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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Unterwasserlampe, die insbesondere bei Filmaufnahmen an und/oder unter Wasser verwendbar ist.
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Hintergrund
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Bei Filmaufnahmen für Kinofilme, Dokumentarfilme, Werbefilme und dergleichen an und/oder unter Wasser ist eine spezielle Beleuchtung erforderlich. Diese spezielle Beleuchtung kann durch Unterwasserlampen bereitgetellt werden, die in einem künstlich angelegten Wasserbecken oder in einem See oder einem Meer unter Wasser montiert werden. Die unter Wasser montierten Unterwasserlampen erzeugen ein gewünschtes Licht für Filmaufnahmen, die an und/oder unter Wasser durchgeführt werden können.
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Typischerweise werden die Unterwasserlampen durch Taucher an einem speziell bereitgestellten Unterwassermodul oder Unterwasserrahmen befestigt oder die Unterwasserlampen werden direkt an dem künstlich angelegten Wasserbecken in einer bestimmten Wassertiefe montiert bzw. befestigt. Die unter Wasser montierten Unterwasserlampen sind ferner mit zum Teil langen elektrischen Kabeln verbunden, die aus dem Wasser herausgeführt werden, um die Unterwasserlampen mit Elektrizität und Steuersignalen zu versorgen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Herkömmliche Unterwasserlampen weisen jedoch technische Probleme auf.
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Bei herkömmlichen Unterwasserlampen sind zum Beispiel fluoreszierende Lichtröhren oder Streifen mit Licht-emittierenden Dioden bzw. Lumineszenz-Dioden (LEDs) in ein Plexiglasrohr oder dergleichen eingeschoben. Die Enden des Plexiglasrohrs sind mit einem Endkappen bzw. Stopfen, zum Beispiel aus Hartgummi, verschlossen, insbesondere dadurch, dass der Stopfen in das Plexiglasrohrs eingesteckt wird. Ein derart verschlossenes Plexiglasrohr weist einen Lufteinschluss auf. Je tiefer eine derartige Unterwasserlampe unter Wasser kommt, umso höher wird der Druck auf Schwachstellen zwischen den Endkappen und dem Plexiglasrohr, so dass es bei einer bestimmten, für Filmaufnahmen relevanten Wassertiefe, von beispielsweise 3–4 Metern zu einem Wassereinbruch in das Innere des Plexiglasrohrs kommen kann. Da die LED-Streifen oder die fluoreszierenden Lichtröhren lediglich in das Plexiglasrohr eingeschoben und dort montiert werden, kann ein derartiger Wassereinbruch zum Funktionsausfall der Unterwasserlampe führen. Damit ist verbunden, dass Taucher die defekten Unterwasserlampen durch neue Unterwasserlampen ersetzen müssen, was zu erheblichen zeitlichen Verzögerungen bei Filmaufnahmen führen kann. Mit dem Ersetzen der Unterwasserlampen durch Taucher ist ferner verbunden, dass diese nur mühsam, und insbesondere in geringer Stückzahl, nach unten gezogen und dort fest verankert werden können, da die oben beschriebenen herkömmlichen Unterwasserlampen einen Lufteinschluss und daher unter Wasser einen Auftrieb aufweisen.
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Luftgefüllte Unterwasserlampen, bei denen beispielsweise Lichtröhren oder LED-Streifen in ein Plexiglasrohr eingeschoben werden, weisen somit grundsätzlich das Problem auf, dass mit zunehmender Wassertiefe der Druck auf diese zunimmt, und konstruktionsbedingte Probleme wie Deformation, Undichtheit und Materialbruch verstärkt werden.
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Herkömmlichen Unterwasserlampen mit den oben beschriebenen LED-Streifen in einem Plexiglasrohr weisen ferner typischerweise eine Vielzahl von LEDs auf. LEDs zeichnen sich durch eine sehr hohe Effizienz und eine lange Lebensdauer aus. Diese vorteilhaften Eigenschaften sind jedoch nur dann gegeben, wenn die LEDs nicht über ihren Arbeitspunkt hinaus erhitzt werden. Bei einem Einschieben der LEDs in ein Rohr, z.B. einem Plexiglasrohr, wie oben beschrieben, werden die LEDs jedoch von dem eigentlich idealen Kühlmittel Wasser isoliert. Aus diesem Grund können daher entweder nur sehr wenige LEDs in ein Rohr eingeschoben werden, um diese nicht zu überhitzen, oder die LEDs werden über den Arbeitspunkt hinaus überhitzt und die Lebensdauer der LEDs wird somit deutlich verringert.
