Monthly Archives: August 2013

Halogen-Metalldampf Scheinwerfer: Verbindungskabel

In diesem Artikel geht es um die Verbindung zwischen Vorschaltgerät und Lampenkopf bei Tageslichtscheinwerfern.

Als Verwechslungsschutz, der zusätzlichen Steuerfunktionen, der Sicherheitsfreischaltung und des Zündsignals werden ausschließlich mehrpolige Stecker bzw. Leitungen mit mehreren Adern verwendet. Typisch sind hierbei 5-7 Adern.

Was fließt aber nun über das Verbindungskabel?

1. Betriebsstrom

Der vom EVG geregelte Konstantstrom muss natürlich irgendwie zur Lampe gebracht werden. Im Betrieb läuft deshalb der komplette Lampenstrom über 2 Leitungen. Der Zündimpuls selber erfolgt ja durch die Zündeinheit im Lampenkopf. Allerdings wird diese Zündung durch das EVG gesteuert und dabei gibt es 2 Möglichkeiten:

1.1 Spannungsgesteuerte Zündaktivierung (2-Draht Zündung)

Diese Art der Zündsteuerung lässt sich relativ leicht realisieren und wird bei kleineren Leistungen angewandt. Da das EVG technisch gesehen ja nur eine Konstantstromquelle ist, geht die Ausgangsspannung im unbelasteten Zustand (also unmittelbar nach dem Einschalten) auf das maximale hoch (ca. 150-300V). In der Zündeinheit im Lampenkopf befindet sich ein Gasableiter/Funkenstrecke in Reihe zum Hochspannungstrafo, die ab 150V oder 200V durchschlägt und Strom durch den Trafo fließen kann und somit die Lampe gezündet wird. Sobald das Gas im Leuchtmittel ionisert wird, beginnt der Betriebsstrom zu steigen und wegen der Konstantstromquelle bricht die Spannung erstmal auf unter 50V. Durch den Gasableiter schlägt nichts mehr durch und der Hochspannungstrafo ist aus dem Stromkreis genommen.

Vorteil: Man spart sich eine Leitung vom EVG zur Lampe. Es ist leichter zu realisieren.

Nachteil: Wenn das Leuchtmittel fehlt, versucht der Trafo zu zünden und die Hochspannung kann nicht über die Lampe abfließen. Folge ist, dass entweder der Hochspannungstrafo überhitzt oder es einen Durchschlag auf der Platine gibt.

Beispiel-Scheinwerfer: Desisti Rembrandt 200W

2-draht Zündung

(Oben sieht man den zusätzlichen Gasableiter, der ab 230V durchschlägt)

 

1.2 Zündaktivierung mit seperater Leitung (3-Draht Zündung)

Bei dieser Ausführung wird der Hochspannungstrafo über eine seperate Leitung versorgt und nutzt als Rückleiter eine von den Betriebsstromleitungen. Legt das EVG im Zündmoment also auf dem Zündpin Spannung an, läuft der Hochspannungstrafo und die Lampe wird gezündet.

Vorteil: Das EVG kann genau festlegen wie lange die Zündung dauert und es kann keine Überhitzung geben.

Nachteil: Eine Leitung zwischen EVG und Kopf wird nur kurz im Einschaltmoment benötigt und hat dann keine Funktion mehr.

2. Steuerleitungen

Bei allen Scheinwerfern, bei denen man die Linse zum Lampenwechseln aufklappen kann, muss es einen Torschutzschalter geben, der verhindert, dass die Lampe ohne UV-Schutz weiterbrennt und somit nach einigen Minuten starke Hautverbrennungen hervorrufen würde. Bei den weit verbreiteten Stufenlinsenscheinwerfern befindet sich der UV-Schutzfilter teilwiese in der Linse eingearbeitet. Fällt das Licht des Leuchtmittels also nicht mehr durch die Linse, enthält es noch den kompletten UV Anteil und ist gefährlich für die menschliche Haut. Um das zu verhindern unterbricht ein Taster den Stromfluss sobald die Linse weggeklappt wird oder zerspringt.

Man benötigt also mindestens 2 Steuerleitungen zwischen denen der Schutzschalter/Freigabetaster vom EVG erkannt wird. Zünden kann man die Lampe also nur, wenn das EVG die Freigabe vom Kopf bekommt.

Bei einigen Herstellern befindet sich auch noch ein Einschalttaster am Lampenkopf, mit dem man direkt die Lampe am Kopf zünden kann. In dem Fall wird eine weitere Steuerleitung benötigt, die sich aber ein Potential von der Freigabe teilt. Hat man also einen Kopf mit Einschalter, so werden allein 3 Steuerleitungen benötigt.

