Scheinwerfer

Flutlicht

Der Scheinwerfer ist eine Leuchte, in der das durch ein Leuchtmittel (z. B. Glühlampe, Gasentladungslampe, Bogenlampe, Leuchtdiode) erzeugte Licht durch scharfe Bündelung der Lichtstrahlen (Reflexion oder Brechung) in eine Richtung gelenkt wird.

Ein durch Scheinwerfer angestrahltes Objekt wird hervorgehoben. Dies ist in der Regel erwünscht (z. B. in der Bühnentechnik).

Die große Wärmeentwicklung muss konstruktiv berücksichtigt werden.

Aufbau und Funktion

Scheinwerfer bestehen aus einer Lichtquelle (Lampe, Leuchtmittel), einem Reflektor, einer meist transparenten Glasscheibe (als Schutz und evtl. als Diffusor) sowie (selten) optischen Linsen. Diese Elemente befinden sich in einem Gehäuse, das oft auch beweglich ist. Das Licht wird vom Reflektor gebündelt und tritt nach vorne, je nach Stellung, Form und Kombination der Linsen, gestreut oder gebündelt aus. Das Glas oder eventuell Farbfilter sind die letzten Glieder im Strahlengang.

Der Reflektor kann ein Kugelkalotten- oder ein Parabolspiegel sein, je nachdem, ob er allein oder zusammen mit einer Kondensorlinse die Bündelung bewirkt. Der Reflektor kann massiv metallisch, oberflächenverspiegelt oder rückflächenverspiegelt (Manginspiegel) sein. Die Spiegelschicht kann ein Metall (meist Aluminium) oder ein Interferenzspiegel (Dichroitischer Spiegel, z. B. bei Kaltlichtspiegellampen) sein.

Das austretende Licht kann durch vorgesetzte Farbglas-Filter oder durch dichroitische Reflektoren oder Filter gefärbt werden. Auch das Leuchtmittel selbst kann farbig oder mit Farbfiltern versehen sein. Scheinwerfer können mit Wärmeschutzfiltern versehen sein, um die Erwärmung der beleuchteten Objekte zu verringern.

Scheinwerfer werden an Fahrzeugen, auf Bühnen, bei Film-/Fotoaufnahmen, zur Architektur- und Veranstaltungsbeleuchtung etc. eingesetzt.

Scheinwerfertypen

Strahlengang im Scheinwerfer mit Plankonvex-Linse. Fokus-Veränderung durch Verschieben der Lichtquelle

• Flutlichtstrahler – meist ein Parabol-Rinnenspiegel mit gestreckter Lichtquelle, zum Beispiel einer stabförmigen Halogen-Glühlampe, einer Hochdruck-Gasentladungslampe mit langem Lichtbogen (Langbogenlampe); er strahlt das Licht breit ab. Flutlichtstrahler haben eine sehr hohe Lichtleistung und dienen zur Ausleuchtung großer Flächen (z. B. Sportstadien, Bahnhofsgelände, Häfen).

Eine Fresnellinse (1) ist eine abgestufte Plankonvexlinse (2)

