Lichtsperren 156, 158, die an der zylindrischen Trennwand angebracht sind, halten Streulichtstrahlen aus dem Strahl auf. Ein Wärmeabweiser 155 hält Wärmestrahlung und Konvektion von der Wärmesenke 52 zu den Motoren auf. Um die Trennwand 10 herum passende Metalldeckel umschließen die Motoren und Filterbetätigungsmechanismen und bilden eine Luftkammer, welche die zylindrische Trennwand umgibt. In den Deckeln gebildete Belüftungslöcher 160 lassen Luft durch die Deckel hindurchtreten. Im Deckel 158 ist ein Buckel 162 gebildet, um die Motoren 122 aufzunehmen, die in den wärmeisolierenden Motorhalterungen 124 eingebaut sind. In dem Buckel gebildete Belüftungslöcher 163 lassen Luft durch den Buckel hindurchtreten. Die Metallplatten 144, welche die Motorhalterungen tragen, bilden eine Luftkammer unter dem Buckel, der von der Luftkammer in der Umgebung der zylindrischen Trennwand 1 getrennt ist. Heiße Luft in der Umgebung der Trennwand wird davon abgehalten, sich mit Luft in der Umgebung der Filterbetätigungsmotoren 122 zu vermischen. Das Lampengehäuse 48 wird durch Konvektion gekühlt, wenn heiße Luft durch einige der Belüftungslöcher entweicht, während durch andere Belüftungslöcher vergleichsweise kühlere Luft eingesaugt wird.
Das Lampengehäuse 48 ist innerhalb des motorisierten Jochaufbaus 165 aufgehängt, der von wärmeisolierenden Kunststoff-Schwenkachsen 164 gehalten wird. Der Jochaufbau 165 schließt Motormechanismen 166, 168 (siehe Figuren 15 und 16) zur Ferneinstellung der Position des Lampengehäuses in bezug auf Azimut und Höhe ein. Im Jochaufbau kann außerdem Steuerelektronik 170 eingeschlossen sein, die auf ein eingegebenes Steuersignal reagiert. Die Elektronik enthält Motortreiberschaltungen zum Betätigen der Motoren des Positionseinstellmechanismus und des Filterbetätigungsmechanismus. Zwischen das Lampengehäuse und den Jochaufbau gelegte Metallplatten 171, 172 und 173 sind an einem Joch-Querglied 174 und an jeden der beiden Joch-Schenkel 175, 176 befestigt und dienen als Wärmeabschirmungen, die den Jochaufbau vor aus dem Lampengehäuse 48 austretender heißer Luft und Wärmestrahlung schützen. Durch die Wirkung der Metallplatten 171, 172 und 173 sind die Positionseinstellmotoren und elektronischen Steuerschaltungen vor Ausfall infolge übermäßigen Wärmestaus innerhalb des Jochaufbaus 165 geschützt.
Die verschiedenen hier offenbarten Wärmemanagement-Merkmale sind so ausgelegt, daß sie in jeder Orientierung des Lampengehäuses arbeiten, da ein Hauptmerkmal des Beleuchtungsinstrumentes seine Fähigkeit ist, das Lampengehäuse in die verschiedensten Orientierungen schwenken oder kippen zu können.
Obwohl mehrere Ausführungsformen der Erfindung in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der vorhergehenden detaillierten Beschreibung beschrieben wurden, ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann zahlreiche Neuanordnungen, Modifikationen und Ersetzungen von Teilen und Elementen erfahren, ohne die Erfindung zu verlassen, wie in den nachfolgenden Patentansprüchen angegeben.

Claims

1. Beleuchtungsinstrument mit veränderlichen Parametern, mit einer Lichtquelle (40) zur Erzeugung von Licht, das einen sichtbaren Anteil und einen infraroten Anteil aufweist, einem Gehäuse (48), das einen Rahmen (10) und ein erstes und ein zweites Ende aufweist, zum Einschließen der Lichtquelle in der Nähe des ersten Endes, einem Reflektor (42), der in der Nähe der Lichtquelle (40) angeordnet ist, zum Reflektieren eines Teils der Energie und zur Erzeugung eines auf das zweite Ende zu gerichteten Lichtstrahls, einem im Weg des Strahls an dem Rahmen (10) angebrachten Mechanismus mit beweglichen Farbfiltern, zum Verändern der Farbe des Strahls, und wenigstens einem Motor (122) zum Antreiben des Farbfiltermechanismus, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (42) einen Kaltspiegelfilm enthält, der imstande ist, den sichtbaren Anteil des Lichtes zu reflektieren und den infraroten Anteil des Lichtes durchzulassen, und gekennzeichnet durch eine Wärmesenke (52), die in der Nähe des Reflektors (42) angeordnet ist, zum Zerstreuen von Wärme aus dem infraroten Anteil, die auf den Reflektor (42) übertragen wird, und durch eine wärmeisolierende Motorhalterung (124) mit geringer Wärmeleitfähigkeit, mit der der Motor (122) an dem Rahmen (10) angebracht ist.

