Fazit zur LED-Stufenlinsenübersicht

Abschlussbericht: Fresnel jetzt mit LED

Wir haben in den vergangenen Monaten eine breite Palette von LED-Fresnellinsenscheinwerfer getestet. Verschiedene Lösungsansätze wurden dabei vorgestellt. Hier wollen wir noch einmal zusammenfassen, welche Auswirkungen die unterschiedlichen Prinzipien mit sich bringen.

(Bild: Herbert Bernstädt)

Beinahe halbjährlich kommt eine neue Stufenlinse mit LED Engine auf den Markt. Früher war die Entscheidung einfach. Man entschied sich für Kunstlicht (Halogenleuchtmittel) oder Tageslicht (Entladungslampe je nach Herstellerbezeichnung unterschiedlich, jedoch oft als HMI bezeichnet). Mit der LED als Leuchtmittel ist es nun viel komplexer. Nicht, dass man nun zwischen HMI, Halogen oder LED unterscheidet, sondern alleine bei der LED sind grundsätzlich verschiedene Prinzipien erhältlich. Und jedes Prinzip hat seine Stärken und Schwächen. Und hier liegt nun das Dilemma bei den Entscheidern: Auf welche Parameter legen wir die Prioritäten? Welche Eigenschaften sind Ausschlusskriterien? Und wenn dann ein Scheinwerfer alle geforderten Funktionen erfüllt, dann ist natürlich auch der „hohe“ Preis zu diskutieren. Im Vergleich zur Entladungslampe ist der Preisunterschied nicht zum Vorteil zur Entladungslampe. Dennoch, die LED bestückten Stufen verbreiten sich immer mehr, denn jeder will und muss letztendlich auf den Zug der Ökologie mit aufspringen, wenn er im wahrsten Sinn nicht abgehängt werden will.

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3.200K – Kunstlicht

Viele Hersteller sind hingegangen und haben einfach das Leuchtmittel gegen ein 3200K Weißlicht-LED-Array ausgetauscht. Der Vorteil hierbei ist, dass jeder Lumen der Engine für das Weißlicht genutzt werden kann, solange er nicht durch die Scheinwerferkonstruktion oder Optik vermindert wird. Anders ausgedrückt: die reine Weißlicht-Engine kann mit einem hohen Wirkungsgrad brillieren. Scheinwerfer mit einer reinen Weißlicht-Engine werden oft als gleichwertig oder sogar heller empfunden als die Halogenvertreter. Jedoch muss sich der Käufer bei einer 3.200K LED Engine entscheiden, ob er nun eine überragende Lichtqualität benötigt von ca. CRI 94 bzw. höher oder ob ihm eine Lichtqualität von CRI 89 und höher auch ausreicht. Denn in der Regel ist festzustellen: je höher die Lichtqualität ist, umso weniger Lumen leistet die Engine. Ist diese Entscheidung gefallen, dann folgt natürlich auch die Beurteilung der Abbildungsqualität. Denn war beim Halogenleuchtmittel das Filament in der Regel Biplan ausgeführt, ist die Chipanordnung im Weißlicht-Array je nach Zulieferer unterschiedlich. Dementsprechend können die Lichtfelder mit Mehrfachschatten, Tonnenrahmen oder sonstigen unschönen Effekten auftreten. Können, aber müssen nicht!

LED-Chips: dicht bestückt in weitgehend runder Form versus quadratisch verteilt mit deutlichen Abständen zueinander (Bild: Herbert Bernstädt)

 