• Spiegel-Scheinwerfer – Lichtquelle ist im Brennpunkt eines Parabolspiegels, ggf. mit veränderbarem Abstand. Leuchtmittel: Glühlampe oder Kurzbogen-Gasentladungslampe (Xenon-Höchstdrucklampe, Halogen-Metalldampflampe)
• Linsen-Scheinwerfer (Projektionsscheinwerfer, Plankonvex- bzw. PC-Scheinwerfer) – Lichtquelle (Arten wie vor) ist nahe dem Mittelpunkt eines Kugelspiegels, davor ist eine Plankonvexlinse, die die Lichtquelle und ihr Spiegelbild im Unendlichen abbildet. Oft lässt sich der Austrittswinkel des Lichts durch den Abstand zwischen Lichtquelle und Linse verändern.
  • Scheinwerfer mit Stufen- bzw. Fresnellinse (nach dem Erfinder der Linse Augustin Jean Fresnel), auch Fresnellinsenscheinwerfer: Bei großen Modellen würde die Dicke der Linse in der Mitte zu groß werden und das Glas wäre zu schwer und würde leicht springen. Daher stuft man die konvexe Krümmung in mehreren konzentrischen Ringen ab.
  • Profil-Scheinwerfer – Projektionsscheinwerfer mit einer Zwischenabbildung im Inneren des Scheinwerfers (Kombination von Linsen und Blende), deren veränderbarer Abstand zur Lichtquelle und zueinander den Austrittswinkel des Lichts verändert. Auf die im Apparat liegende Abbildungsebene scharfgestellt, kann dort mit Metallschiebern, Irisblenden oder Motiv-Blenden (Gobos) der Lichtaustritt exakt beschnitten werden.
• LHGL-Wanne (Leuchtstoff-Hintergrundleuchte): Mit verschiedenfarbigen Leuchtstoffröhren arbeitender Breitstrahler für flächenhafte farbvariable Beleuchtung.
• LED-Scheinwerfer: Mit einer Vielzahl einzelner Leuchtdioden arbeitender Scheinwerfer. Die verwendeten Leuchtdioden besitzen je selbst eine Sammellinse. Die Scheinwerfer sind ein-, mehrfarbig oder weiß. Die Bündelung hängt von den verwendeten Leuchtdioden ab (min. etwa 6°) und kann nicht verändert werden.

Verwendung

Fahrzeuge, Flugzeuge

→ Hauptartikel: Fahrzeugscheinwerfer

Scheinwerfer an Fahrzeugen (Frontscheinwerfer) und Flugzeugen (Landescheinwerfer) dienen der Verkehrssicherheit durch die Sichtbarmachung des Fahr- bzw. Flugzeuges und der Ausleuchtung des Fahrweges beim Fahren bzw. der Landung bei Dunkelheit. Frontscheinwerfer an Kraftfahrzeugen sind Parabol-Spiegel-Scheinwerfer oder Projektionsscheinwerfer. Als Leuchtmittel kommen vorzugsweise Glühlampen zum Einsatz, da diese aufgrund ihres gelblichen Strahlungsspektrums eine bessere Durchdringung von Dunst und Nebel gewährleisten - die Streuung sinkt mit steigender Wellenlänge.

Militärische Anwendung von Scheinwerfern

Seit dem Ersten und besonders im Zweiten Weltkrieg wurden große, leistungsstarke Scheinwerfer mit Kohlebogenlampen verwendet. So z. B. in der Luftabwehr als Ergänzung der Flak, als Markierungen für Artillerie und als Suchscheinwerfer von Schiffen. Diese Scheinwerfer bestanden in den Standardausführungen aus einem 1,5 Meter („150er“) oder zwei Meter („200er“) durchmessenden Parabolspiegel, der innen hochreflektierend versilbert war und in seinem Fokus eine Bogenlampe aus zwei gepressten Wolfram-Kohlestäben trug. Der Parabolscheinwerfer war an seiner vorderen Öffnung mit hitzebeständigem Quarzglas in Form eines runden Deckels verschlossen und konnte zur Erneuerung der Kohlestäbe und Wartung aufgeklappt werden. Die Anordnungen benötigten eine hohe elektrische Leistung (ca. 12-15 Kilowatt), die von benzin- oder dieselbetriebenen Stromaggregaten oder von einem Generator an Bord eines den Scheinwerfer tragenden Lastkraftwagens mit dessen Fahrmotor erzeugt wurde.

Militärische Suchscheinwerfer

150-cm-Flakscheinwerfer 34 auf SdAnh104 (Sonderanhänger 104), Glasparabolspiegel 150 cm Durchmesser, Inverter Hochleistungslampe 1.000 Mill. cd, Stromaufnahme 200 A, Arbeitsspannung 78 V, Leuchtweite 10.000 m, Leuchthöhe 12.000 m; Luftwaffenmuseum der Bundeswehr; Berlin-Gatow

Der von den Flugabwehrkanone-Scheinwerfern erzeugte Lichtstrahl reichte je nach Wetterlage bis zu zwölf Kilometer hoch. Im Zweiten Weltkrieg versuchten die sechs- bis achtköpfigen Bedienungen der Scheinwerfer, den an der Spitze der feindlichen Bomber fliegenden „Scout“ („Pfadfinder“) zu blenden und ihm damit die Orientierung zu nehmen.