2. Beleuchtungsinstrument gemäß Anspruch 1, das Belüftungslöcher (150) in dem Gehäuse (48) und dem Rahmen (10) enthält, um einen Luftstrom durch den Rahmen (10) und das Gehäuse (48) zu ermöglichen.

3. Beleuchtungsinstrument gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmesenke (52) Rippen (57) außen am Rahmen enthält.

4. Motorisiertes Beleuchtungsinstrument, mit einem Gehäuse (48) zum Einschließen einer Lichtquelle (40) in einer Umgebung mit freier Luftströmung, einer Reflektoreinrichtung (42) zum Reflektieren von Licht aus der Lichtquelle (40), um einen Lichtstrahl zu erzeugen, einer Einrichtung zum wahlweisen Modifizieren des Strahls, die eine im Weg des Strahls angeordnete Einrichtung mit beweglichen Farbfiltern zum Verändern der Farbe des Strahls enthält, einer Motoreinrichtung (122) zum Antreiben der Farbfiltereinrichtung und einer Einrichtung zum Zerstreuen der von der Motoreinrichtung erzeugten Wärme, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (42) eine Einrichtung zum Durchlassen von Wärmestrahlen aus der Lichtquelle (40) und eine Einrichtung (52) zum Zerstreuen von Wärme von dem Reflektor (42) und der Lichtquelle (40) enthält und gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Trennen der Luftströmungs-Umgebung, welche die Motoreinrichtung (122) umgibt, von der Luftströmungs-Umgebung, die den Lichtstrahl umgibt.

5. Beleuchtungsinstrument gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin ein an dem Gehäuse (48) befestigtes Joch (165) enthält, das Motoren (166, 168) zum Schwenken und Kippen des Gehäuses (48) aufweist.

6. Beleuchtungsinstrument gemäß 5, das weiterhin eine Einrichtung für eine Wärmeabschirmung des Jochs (165) von dem Gehäuse (48) enthält.

7. Beleuchtungsinstrument gemäß 5 oder 6, das weiterhin Elektronik (170) zum Empfang eines Fernsteuer-Eingangssignals und zum Steuern der Motoren (166, 168) in dem Joch (165) und dem Gehäuse (48) enthält.

8. Beleuchtungsinstrument gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin mehrere Lichtsperren (156, 158) enthält, die an dem Rahmen (10) angebracht sind, zum Aufhalten von Streulicht aus dem Strahl.

9. Beleuchtungsinstrument gemäß Anspruch 1, das weiterhin eine Wärmeabschirmplatte (144), welche die Motorhalterung (124) trägt, und eine mit Rippen versehene Wärmesenke (125) enthält, die mit dem Motor (122) verbunden ist.

10. Verfahren zum Zerstreuen von in einem Beleuchtungsinstrument erzeugter Wärme, ohne Zwangs-Luftkühlungstechniken zu verwenden, wobei das Beleuchtungsinstrument eine starke Lichtquelle (40), die Licht mit einem sichtbaren Anteil und einem infraroten Anteil erzeugen kann, einen Reflektor (42) mit einem Kaltspiegelfilm und einem wärmeleitenden Körper, wobei der Reflektor in der Nähe der Lichtquelle angeordnet und imstande ist, aus dem sichtbaren Anteil einen Lichtstrahl zu erzeugen, wenigstens einen Farbwechselmotor (122), der mit einem im Strahl angebrachten Farbfiltermechanismus verbunden ist, und ein belüftetes Gehäuse (48) enthält, das die Lichtquelle und den Reflektor in einer ersten Umgebung mit freier Luftströmung trägt und einschließt und den Motor (122) in einer zweiten Umgebung mit freier Luftströmung trägt und einschließt, und wobei das Verfahren folgendes umfaßt: Reflektieren des sichtbaren Anteils von dem Reflektor, um einen Lichtstrahl zu erzeugen, Durchlassen des infraroten Anteils durch den Kaltspiegelfilm nach dem Reflektorkörper, Leiten von im Reflektorkörper erzeugter Wärme nach einer ersten Wärmesenke (52), die sich außen am Gehäuse angeordnet erstreckt, Zerstreuen der im Reflektorkörper erzeugten Wärme in die Atmosphäre mittels der Wärmesenke, ohne Zwangs-Luftkühlungstechniken zu verwenden, Leiten der im Motor erzeugten Wärme nach einer zweiten Wärmesenke, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, Zerstreuen der im Motor (122) erzeugten Wärme in die zweite Umgebung mit freier Luftströmung und Zerstreuen der im Motor erzeugten Wärme aus der zweiten Umgebung mit freier Luftströmung in die Atmosphäre, ohne Zwangs-Luftkühlungstechniken zu verwenden, wodurch die zweite Umgebung mit freier Luftströmung im wesentlichen unbeeinflußt von der in der ersten Umgebung mit freier Luftströmung und in dem Reflektorkörper erzeugten Wärme gehalten wird.