In der Regel hat sich aber gezeigt, dass bei dicht gepackten Arrays die Lichtverteilung wesentlich gleichmäßiger erfolgt, als beim Halogenleuchtmittel. Nachvollziehbar, wenn man betrachtet wie inhomogen Licht der Wendel abgestrahlt wird. Für den Anwender bedeutet dies auf jeden Fall erhöhte Aufmerksamkeit bzw. eine Bemusterung vor der Bestellung. Eine Beurteilung nur nach technischen Daten ist hier schwierig. Gerade wenn z.B. ein Ausschreibungstext vorliegt, der nur die Daten beschreibt: Es ist zu liefern eine Stufenlinse mit x-y° Halbwertswinkel und einem 1,2kW Leuchtmittel. Erweitert mit Details über die Torblende, den Leuchtmittelsockel und weiteren Details. Eine Stufenlinse mit LED ist nicht so einfach aus dem Leistungsverzeichnis zu ordern, da wie bereits gesagt das geworfene Licht trotz „einfacher“ 3200K LED-Engine sehr unterschiedlich ausfallen kann, jetzt in der Regel Lüfter vorhanden sind, das Mischsystem für Weißlicht unterschiedlich sein kann und natürlich auch die Lichtqualität bzw. Farbwiedergabe beurteilt werden muss. Und wenn dann die Lumen abgefragt werden, gibt der eine Vertrieb die Lumen des LED-Chips nach Angabe des LED-Herstellers an (natürlich unter Nominalbedingungen), der andere Vertrieb dagegen gibt die Lumen an, die den Scheinwerfer über die Frontlinse auch tatsächlich verlassen, gerade wenn der Nennstrom des LED-Chips nicht voll ausgenutzt wird. So sind beide Scheinwerfer zwar nach den Lumen gleich hell, jedoch steckt der „ehrliche“ im direkten Vergleich den anderen locker in die Tasche. Aber das sieht man nicht auf dem Papier, sondern muss sich die Mühe machen und die mitbewerbenden Geräte auch wirklich mit dem Auge selbst vergleichen. Der Austausch des Leuchtmittels von Halogen auf LED kann auch sehr einfach über ein Retrofit erfolgen. Der Vorteil liegt auf der Hand: Man kann seinen vorhandenen Halogenscheinwerfer nehmen, das Halogenleuchtmittel herausnehmen und dafür das Retrofit einsetzen. Das ist sehr kostensparend, außerdem kann auch die vorhandene Infrastruktur weiterhin genutzt werden. Immer mehr öffentliche Gebäude bzw. städtische Kulturbetriebe müssen ein Energie Audit durchführen und bekommen damit auch vorgeführt, dass eine Umstellung auf LED wünschenswert ist. Wenn aber nun das Budget beschränkt ist und die allgemeine Infrastruktur wie Dimmer usw. intakt und zuverlässig arbeitet, was spricht dagegen, einfach das Leuchtmittel auszutauschen? Die heutige Retrofit-Lösung, die auf dem Markt erhältlich ist, ist erstaunlich gut zu dimmen und muss sich vor anderen LED-Dimmern beileibe nicht verstecken. Jedoch ist beim Aufdimmen meist eine kleine Verzögerung zu beobachten. Verständlich, wenn die Energie erst noch eingespeist werden muss, um dann dem Befehl folgen zu können. Während ein plötzlicher Black Out auch plötzlich ist und das ohne jegliches Nachglimmen von einem Filament. Durch Gleichstromdimmung ist auch kein Flickern in Kameras zu erwarten. Nur den Redshift einer Halogenleuchte kann das LED-Retrofit wie auch die Weißlicht LED nicht nachbilden. Grundsätzlich kann man bei 3200K LED Weißlicht noch unterscheiden, ob die LED-Stufe über ein Retrofit realisiert wird oder eine eigens für die LED-Engine gebaute Stufe, welche dann Ihren Dimmer integriert hat. Für den Rental-Betrieb bedeutet die LED-Stufe, dass man keine Dimmer und Lastmulticore mehr mitschleppen muss und man in der Regel durch die direkte DMX-Steuerung Vorteile wie 16Bit-Dimmung oder Lüfterfernsteuerung hat.

5.600K – Tageslicht

Die Weißlicht LED-Engine für Tageslicht unterscheidet sich von der 3.200K Variante nur durch eine andere Zusammensetzung der Phosphorbeschichtung. So ist es ein Leichtes statt Kunstlicht auch Tageslicht einzusetzen. Betrachtet man aber nun den deutlich geringeren Aufwand beim Tageslicht von der LED gegenüber der Entladungslampe, ergibt sich ein völlig anderes Bild. Ein HMI-Tageslicht benötigt ein schweres Vorschaltgerät – möchte man auch Dimmen, ist ein mechanischer Shutter vorzusehen. Addiert man die Kosten für ein komplettes Tageslicht-Set auf HMI-Basis im Vergleich zu einem LED-System, dann ist das Verhältnis mehr als kostengünstig für die LED-Variante. Betrachtet man noch die Farbwiedergabe von HMI-Leuchtmitteln, deren Farbdrift über die Lebenszeit und deren Produktionstoleranzen sowie dem Flickerproblem, Zündprobleme, Wiederheißzünden und nicht zuletzt damit verbundenen Geräuschentwicklung, dann muss man sich wirklich fragen – in Diskussionen über LED-Leuchtmittel – haben wir all diese Probleme denn schon vergessen, die man mit HMI hatte? Und nun fordert man die perfekten Ergebnisse von der LED. Aber zu Recht ist die LED dem konventionellen Entladungsmittel einfach voraus bis auf – ja da war noch was – die Lumen.

