Show-Laser-Lexikon – Grundlagen einfach erklärt!

Grundlagen-Lexikon aus dem Bereich Laser-Technik

Da ich mich derzeit etwas mit Lasern und deren Technik beschäftige, stolpert man natürlich immer wieder über Begriffe, von denen man noch nie etwas gehört hat und frägt sich dann …was ist eigentlich das? …oder was bedeutet der Begriff XYZ? Da ich aus diesem Bereich keine wirklich gute Übersicht im Netz gefunden habe, dachte ich mir, schreibe ich hier die wichtigsten Schlagworte etwas zusammen. Vielleicht ist die Übersicht ja noch für weitere Personen dort draußen eine kleine Unterstützung.

Laserarten – Welche Laserarten gibt es?

Gas
Gas-Ionen-Laser sind derzeit etwas im Rückgang im Showlaserbereich. Diese Laserart gilt zwar als extrem zuverlässig und effektiv, der Betrieb ist jedoch sehr umständlich im Vergleich der nachrückenden Technik. Dieser Laser kann je nach Gas-Füllung alle sichtbaren Farben des Lichtspektrums darstellen. Gas Laser findet man immer nach sehr häufig im Outdoor-Bereich, wenn richtig viel Leistung benötigt wird.

Diode – DPSS – Diode Pumped Solid State
Die wohl heute gängigen Lasermodule um einen Showlaser aufzubauen.

Treiber

Was ist ein Treiber?
Ein Treiber ist für die Ansteuerung und nachträgliche Beeinflussung der Lasereigenschaften verantwortlich. Wann arbeitet der Laser wie!

Welche Unterschiede gibt es bei der Ansteuerung?

TTL Modulation
Laser können nur ein oder aus geschalten werden. Mischen von Farben durch Ein- oder Ausfaden ist hier nicht möglich. Einzelne Farben können nicht aufeinander abgestimmt werden. Kein Weißabgleich möglich!

Analoge Ansteuerung
Durch die Möglichkeit analoger Ansteuerung werden Lasermodule dazu gebracht eine Regelung der Intensität umzusetzen. Nur Lasermodule mit dieser Option können richtig z.B. in einem RGB System aufeinander abgestimmt werden.

TEC (Thermo Electric Coolers – Temperaturregellung)
Dieser Begriff im Zusammenspiel mit Lasermodulen sorgt dafür, dass der Laserbetrieb sicher gestellt ist und das Lasermodul im richtigen Temperaturbereich arbeitet.

Galvos

Galvanometer sind elektrische Antriebe nach dem Prinzip eines Drehspulenmessgerätes. Ein Galvo ist somit der Antrieb in der Scannereinheit, welcher die Spiegel verstellt.

Laser – Scanner – Safety (Scanner Failure Protection)

Dringendes MUSS oder lästiges Übel?
Die Scanner Safety ist zwingend erforderlich um eine Abnahme des Lasersystems durch einen Sachverständigen zu erhalten. Die Scannersafety ist der “Airbag” des Lasersystems, falls ein Defekt am System vor liegt, oder ein Fehler entsteht. Die Safety-Einrichtung überwacht die Bewegung der Galvanometerscanner. Sollten nun die rückgemeldeten Signale unter die Grenzwerte sinken und dadurch eine Gefahr für Mensch und Auge entstehen, regelt die Safety die Laser bis zur Abschaltung herunter.

Green Laser

Grüne Laser haben einen Wellenbereich von 532nm. Hier gibt es im Normalfall keine Abweichung  im Wellenbereich. Grüne Laserstrahlung nimmt das menschliche Auge bis zu 6x intensiver wahr als die anderen Wellenbereiche wie z.B. rot und blau!!

Red Laser

Rote Laser bewegen sich im Wellenbereich von 639nm, 642nm, 650nm und 658nm. Je näher sich die Wellenlängen dem grünen Laserbereich nähern, desto heller werden diese wahr genommen. D.h. ein Laser mit einer Wellenlänge von 642nm erscheint dem Betrachter heller als ein Laser mit einer Wellenlänge von 658nm.

Blue Laser

Blaue Laser bewegen sich im Wellenbereich von 445, 457 und 473. Auch hier gilt, je näher sich die Wellenlängen zum grünen Bereich hin bewegen, desto heller werden diese wahr genommen!