Bei Scheinwerfern, die Leuchmittel mit unterschiedlichen Leistungen unterstützen können (Kombi-Köpfe), gibt es noch zusätzliche Steuerleitungen um dem EVG zu sagen, was für ein Leuchmittel im Kopf sitzt oder es werden Dioden dazwischengeschalten, die mit ihrer Durchlassrichtung angeben welche Leistung aktiv ist.

Verwendete Steckverbinder und Kabel

Da effektiv nur über 2 Kontakte/Leitungen hoher Strom fließt, würde sich es anbieten einen Steckverbinder zu wählen, der 2 Kontakte + PE mit hohem Querschnitt hat und zusätzlich 3 Kontakte für “Daten” bzw. den Steuerkontakten. Zusätzlich sollte er für den Außeneinsatz wasserdicht sein und robust für den Transport. Leider gibt es in der Richtung keine Standards, die sich so richtig durchgesetzt haben. Am Verbreitetsten sind Bajonett-Stecker von VEAM International. Ein paar Hersteller vertrauen auf die Schaltbau M1 und M3 Serie. Einige setzen auf Harting Modular. Mittlerweile kann man beim Neukauf bei vielen Herstellern angeben, in welcher Ausführung die Steckverbinder sein sollen. Wenn man schon Bestand an Scheinwerfern hat, macht es natürlich Sinn, alle mit baugleichen Steckverbindern auszustatten.

Als Kabel wird manchmal Ölflex Classic 110 verwendet. Alternative ist einfach eine schwarze Gummischlauchleitung. Da Kabel mit gleichem Querschnitt (also z.b. 7 x 2,5mm²) im Durchschnitt günstiger sind als Hybridkabel mit Strom und Daten getrennt, werden diese verwendet. Technisch gesehen ist es natürlich nicht so sinnvoll, eine 2,5mm² Leitung für ein Steuersignal mit ein paar mA zu verwenden.

Halogen-Metalldampf Scheinwerfer: Allgemeines

In den folgenden Artikeln gehts um den Einsatz von Halogen-Metalldampflampen in der Veranstaltungstechnik und im Film und Fernsehen.

Häufige Bezeichnungen für diese Lampen sind herstellerbedingt HMI, HQI, HTI oder beim Film und Fernsehen sogenannte Tageslichtscheinwerfer. Da fast ausschließlich Leuchtmittel mit einer hohen Farbtemperatur (ca. 5600 Kelvin) verwendet werden, ähneln sie dem Sonnenlicht und werden deshalb Tageslicht (oder engl. Daylight) genannt.

Wie die Leuchtmittel technisch gesehen einzuordnen sind, ist am besten auf Wikipedia erklärt: http://de.wikipedia.org/wiki/Halogen-Metalldampflampe

Scheinwerfertypen

Theoretisch gesehen kann man in jedes Scheinwerfer-Gehäuse ein Halogen-Metalldampf Leuchtmittel einbauen. Am Verbreitesten sind aber wie beim Glühlicht die Stufenlinsenscheinwerfer. Viele Hersteller bieten deshalb die gleichen Scheinwerfer mit Halogen-Glühlicht und Halogen-Metalldampflampe an.

Hier die Glühlicht-Version 1kW:

desisti1kw

Hier die Tageslicht-Version 575W, einziger Unterschied in der Bauform ist die zusätzliche Zündeinheit an der Unterseite:

desisti575w

Ansonsten gibt es fast jeden Glühlicht Scheinwerfer-Typ auch in der Tageslicht Version. Teilweise kann man den Unterschied nur anhand des Steckers und des Leuchtmittel feststellen.

 

Vorschaltgerät

Wie bei jeder Entladungslampe braucht man zum Betrieb ein Vorschaltgerät. Die früher verwendeten Drosselvorschaltgeräte (DVG) sind fast vollständig durch die elektronischen Vorschaltgeräte ersetzt worden.

Anders als bei Leuchtstoffröhren oder anderen Entladungslampen, ist bei Tageslichtscheinwerfern das Vorschaltgerät immer getrennt von dem eigentlichen Scheinwerfer/Kopf. Das hat einerseits den Grund, dass wegen der hohen Leistung die EVG’s relativ schwer sind. Ein Scheinwerfer mit integriertem Vorschaltgerät am Kopf würde deshalb bei 1200W ca. 20 kg wiegen.

arrikit

Ein anderer Grund ist die Lautstärke. EVG’s und DVG’s brummen und/oder pfeifen ab einer gewissen Leistung und haben Lüfter zum Kühlen der Leistungsbauteile. Bei Filmaufnahme, wo möglichst immer vermieden werden sollte Fremdgeräusche mit aufzuzeichnen, wäre ein Vorschaltgerät nahe des Mikrofons oder der Kamera störend.

tageslichtscheinwerferkirche

Wenn man die Scheinwerfer an der Decke oder im Rigg montiert, muss zu jedem Kopf ein Kabel vom EVG gelegt werden. Die EVG’s werden wie bei Dimmern in einer City aufgebaut und man kann zentral alle Scheinwerfer einschalten, dimmen und eventuelle Störfälle beheben.