 

»Außer bei den höheren Leistungslagen gibt es heute keinen gewichtigen Grund mehr, eine LED- nicht einer HMI-Stufe vorzuziehen.« Herbert Bernstädt | HMI vs. LED

 

Um ein 575 HMI auch in der Lichtstärke schlagen zu können, würde man heute noch eine ca. 300-400W LED-Leistung benötigen, welche aber auch auf dem Markt verfügbar ist. Außer bei den höheren Leistungslagen gibt es heute keine gewichtigen Gründe mehr eine LED- nicht einer HMI-Stufe vorzuziehen. Es macht aber keinen Sinn für einen HMI ein LED-Retrofit einzusetzen, da die Anschlusskabel vom Scheinwerfer zum Vorschaltgerät gegen normale Schuko-Anschlüsse getauscht werden müssen, was noch einen beträchtlichen Rattenschwanz nach sich ziehen würde. Hier bietet sich aber an, Halogenstufen mit einem 5.600K LED-Retrofit auszustatten. Und nun kommt noch ein weiterer interessanter Nebeneffekt zustande: Musste man sich z.B. bei einem Außendreh vorher entscheiden, ob man mit Tageslicht oder Kunstlicht drehen will, erlaubt nun ein Retrofit durch einfaches Austauschen des LED Leuchtmittels einen unkomplizierten Wechsel von Kunstlicht auf Tageslicht.

Variables Weiß

Tageslicht oder Kunstlicht? Diese Frage stellt man sich oft. Das Wechseln eines Retrofit wäre eine Möglichkeit um flexibel zu bleiben. Die Hersteller der LED-Stufen haben sich dieser Fragestellung ebenfalls angenommen und bieten LED-Engines an, welche beide LED-Typen – kaltweiße und warmweiße LEDs – auf einem Board vereinen. Nun hat man die Freiheit zwischen 3.200K und 5.600K zu wechseln. Jedoch wird diese Freiheit damit erkauft, dass man nur noch die Hälfte der LED-Chips für die gewünschte Lichtfarbe zur Verfügung hat. Flexibilität gegen Lichtleistung. Einen Tod stirbt man immer. Bei dem variablen Weiß sollte man zwei Dinge beachten: 1. Wo liegen die beiden LED-Chips auf dem Farbdreieck bzw. auf der Planck’schen Kurve? Und in der Folge: Wenn man beide zusammen mischt, in welcher Weise wird der Übergang vom kalten zum warmen Weiß gestaltet und bei welchen Farbtemperaturen wird die Planck’sche Kurve geschnitten? Denn eins ist klar: Wenn man von einer Lichtfarbe zur anderen Lichtfarbe hin und her dimmt, bewegt sich der Farbort im Farbdreieck auf einer Linie von A nach B. Das bedeutet, dass man bei einem variablen Weiß nicht nur auf Lichtleistung verzichtet, sondern eigentlich nur an zwei Stellen auf der Planck’schen Kurve zum Liegen kommt und nur dort eine hohe Farbwiedergabe mit einem guten Weißpunkt erhält. Je nach gewähltem Farbort der LEDs können sich die Farborte der Zwischenwerte mehr zum Magenta hinbewegen bzw. bei den Extremen dann ins Grünliche bzw. Gelbliche. Dementsprechend verschlechtert sich dann auch der Farbwiedergabeindex. Hier sollte man bei der Auswahl in Betracht ziehen, für welche Farbtemperaturen eine optimale Farbwiedergabe gegeben ist und kein „Stich“ ins Magenta bzw. Grün vorliegt. All diese Überlegungen waren für Halogenlicht nicht notwendig. Und dennoch ist die LED aufgrund Ihrer Leistungsbilanz unverzichtbar. Den zweiten Punkt, den man bei einem variablen Weißlicht ansprechen sollte, ist, dass der Übergang von der einen zur anderen Lichtfarbe unterschiedlich überblendet werden kann. Z.B. könnte man bei der Mitte der Farbtemperatur, also wenn beide LED-Typen (warmweiß und kaltweiß) gleichermaßen leuchten, beide LED-Typen mit 100 % treiben, so dass eine maximale Lichtleistung zur Verfügung steht. Oder man würde, wie bei einer einbruchfreien Überblendung beide Weißwerte in der Mitte mit 50 % ansteuern. Der Vorteil darin liegt, dass die Helligkeit beim Wechseln der Farbtemperaturen konstant bleibt. Damit kann man z. B. von einer gemütlichen Lichtstimmung – entsprechend den meisten zwischenmenschlichen Beziehungen – langsam unmerklich in die kalte Lichtfarbe wechseln, also dramaturgisch sinnvoll nutzen. Bleibt noch festzuhalten, dass beim variablen Weiß beim Dimmen in der Regel ebenfalls kein Redshift möglich ist. Wobei auch hier schon Entwicklungen auf dem Weg sind und eine weitere Lichtfarbe (z. B. ein Amber oder Rot) dafür sorgen kann, dass man beim Dimmen ins Rötliche abdriftet.

