Amateurfilm-Forum

Im Folgenden Beitrag möchte ich euch einen kleinen Überblick über verschiedene Arten und Bauformen von Leuchtmitteln geben. Beim Film begegnen uns ja die verschiedensten Lampentypen mit verschiedenen Charakteristika und Einsatzbereichen.
Folgendes werde ich Euch kurz vorstellen:
- Festkörperlampen (zB. Halogen)
- Gasentladungslampen (zB. HMI)
- Fluoreszenz - Lechtstofflampen als Unterform der Gasentladungslampen
- LED


--> Als letztes verweise ich noch auf einen 2.Leitfaden-Beitrag den ich noch erstelle, der sich dann noch mal mit verschiedenen Scheinwerfertypen beschäftigt.


Leuchtmittel / Lampen


Klassifizierungen


Lampen bzw. Leuchtmittel werden in erster Linie danach klassifiziert, wie sie das Licht, welches sie abgeben erzeugen. Entweder geschieht das, indem man einen Festkörper durch Elektrizität so stark erhitzt, dass man ihn zum Leuchten bringt, oder es geschieht durch einen Lichtbogen, also einen Übergang von Elektronen, die ein Gasgemisch zum leuchten anregen. Die dritte Möglichkeit ist Elektrolumineszenz, dh. ein Halbleitermaterial wird durch elektrische Spannung zum leuchten angeregt.

Eine weitere recht verbreitete Klassifizierung ist die Unterscheidung der Lampentypen nach ihrer Lichtfarbe - Farbtemperatur. Dies ist im Bezug auf Filmscheinwerfer durchaus sinnvoll, aber in einigen Fällen (insbesondere bei Gasentladungslampen) nicht ganz korrekt. Man unterscheidet hier gern zwischen Kunst- und Tageslicht.

Auf das Leuchtmittel direkt bezogen unterscheidet man nach den Merkmalen der Leistung, der Spannung (nicht alle Lampen arbeiten mit 230V) und dem Sockel (dh. wie ich die Lampe im Scheinwerfer montiere).



gängige Lampensockel
(Bildquelle: replacedirect.de)


wichtige Kenngrößen


Wenn man sich über Leuchtmittel unterhält, dann gibt es ein paar wichtige physikalische Größen zum sinnvollen Vergleich von Leuchtmitteln. Die Wohl bekannteste Größe ist dabei die elektrische Leistung in Watt, die sich aus den 2 Größen Spannung (in Volt) und Stromstärke (in Ampere) zusammensetzt.
Weitere wichtige Größen, die uns bei Leuchtmitteln immer wieder begegnen sind:
- der Lichtstrom in Lumen (lm) - dieser gibt an, wieviel Licht eine Quelle in alle Richtungen abstrahlt
- die Lichtausbeute in lm/W - der erzeugte Lichtstrom im Verhältnis zur aufgewendeten Leistung




Festkörperlampen


Eine der wohl bekanntesten und gebräuchlichsten Art von Leuchtmitteln sind die Festkörperlampen. Dazu zählt im Prinzip alles, was Glühwendel hat.

1000W Halogenbrenner - 21000lm -------klassische Allgebrauchslampe - 40W - 415lm --------.----
(Bildquelle: thomann.de) -------------- (Bildquelle: amazon.de) ------------------------------







1000W Halogen Stabbrenner
(Bildquelle: thomann.de)


Die Festkörperlampe - oft auch als Glühbirne bezeichnet - ist ein sog. Temperaturstrahler.
Das Funktionsprinzip ist einfach - durch einen Wolframwendel, den Glühdraht, wird Strom geschickt, der sich dadurch auf Temperaturen von ca. 3000°C erhitzt und dadurch beginnt zu leuchten. Die Theorie besagt - je höher die Temperatur des Wendels, desto größer die Lichtausbeute und desto höher die Farbtemperatur des Lichtes. In der Praxis ist diesem System aber allein durch den Schmelzpunkt des Wolframs (ca. 3400°C) eine Grenze gesetzt.
Festkörperlampen geben ein kontinuierliches Lichtspekrtum ab und haben im Vergleich zu allen anderen Leuchtmitteln die beste Farbwiedergabe - mit einem Index von 99/100.
Dafür liegen die Schwächen in der Lichtausbeute - nur ca. 5% der aufgebrachten Energie wird in Licht gewandelt, der Rest geht als Wärme verloren. Ebenso haben die Lampe eine sehr kurze Lebensdauer.
Um diesen Lampentyp effektiver zu machen, verwenden Brenner für Theater- & Filmscheinwerfer komplizierte Wendelanordnungen. Wie man oben auf dem ersten Foto sieht, werden die Wendel nebeneinander und teilweise sogar in zwei Ebenen hintereinander angeordnet. Damit lässt sich das Licht besser in Linsen und Reflektoren im Scheinwerfer lenken. Im Gegensatz dazu verwendet man bei Stabbrennern, die für den Einsatz in Flutern gedacht sind nur einen einzigen, langen Wendel, da hier eine gleichmäßige, flächige Ausleuchtung das Ziel ist.