Mit dem Lichtstrahl der Scheinwerfer wurden außerdem im Verband fliegende feindliche Flugzeuge angeleuchtet, um der Flugabwehr ein gut sichtbares Ziel zu bieten.

Solche Kohlebogenlampen-Scheinwerfer waren bis mindestens 1978 auch in der Sowjetunion und den Staaten des Warschauer Pakts im Einsatz. Des Weiteren wurden derartige Scheinwerfer von den Grenztruppen der DDR eingesetzt. Ziel war es, bestimmte Seeräume abschreckend auszuleuchten. Der Einsatz dort ging bis mindestens 1984. Solche Scheinwerfer besaßen eine automatische Kohlestift-Nachstellvorrichtung, die mit einem Elektromotor und einem von einer Sammellinse beleuchteten Thermoschalter arbeitete.

Infrarot-Scheinwerfer

Infrarotscheinwerfer strahlen im Nahen Infrarot und dienen im Zusammenhang mit Nachtsichtgeräten bzw. Bildwandlern zur unsichtbaren Beleuchtung möglicher Ziele oder Angreifer.
Infrarotscheinwerfer sind wie konventionelle Scheinwerfer aufgebaut, verwenden eine Glühlampe als Leuchtmittel, besitzen jedoch Sperrfilter für den sichtbaren Strahlungsanteil der ohnehin vorwiegend im Infraroten strahlenden Glühlampe.
Kleine Infrarotscheinwerfer können auch mit Infrarot-Leuchtdioden realisiert werden, diese benötigen keine Filter und keinen Reflektor. Sie werden vorwiegend zur Objektüberwachung im Zusammenhang mit Infrarot-empfindlichen Überwachungskameras eingesetzt.

Scheinwerfer zur Signalübertragung

Insbesondere auf Schiffen gibt es Scheinwerfer mit Jalousie-Verschlüssen, die zur Signalübermittlung über große Entfernungen zwischen Schiffen verwendet werden, indem die Jalousien per Hand im Rhythmus von Morsezeichen geöffnet und geschlossen werden.

Kleine Glühlampen oder LED können elektrisch moduliert auch zur Sprachübertragung verwendet werden (Lichttelefon). Während des zweiten Weltkrieges gab es Versuche, mittels Lichtbogenlampen eine verschlüsselte Signalübertragung über große Entfernung zu realisieren. Dabei wurden bis zu fünf gleichzeitige Sprachkanäle erfolgreich getestet. Die Übertragungsstrecke war 18,2 km lang.

„Lichtdome“ zur Propaganda

Lichtdome beim Reichsparteitag der NSDAP, Nürnberg 1936

Zum ersten Mal wurden in der Zeit des Nationalsozialismus in Deutschland Scheinwerfer zu Propagandazwecken eingesetzt. Der damalige Bauminister Albert Speer (1905–1981) entwickelte eine eigene Technik für den „Baustoff Licht“, indem er Scheinwerferstrahlen zu so genannten Lichtdomen bündelte. Auf den Reichsparteitagen in Nürnberg wurden damit hunderttausende Anhänger Adolf Hitlers auf dem Zeppelinfeld in den Abendstunden in eine spektakuläre pseudosakrale Stimmung versetzt. Um die Lichtdome zu bilden, waren 152 motorisierte Flakscheinwerfer und 2.000 weitere feste Leuchtquellen mit einer Leistung von 3.100 kW eingesetzt. Die den NS-Geist beschwörenden Lichtorgien wurden in dem Dokumentarfilm „Triumph des Willens“ der damaligen Starregisseurin Leni Riefenstahl (1902–2003) propagandistisch und künstlerisch aufbereitet.