 

 

Farbmischsysteme

Nun gibt es Anwendungen, bei denen man das Weißlicht im Farbort verschieben möchte. Z. B. wenn andere Lichtquellen mit von der Partie sind, solche wie Beamereinspielungen oder LED-Rückwände, die sich vom Weißpunkt nicht mehr verschieben lassen. Die Kamera kann sich auf den Beamerfarbort einstellen, aber dann muss der Scheinwerfer zum Ausleuchten in der Lage sein, sich auf diesen Farbort anzupassen. Bei solchen Anwendungen haben sich mehrfarbige LED-Engines bewährt. Hier ist nicht die Rede von reinen RGB-Mischsystemen, denn diese Grund-LED-Farben bilden zu große Lücken im Spektrum für ein akzeptables Weißlicht. Hier werden dann bis zu sieben LED-Farben zusammen gemischt. Oft werden auch LEDs hinzugenommen, welche mittels ausgesuchten Phosphor in einer bestimmten Farbe erscheinen. Das hat den Vorteil, dass man zum einen die gewünschte Lichtfarbe unterstützt und zum anderen durch den Phosphor sehr breitbandiges Licht abstrahlt, was der Farbwiedergabe sehr guttut. Der Nachteil daran ist, dass diese Farbe nicht gesättigt also nicht intensiv rein erscheinen kann, eben weil immer benachbarte Lichtfrequenzen mit von der Partie sind. Sind die LEDs gut ausgewählt und ins Verhältnis gesetzt, kann man zunächst einmal für ein gutes Weiß bei allen LEDs auch viel Lumen erhalten. Theoretisch wären bis hierher die Farbmischsysteme den reinen Weiß- licht-Arrays von der Lichtleistung her ebenbürtig … Aber jetzt kommt der Haken: Viele verschiedenfarbige Lichtquellen verursachen auch Farbschatten. Für eine neutrale Ausleuchtung sind sie also nicht zu gebrauchen. Hier benötigt man jetzt eine Optik, die die Einzelfarben wieder zu einer homogen gemischten Farbe zusammenmischt. Und das kostet in der Regel Lichtleistung. Kurz gesagt: am Ende, wenn das Licht den Scheinwerfer verlässt, wurde so viel Licht für die homogene Mischung verloren, dass der Wirkungsgrad den reinen Weißlichttypen wieder unterlegen ist. Aber der Vorteil, seine Lampe auf den gewünschten Weißpunkt zu legen, ist nicht zu unterschätzen, wenn man mehrere verschiedene Weißlichtquellen im Szenenbild hat und diese miteinander ein harmonisches Licht bilden sollen. Den Effekten tut dies keinen Abbruch. Weiterhin hat man mit der Multicolor-Engine auch den Vorteil, dass man auch Farben wiedergeben kann. Dadurch benötigt man auch keine Farbfolien mehr, wie bei einer reinen Weißlicht-Engine, wobei durch die LED sowieso wieder andere Folien genommen werden müssen, da der resultierende Farbort bei der Nutzung von Farbfolien durch die Lichtquelle LED nicht der dem Halogenleuchtmittel entspricht.

Fazit

Konnte man sich in der Vergangenheit voll und ganz auf die Ausstattungsmerkmale und Abbildungsqualität einer Stufenlinse konzentrieren, ist man heute bei der Auswahl des passenden LED-Prinzips schon sehr beschäftigt. Hat man sich dann zu einem Prinzip durchgerungen und legt dann die Abbildungsqualität sowie Ausstattungsmerkmale zugrunde, die man von früher als selbstverständlich in großer Auswahl vorgefunden hatte, wird man heute nur noch auf eine sehr kleine Auswahl treffen. Insbesondere wenn man noch dem Wetter draußen trotzen möchte. Waren früher die Scheinwerfer so heiß, dass der leichte Regen einfach verdampfte, sind die heutigen „kalten“ LED-Stufen mit Ihrer Elektronik viel empfindlicher was Outdooreinsätze mit Luftfeuchtigkeit betrifft. Und hat man dann den Wunschkandidaten gefunden, stöhnt man über den Preis oder darüber, dass für dieses Gerät und diese Abmessung zu wenig Licht herauskommt. Kurz: Es wird auf sehr hohem Niveau geklagt, um nicht investieren zu müssen. Dabei bieten schon jetzt LED-basierte Varianten deutliche Vorteile gegenüber ihren konventionellen Artgenossen – auch wenn der Preis vor allem im Bereich Kunstlicht höher ist.

 

»Flexibilität gegen Lichtleistung. Einen Tot stirbt man immer.« Herbert Bernstädt


Alle Tests der Stufenlinsenübersicht:

» SGM S-4

» ETC Source Four LED Series 2 DaylightFresnel

» Eurolite LED THA-250F COB

» Filmgear LED-Fresnel 150W

» Spotlight FresnelLED 450 DMX

» DeSisti Super LED F10 VW

» Strand 200F Studio Fresnel

» Lupolux Dayled 1000

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