 

405nm – BluRay Laser – eine günstige Blau Alternative

Nein! BluRay Laser liegen schon sehr nahe am UV Bereich, welches das menschliche Auge nicht mehr wahr nehmen kann. Selbst hohe Leistungen in dieser Wellenlänge empfindet das menschliche Auge nicht als hell. Nur auf fluoreszierenden Flächen kommt es zu einem guten Effekt! So sind BluRay Lasermodule nicht für den Einsatz in Showlasern geeignet. Zumindest nicht als Blau-Ersatz!!

Fertige Lasersysteme

R, G oder B Laser-Systeme

Diese Laser besitzen nur eine Laserdiode und geben nur eine Farbe in rot, grün oder blau ab.

RGY Laser

Diese Laser besitzen einen roten (R)  und grünen Laser (G) über welche die Farbe Geld (Y) gemischt werden kann. RGY Laser können alle Mischfarben erzeugen welche durch rot und grün entstehen können.

RGB Laser

Diese Laser besitzen einen roten (R) , grünen (G) und blauen (B) Laser. Diese Laserprojektoren können alle sichtbaren Farben darstellen incl. weißem Licht. Deshalb werden diese Laser hin und wieder auch als Weißlichtlaser bezeichnet.

RGB-V Laser

Hier liegt der Unterschied wahrscheinlich in der blauen Diode, welche durch eine BluRay Diode wegen der niedrigeren Kosten ersetzt worden ist. Dies ist jedoch nur eine Vermutung und muss nicht stimmen.

Schnittstellen

DMX

Über DMX fährt man normalerweise keinen Laserprojektor an. Ein DMX gesteuerter Laser kann nur fest im Laser abgelegte Figuren wieder geben.

ILDA

Ist die derzeit gebräuchliche Schnittstelle um einen Laser zu betreiben. Über diese Schnittstelle ist es möglich die 3 Hauptfarben RGB und die Scannereinheit in der X-Y Achse zu steuern.

DAC (Digital Analog Converter)

Wie man am Namen schon ableiten kann, ist ein DAC das Verbindungsgerät zwischen Rechner und Lasereinheit. Der Converter wandelt die digitalen Signale des Rechners in analoge Signale um, welche über die ILDA Schnittstelle im Laser die Komponenten steuern.

Spiegelhalter

Spiegelhalter sollten sehr massiv ausgelegt werden um eine saubere Strahlführung zu gewährleisten.

Dichro – Farbfilter

Dichros gibt es abgestimmt für verschiedene Farben. Mit Hilfe von Dichro Elementen kann man Laserstrahlung mit bestimmten Wellenlängen im 45 Grad umleiten. Trifft weitere Laserstrahlung anderer Wellenlänge auf das Dichro auf wird dieses durchgelassen. Über Dichros ist es möglich Farben zu mischen.
Beispiel:
Dichro Rot – Reflektiert die Farbe rot im 45 Grad Winkel, lässt aber die Farbe Grün durch. Ein Dichro in Blau reflektiert die Farbe blau im 45 Grad Wnkel lässt aber rote und grüne Laserstrahlung hindurch!

Strahlteiler

Strahlteiler teilen wie es der Name schon sagt den Laserstrahl in 2 Strahlen auf. 100% Laserleistung trifft auf den Laserspiegel hier werden dann z.B. 70% des Laserstrahls gerade aus durch gelassen und die restlichen 30% im 46 Grad Winkel reflektiert.

Lasereffektspiegel

Gratings

Gratings spalten einen Laserstahl in viele Einzelstrahlen auf. Unterschiedliche Wellenlängen werden beim Auftreffen auf diese Effektspiegel unterschiedlich stark gebeugt, wodurch sich Sprektraleffekte erzeugen lassen.
Diese gibt es in zwei Varianten:
Grid – Laserstrahl wird mehrfach gebrochen und auf einer breiten Fläche verteilt.
Line – Laserstrahl wird auf einer Ebene gebrochen.