Bühnentechnik

Bühnenscheinwerfer (hier mit Laserlicht)

Scheinwerfer zur Bühnenbeleuchtung

In der Bühnen- und Showtechnik werden neben konventionellen Scheinwerfern auch Scheinwerfer mit variablen, fernsteuerbaren Farben, Abstrahlgeometrien, -richtungen und Intensitäten verwendet, die oft von einem Computer oder Steuerpult aus entsprechend den Regieanweisungen gesteuert werden. Motorbetriebene, bewegliche Scheinwerfer (Moving-Lights) gibt es mit zwei Techniken: Beim Moving Head bewegt sich der gesamte Scheinwerfer, beim Scanner lenken motorisierte Spiegel das Licht.

Die Scheinwerfer haben dazu motorbetriebene Schwenkachsen, Farbräder (kreisflächenförmige, drehbare Farbfilter mit unterschiedlichen Farbsegmenten), bewegliche Linsen und Spiegel sowie Blenden. Die Intensität wird mit Triacstellern gesteuert.

Zur Beleuchtung von Solisten gibt es Nachführungssysteme, die den Lichtkegel eines Scheinwerfers stets auf den Interpreten ausrichten, der hierzu z. B. einen Ultraschall-Sender trägt.

Auch Blitzlampen haben oft Reflektoren zur gerichteten Abstrahlung.

Siehe auch: PAR-Scheinwerfer, Theaterbeleuchtung, Veranstaltungstechnik

Film-/Fotoaufnahmen

Film-, Fernseh- und Fotostudios verfügen über Scheinwerfer. Hier dienen sie zur Verbesserung der Bildqualität. Es sind kürzere Belichtungszeiten oder kleinere Blenden verwendbar, sodass sich die Bewegungsunschärfe verringert und die Schärfentiefe erhöht.

Zusammen mit diffus reflektierenden Schirmen dienen sie zur besseren, weicheren Ausleuchtung insbesondere von Gesichtern.

In Fotostudios werden Blitzscheinwerfer verwendet, die eine konventionelle Lichtquelle und eine Blitzlampe enthalten, die beide die gleiche Abstrahlcharakteristik haben.

Scheinwerfer werden auch bei Außendrehs (Filmaufnahmen außerhalb von Gebäuden) verwendet, um die Ausleuchtung zu verbessern oder die Stimmung zu verändern (z. B. blaues Licht für Nachtszenen, Simulation von Sonneneinstrahlung). Einer der derzeit stärksten Scheinwerfer zum Simulieren von Tageslicht ist der Arrimax 18/12. Mit der 18-kW-HMI-Lampe schafft der Spotscheinwerfer 129960 Lux auf eine Entfernung von 10 m.

Künstliche Landschaftshintergründe werden mit starken Projektoren auf einer Leinwand erzeugt.

Sonstige Formen

Handscheinwerfer der Feuerwehr

Handscheinwerfer werden unter anderem bei der Feuerwehr oder auch als Notbeleuchtung (bei Stromausfällen) verwendet. Sie sind batteriebetrieben oder verfügen über einen Stecker für das Bordnetz eines Kraftfahrzeuges. Im weiteren Sinne gehören dazu auch Taschenlampen und Grubenlampen.

Videoprojektoren und andere Projektoren (Filmprojektoren, Diaprojektoren) erzeugen ebenfalls eine gerichtete Lichtabstrahlung, die ebenso wie bei einem Projektionsscheinwerfer aufgebaut ist.

Leuchttürme und Rundumleuchten besitzen um eine feststehende Lichtquelle (meist Glühlampe) umlaufende optische Komponenten zur Bündelung. Bei Rundumleuchten ist dies ein Parabolreflektor, bei Leuchttürmen ein Projektionsscheinwerfer mit Fresnellinse.

Siehe auch

• Illumination
• Beleuchtung
• Lichtverschmutzung

Literatur

• Heinz Haferkorn: Optik: physikalisch-technische Grundlagen und Anwendungen. 3. Auflage, Barth Verlagsgesellschaft mbH, Leipzig Berlin Heidelberg 1994, S. 626, ISBN 3-335-00363-2

Weblinks

 Commons: Scheinwerfer – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

 Commons: Flugabwehrscheinwerfer – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

 Wiktionary: Scheinwerfer – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Die verschiedenen Bühnenscheinwerfer (Lichtlexikon)
• Grundlagen Scheinwerfer für die Veranstaltungstechnik