 

Zündeinheit

Das Vorschaltgerät ist wie bei allen Entladungslampen hauptsächlich dazu da, den Betriebsstrom zu regeln. Bevor jedoch der Betriebsstrom fließen kann, müssen ein oder mehrere Hochspannungsimpulse, welche in der Zündeinheit entstehen, das Gas zum Ionisieren bringen.

Bei allen Scheinwerfern befindet sich die Zündeinheit im Lampenkopf!

Meist sitzt diese direkt unter dem Leuchtmittel oder in einer Kammer unter dem Scheinwerfergehäuse. Die Zündeinheit in das EVG zu bauen wäre sehr sinnlos, da man dann zwischen dem EVG und der Lampe ein Hochspannungskabel bräuchte, welches aber nur für den 1 Sekunde langen Zündmoment gebraucht werden würde.

Hier eine Zündeinheit einer 200W Akkulampe:

zündplatine200W

Genaueres über Zündeinheiten findet man hier:

http://www.hbernstaedt.de/knowhow/leuchtmittel/zuendgeraete.htm

Leistungen

Halogen-Metalldampflampen gibt es auf dem Markt von 35W bis 18000W. Bei den Tageslicht-Scheinwerfern fängt es so bei 200W an und kann bis zu 18000W gehen. Gängig sind aber Leistungen wie 200W, 400W, 575W, 1200W, 2500W, 4000W, 6000W. Die Staffelung ist hierbei etwas anders wie beim Halogen-Glühlicht. Der Hintergedanke war dabei, dass man allein durch die Leistung herausfinden konnte ob es sich um ein Tageslicht- oder Glühlicht-Leuchtmittel handelt. Inzwischen gibt es aber so viele verschiedene Leistungstypen, dass man das Prinzip nicht mehr darauf anwenden kann.

WICHTIG:

Das EVG muss auf den Scheinwerfer und die verwendete Leistung abgestimmt sein!

Eine Entladungslampe zieht nicht einfach den Strom, mit dem sie angegeben ist!

Das EVG legt fest, mit welcher Leistung die Lampe läuft!

Deshalb ist es absolut wichtig, dass das EVG weiß welche Lampe an ihm hängt. Bei DVG’s ist es mechanisch festgelegt welcher Strom fließt, deswegen funktioniert jedes DVG nur für eine bestimmte Leistung/Strom. Früher als es nur DVG’s gab, konnte man also in einen Lampenkopf nur ein Leuchtmittel mit einer Leistung einsetzen. Bei EVG’s kann man ganz einfach die gewünschte Leistung bzw den Strom festlegen. Deswegen gab es daraufhin Vorschaltgeräte und Köpfe die mit verschiedenen Leistungen betrieben werden konnten, sogennante Kombi-Köpfe und Kombi-Vorschaltgeräte. Derzeit werden Vorschaltgeräte angeboten, die maximal 3 verschiedene Leistungen bereitstellen können. Verbreiteter ist aber die Variante mit 2 Leistungen. Typisch hierbei sind kombinierte Leistungen wie 1200W/2500W und 4000W/6000W oder 575W/1200W.

Die Unterscheidung, welche Leistung jetzt nun gilt, erfolgt herstellerabhängig und meist durch die zusätzlichen Steuerleitungen zwischen EVG und dem Scheinwerfer.

Wenn man Kombi-Köpfe verwendet, erfolgt die Unterscheidung durch die Höhenverstellbarkeit des Lampensockels. Da bei einem 2,5kW Leuchtmittel die Lichtquelle höher sitzt als bei einem 1,2kW Leuchtmittel, muss die Lampe anders positioniert werden, damit die Lichtquelle im Mittelpunkt des Reflektors sitzt. Durch einen simplen Mechanismus kann man den Sockel auf 2 Höhen einrasten. Ein Taster erkennt dann, auf welcher Position der Sockel sitzt und gibt diese Information an das Vorschaltgerät. Dementsprechend wird dann am Vorschaltgerät der Strom für 2,5kW oder 1,2kW bereitgestellt.

Wird das Ganze falsch eingestellt oder vergessen umzustellen, kann man damit das Leuchtmittel zerstören.