Zum Unterschied zwischen den sog. Allgebrauchslampen und den Halogenlampen.
Die klassische Allgebrauchslampe ist nur ein Glühwendel, der in einem - mit Gas gefüllten Glaskolben untergebracht ist. Das Gas dient dazu den Wendel vor Oxidation zu schützen und verhindert so, dass sich Wolframpartikel, die beim Brennen verdampfen an den Glaswänden absetzen und den Kolben schwärzen.
Halogenbrenner sind mit einem Gas gefüllt, dass Bestandteile von Brom, Iod und Fluor enthält. Damit erreicht man eine höhere Lichtausbeute und eine verlängerte Lebensdauer, sowie eine konstante Farbtemperatur. Der Kolben besteht nicht aus gewöhnlichem Glas, sondern aus wesentlich härterem Hart- oder Quarzglas, da im inneren des Brenners ein höherer Druck herrscht.


Festkörperlampen lassen sich problemlos dimmen.


Eine Sonderbauform der Halogener sind die PAR-Lampen. Dabei handelt es sich nur um eine besondere Bauform, der sog. Preßkolbenlampe. Interessant bei dieser Lampe ist, dass hier direkt im Leuchtmittel ein Parabolspiegel und eine Linse integriert ist. Die Linse erzeugt die entsprechende Streuung des Lichtes, je nach dem, wie spotig oder geflutet man das Licht braucht.




300W PAR56 Brenner - NarrowSpot
(Bildquelle: thomann.de)


Was bedeutet das für die Praxis?


Halogenlampen sind besonders für den Studiobetrieb geeignet und sehr vielfältig einsetzbar.
Sie sind im Vergleich wenig effizient und erzeugen vergleichsweise relativ wenig Licht - ca. 20 - 25 lm/W.
Dafür sind sie sehr günstig und sehr einfach in der Bedienung. Sie benötigen keine Vorschaltgeräte.
Sie sind stufenlos dimmbar, was aber zu einer Verschiebung der Farbtemperatur ohne Farbstiche führt.
Sie erzeugen eine Farbtemperatur von ca. 3200K - dem klassischen Kunstlicht.


Im Filmbereich findet man die Halogenlampe in Größenordnungen bis zu 24KW. Sie ist weit verbreitet, besonders in den sog. Stufenlinsenscheinwerfern, aber auch in Practicals oder Flutern.




Hochdruck - Gasentladungslampen


Die wahrscheinlich bekanntesten Vertreter dieser Gattung sind die HMI's, aber es gibt da noch einige andere Lampen, die unter diese Rubrik fallen.


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575W Halogen-Metalldampflampe - 49000lm -----1200W Halogen-Metalldampflampe in Stabform - 109000lm
(Bildquelle: ltt-versand.de)---------------------- (Bildquelle: ltt-versand.de)


Die Gasentladungslampe arbeitet nach einen komplett anderen Prinzip, als die zuvor beschriebene Festkörperlampe. In einem Glaskolben befindet sich ein Gasgemisch und zwei Elektroden. Das Gemisch besteht aus einer Mischung aus verschiedenen Stoffen, darunter idR. auch Quecksilber, Natrium, Halogene und seltene Erden. Über die beiden Elektroden wird wird Strom geschickt, der das Gas zum Leuchten anregt. So entsteht ein Lichtbogen. Dabei hat jedes Element seinen eigenen Spektralbereich, in dem es Licht abgibt. Natrium zB. gibt ein stark gelbes Licht ab, Quecksilber ein weiß-blaues. Somit entsteht ein Spektrum mit starken Linien, welches aber dennoch alle Wellenlängen des sichtbaren Lichtes enthält, wodurch ebenfalls eine sehr gute Farbwiedergabe erreicht wird - etwa 95/100 (HMI).
Ein Problem des Entladungslampen ist, dass ein sehr großer Anteil UV-Licht abgegeben wird. Daher ist es höchst gefährlich die Lampen ohne entsprechenden Schutz zu betreiben.