 

mrad Strahl-Divergenz –> Strahlungsdichte

Der Wert mrad gibt an in welchem Verhältnis sich ein Strahl über eine bestimmte Entfernung aufweitet. Je höher dieser Wert ist, desto größer ist der Laserpunkt nach einer bestimmten Entfernung. –> je größer der Punkt desto kleiner die Strahlungsdichte, desto schwächer scheint der Laser nach einer bestimmten Entfernung zu sein. Trick um die mrad Angabe nach zu messen: Laser aufbauen, eine Strecke von 10 Metern abmessen, Laser einschalten. Jetzt müsste ein Laser mit einem Strahldurchmesser von z.B. 1 mm am Ausgang und 1mrad Strahldivergenz mit einer Größe von ca. 0,9 cm abgebildet werden. Rechnung: 9 mm Vergrößerung / 10 m = 0,9 mm/m = 0,9 mrad

Strahldurchmesser

Durchmesser des Laserstrahls am Ausgang des Lasers.

Shutter

Ein Shutter ist eine mechanische Vorrichtung um Laserstrahlung zu unterbrechen. Ein Shutter wird direkt vor dem Strahlaustritt angebracht und kann durch den Notaus Schalter oder Safety aktiviert werden. Shutter schließen sich immer, wenn an diesen keine Spannung angelegt ist.

Kpps (Kilo Points Per Second)

Kpps ist die Angabe mit welcher Ausgabegeschwindigkeit ein DAC / Lasershowkontroller oder ein Scannersystem arbeiten kann. Je höher diese Werte sind, desto besser die Flimmerfreiheit der Ausgabe. Jedoch wird auch bei dieser Angabe oft bei den Scannern geschummelt. Denn die Scannergeschwindigkeit  steigt je kleiner der Ausgabewinkels ist.
Kleiner Ausgabewinkel –> hohe Kpps
Großer Ausgabewinkel –> Kpps sinkt
Daher sind die Kpps-Angaben nur zu vergleichen, wenn auch der Ausgabewinkel dazu angegeben ist.

MZB – ( Maximal zulässiger Bestrahlungswert )

Dieser Wert darf nicht überschritten werden, wenn Laserstrahlung in den Publikumsbereich gerät. Dieser Wert kann gemessen und für Tunnels auch berechnet werden.

2,7m – Grenzhöhe

Laserprojektoren dürfen nicht unter einer Höhe von 2,7m betrieben werden. Bei geringeren Höhen muss die bei der Abnahme vom Sachverständigen die festgelegten Sicherheitsbereiche eingehalten werden. Dies ist evt. auch durch mechanische Aufbauten sicher zu stellen, wie z.B. Blenden.

Hazer

Sind eine Alternative zur normalen Nebelmaschine. Hazer reichern den Raum mit leichtem Dunst an sorgen dafür, dass der Laser besser zur Geltung kommt oder nicht im zu dichtem Nebel nicht mehr sichtbar ist.

Laser im Praxiseinsatz – worauf muss geachtet werden?

-> Laseranlagen müssen vor unbefugter Nutzung per Schlüsselschalter gesichert werden
-> Laseranlagen dürfen nur von eingewiesenen Personal bedient werden. z.B. Laserschutzbeauftragter
-> Laseranlagen müssen über einen Not-Aus verfügen über welchen die Laseranlage innerhalb von xx ms abgeschalten werden kann.
-> Laser müssen über eine Bereitschaftsanzeige verfügen
-> Der Laser muss in der Nähe der Laseraustrittsöffnung über ein Warnschild verfügen
-> Am Laser selbst müssen Informationsschilder zum Laser angebracht werden, auf welchem die Klasse des Lasers, die verwendeten Wellenlängen und die Stärke des Lasers angegeben ist. 
-> Ein Laser-Projektor darf nur Nutzstahlen im Bereich von 400nm bis 700nm darstellen. Begleitstrahlung im IR oder UV Bereich ist nicht gestattet.
-> Der Laserprojektor muss nach DIN EN 61010-1 elektrisch und mechanisch sicher aufgebaut sein.
-> Die Laseranlage darf nicht ohne Werkzeug (z.B. Schraubendreher) zu öffnen sein.
-> Bei der Laseranlage darf der Laserstrahl nur an der Nutzstrahlöffnung austreten.

Grundlagen im Netz oder auf Papier zum Nachlesen

– BG Vorschrift 5007 (kostenlos im Internet)
– DIN 56912 (kostenpflichtig auf der DIN Homepage)

Diese Vorschriften gelten für alle Laserklassen über I und II.
INFO: Die BG entspricht fast in allen Einzelheiten der DIN 56912!!