Die Entladungslampe arbeitet im Gegensatz zur Halogenlampe nicht mit den 230V Netzspannung. Um den Lichtbogen in der Lampe zu erzeugen sind Hochspannungen von bis zu 10KV nötig - die sog. Zündspannungen, danach arbeiten die Brenner nur noch mit Spannungen von 95V - 100V. Daher ist der Betrieb nur mit entsprechenden Vorschaltgeräten möglich. Auch deswegen, weil bei laufendem Betrieb die Spannung begrenzt werden muss.
Dem Zünden einer Entladungslampe folgt das Hochfahren der Lampe. Dieser Vorgang dauert idR. einige Minuten. In dieser Zeit hat die Lampe noch nicht die volle Lichtleistung und es treten meist Farbverschiebungen auf.
Ein Problem der Entladungslampen kann sein, dass sie nicht heiß wiederzündbar sind, wenn sie ausgeschaltet wurden. Um den hohen Druck und den großen Wiederstand zu überbrücken müssen die Lampen zT. erst abkühlen oder es sind noch wesentlich höhere Zündspannungen nötig - zwischen 20KV bis 70KV.


Der Betrieb von Entladungslampen erfordert auch ein genaues Wissen über die tatsächliche Leistung des Scheinwerfers, da die angegebene Leistung der Lampe durch Blindleistungen im System dazu führt, dass die Lampen in Summe einen wesentlich höheren Stromverbrauch haben als ihre Bezeichnung vermuten lässt.


Die Gattung der Entladungslampen wird in verschiedene Untergattungen aufgeteilt. Hier spielt der Druck im Leuchtmittel und die verwendeten Elemente eine Rolle. In den Brennern der Hochdruck-Entladungslampen herrschen zT. extrem hohe Drücke von bis zu 35bar.




Was bedeutet das für die Praxis?


Entladungslampen sind besonders für den Einsatz am Set geeignet, wo man starkes Licht bzw. hohe Leistungen braucht.
Die Lampen sind sehr effektiv und sind wesentlich bei vergleichbarer Leistung wesentlich heller als Halogen - ca. 95lm/W.
Die Lampen sind sehr teuer. Der Betrieb ist nur mit Vorschaltgerät möglich.
Die Lampen erzeugen gefährliches UV-Licht und können explodieren. Somit sind entsprechende Sicherungsmaßnahmen nötig.
Die Farbtemperatur liegt idR. bei 5600K-6200K (HMI o.ä.).
Ein Dimmen ist nur in gewissem Maße bis ca. 50% möglich. Dabei verschiebt sich die Lampe in den Grün oder Magentabereich.
Entladungslampen können zu Flickereffekten führen.


Die Hochdruckentladungslampen sind die wohl am meist verbreitetsten Lampen im Filmbereich. Man findet sie in den klassischen Leistungen 575W / 800W / 1200W / 1800W / 2500W / 4000W / 6000W / 12000W und 18000W. Der Einsatz findet idR. in Stufenlinsen, PAR-Scheinwerfern oder Max-Scheinwerfern statt.




Leuchtstoffröhren


Eine Unterform der Entladungslampen sind die Fluoreszenzlampen bzw. Leuchtstoffröhren.






15W Leuchtstoffröhre - Lichtfarbe Tageslicht
(Bildquelle: ltt-versand.de)


Die Leuchtstoffröhre ist eine sog. Langbogenlampe. Ein Glaszylinder ist dabei mit Quecksilberdampf und etwas Neon / Argon gefüllt, die das Zündverhalten verbessern. Mit zwei Elektroden wird Über Strom der Quecksilberdampf zum aussenden von UV-Strahlung angeregt. Eine Leuchtschicht auf der Außenwand der Glaszylinders wandelt die unsichtbare UV-Strahlung in sichtbares Licht um. Je nach Zusammensetzung der Leuchtschicht lassen sich damit unterschiedliche Lichtfarben erzeugen. Dabei unterscheidet man zwischen Warmweiß, Kaltweiß und Weiß. Beim Einsatz von Leuchtstoffröhren geringerer Qualität kommt es oft zu Farbstichen im grünen oder magenta-Bereich. Somit verwendet man beim Film hochwertige Leuchtstoffröhren mit guter Farbwiedergabegalität und genormter Farbtemperatur.


Leuchtstoffröhren arbeiten mit Netzfrequenz überlagert von einer 100Hz-Frequenz. Somit sind die Röhren anfällig für Flicken.


Zum Starten der Leuchtstoffröhre ist wie auch bei Hochdruckentladungslampen eine Zündspannung nötig. Diese liegt bei mehreren 100V bis zu 1KV.


Im Filmbereich werden Leuchtstoffröhren mit Vorschaltgeräten betrieben, die nicht nur für das Starten der Röhren sorgen, sondern auch ein Dimmen der Röhren von 1% bis 100% - sowie einen Flickerfreien Einsatz ermöglichen.


Was bedeutet das für die Praxis?



Leuchtstoffröhren eignen sich ausschließlich und sehr gut als Flächenleuchten - zB. Aufhellungen.
Vorteilhaft ist, dass Leuchtstoffröhren beim Einsatz kaum Wärme produzieren.
Hochwertige farbechte Röhren für den Einsatz beim Film sind etwas teurer. Es ist auch hier der Einsatz mit Vorschaltet nötig.
Die Farbtemperaturen liegen entweder bei 3200K oder bei 5600k - 6200K.
Billige Leuchtstoffröhren haben idR. starke Farbstiche und Flickern.


Die wohl bekanntesten und meist verbreitetsten Leuchtstoffröhrensysteme am Set sind die KinoFlos. Diese gibt es als System mit 4 / 2 und 1 Röhre in kurzer und langer Version. Die Röhren der langen KinoFlo haben jeweils seine Leistung von 80W.




LED


Die LED hat sich inzwischen auch im Filmbereich durchgesetzt.




3 verschieden große ARRI Skypanel - LED Flächen
(Bildquelle: cinemarket.com.co)


Die LED erzeugt ihr Licht, indem ein Halbleitermaterial durch elektrische Spannung zum Leuchten gebracht wird. Dabei wird nahezu die komplette Energie in sichtbares Licht umgesetzt. Die LED erzeugt Licht in nur einem Farbton. Durch das Mischen des Grundstoffes Gallium mit Phosphor oder Stickstoff kann die Farbe der LED bestimmt werden.
Die LED ist extrem robust und hat eine sehr lange Lebensdauer. Weitere Vorteile sind, dass man durch die Verwendung von den 3 Grundfarben Rot Grün und Blau nahezu alle Farben mischen kann, die man benötigt. Der Wirkungsgrad ist sehr gut und die LED hat eine sehr hohe Lichtausbeute von um die 100lm/W.
Die Probleme in der Entwicklung von LED-Scheinwerfern / Leuchtmitteln liegen jedoch dabei, dass die LED zwar kaum, aber eben dennoch Wärme produziert und diese sich negativ auf die Leuchtstärke der LED auswirkt. So führt das dazu, dass besonders Rote und Gelbe LED's beim Erwärmen bis zu 50% an Leuchtkraft verlieren. Ein weiteres großes Problem ist, dass es bisher kaum LED's Scheinwerfer gibt, die Farben anständig wiedergeben können, was mit dem Linienspektrum der LED zusammenhängt.


Carpetlight CL42 - eine LED Lichtmatte
(Bildquelle: cine-mobil.de)

Was bedeutet das für die Praxis?



Die LED hat sich in den letzten Jahren vor allem als Flächenlicht in den Filmbereich ausgebreitet. Nachdem LED's lange große Probleme durch Farbqualität und Lichtquantität hatten, war der Siegeszug insbesondere durch die Skypanels besiegelt. Aber auch andere Hersteller lieferten brauchbare Modelle größerer Flächenleuchten. Im Theater und im Studioeinsatz haben sich auch andere Scheinwerfertypen auf LED Basis durchgesetzt. Besonders zu erwähnen sind die Lichtteppiche, die immer größere Verbreitung finden und für schwierige, enge Situationen hervorragend sind.
Vorteile sind bei hochwertigen LED's eine große Lichtausbeute und eine stufenlose Regelung aller möglichen Farben.
Nachteile - hochwertige leistungsstarke LED's sind sehr teuer.
Minderwertige LED's geben Farben sehr schlecht wieder.




Ich hoffe, dass ich in den Dschungel der Leuchtmittel ein wenig Licht bringen konnte. Das Ganze war sehr theoretisch, aber um ein bisschen zu verstehen, was die Unterschiede sind ist es natürlich gut zu wissen, wie die Teile arbeiten.
Wer Fragen zu dem Ganzen hat oder wer noch etwas genauer wissen will, der soll gern Fragen!


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Nur noch als kleine Quellenangabe: Meine Ausführungen fußen zu großen Teilen auf dem "Handbuch der Lichttechnik" und zum anderen großen Teil auf eigenen praktischen Erfahrungen.