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Ein weiteres technisches Problem herkömmlicher Unterwasserlampen resultiert daraus, dass für Filmaufnahmen verschiedene Lichtparameter benötigt werden und diese schnell gewechselt werden müssen. Unterwasserlampen sollen für Filmaufnahmen beispielsweise Tageslicht und Kunstlicht abgeben können. Dabei handelt es sich um weißes Licht mit einer unterschiedlichen Farbtemperatur, wobei Tageslicht beispielsweise eine Farbtemperatur im Bereich von 5500 K (Kelvin) aufweist, während Kunstlicht eine Farbtemperatur im Bereich von 3200 K aufweist. Herkömmliche Unterwasserlampen mit fluoreszierenden Lichtröhren weisen jedoch nur eine Lichtröhre für Tageslicht oder eine Lichtröhre für Kunstlicht auf. Bei Filmaufnahmen unter Wasser, in denen zum Beispiel häufig zwischen Tageslicht und Kunstlicht gewechselt werden soll, ist es daher erforderlich, dass Taucher zunächst eine Unterwasserlampe aus dem Wasser holen, die dann geöffnet werden muss, um die entsprechenden fluoreszierenden Lichtröhren auszutauschen, anschließend wieder versiegelt werden muss, um dann von einem Taucher wieder unter Wasser befestigt zu werden. Auch diese Maßnahme führt zu erheblichen zeitlichen Verzögerungen und Kosten.
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Mittel zum Lösen der Probleme
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Unterwasserlampe, welche die oben beschriebenen technischen Probleme lösen kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Unterwasserlampe mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung ausführlich anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1A und 1B zeigen eine Darstellung einer schematischen Konfiguration einer Unterwasserlampe gemäß einer Ausführungsform.
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2 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer schematischen Konfiguration einer Unterwasserlampe gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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3 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer schematischen Konfiguration einer Unterwasserlampe gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zum Realisieren einer Unterwasserlampe zur Verwendung für bzw. bei Filmaufnahmen an und/oder unter Wasser gemäß der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Zeichnungen gleiche oder entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die im Folgenden detailliert beschreiben werden, werden ausführlich mit Bezug auf eine Unterwasserlampe. Jedoch wird angemerkt, dass die folgenden Beschreibung nur Beispiele enthält und nicht als eine die Erfindung einschränkend angesehen werden sollte.
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1A und 1B zeigen eine Darstellung einer schematischen Konfiguration einer Unterwasserlampe 1. 1A zeigt in einem Querschnitt der Unterwasserlampe 1, dass die Unterwasserlampe 1 primär aus drei Komponenten aufgebaut ist, und zwar einer Platine 10, einem Profil 20 und einem transparenten Vergussmittel 30.
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Die Platine bzw. Leiterplatte 10 aus einem elektrisch isolierendem Material wie z.B. faserverstärktem Kunststoff weist eine Vielzahl von Licht-emittierenden Dioden (LEDs) auf, wobei in der 1A drei LEDs 11a, 11b, 11c gezeigt sind, die in bekannter Art und Weise auf der Platine 10 mechanisch befestigt und elektrisch angeschlossen werden. Die Platine 10 kann eine beliebige Anzahl von LEDs aufnehmen, die auf der Platine 10 und durch eine Steuerung gezielt angesprochen werden können. 1B zeigt eine nicht maßstabsgetreue Draufsicht auf die in 1A dargestellte Wasserlampe. Aus dieser Draufsicht in 1B ist ersichtlich, dass sich in der Längsrichtung (senkrecht zur Papierebene in 1A) die Platine 10 erstreckt und neben den in 1A gezeigten LEDs 11a, 11b, 11c, zum Beispiel parallel dazu, weiteres LEDs in Streifenform befinden können.
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Gemäß 1A und 1B weist das Profil 20, bei dem es sich zum Beispiel um ein Aluminiumprofil oder dergleichen handeln kann, ferner eine Ausnehmung bzw. Nut oder Aussparung 21 mit einer Dimensionierung derart auf, dass die Platine 10 darin aufgenommen werden kann. Die Anzahl der Platinen 10, die in der Ausnehmung 21 aufgenommen werden kann ist nicht auf eins beschränkt, und insbesondere bei in Längsrichtung sehr langen Unterwasserlampen kann eine Vielzahl von Platinen 10 bereitgestellt werden.
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Die Ausnehmung 21 kann derart dimensioniert werden, dass durch eine seitliche Begrenzung der Ausnehmung 21 eine Tiefe der Ausnehmung definiert wird. Wie in 1A gezeigt, ist die Tiefe der Ausnehmung größer als eine Dicke der Platine 10, so dass die seitliche Begrenzung der Ausnehmung 21 die Platine 10 umschließt und die Platine 10 in der Ausnehmung vollständig aufgenommen werden kann.
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Bei der Herstellung der Unterwasserlampe 1 wird die Platine 10 in der Ausnehmung 21 platziert, und das transparente Vergussmittel 30 wird über die Platine 10 und die darauf befestigten LEDs 11a, 11b, 11c gegossen und härtet dort aus. Bei dem transparenten Vergussmittel 30 handelt es sich beispielsweise um ein Polyurethan-Kunstharz, Silikon oder dergleichen. Nach der Aushärtung befindet sich somit das transparente Vergussmittel 30 in der Ausnehmung 21 des Profils 20 derart, dass das transparente Vergussmittel 30 die mindestens eine Platine 10 in der Ausnehmung 21 ohne Lufteinschluss und blasenfrei vollständig abdeckt und die Ausnehmung des Profils 20 teilweise oder vollständig ausfüllt. In 1A ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der das transparente Vergussmittel 30 die Ausnehmung 21 vollständig ausfüllt.
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Die Unterwasserlampe 1 gemäß 1A und 1B weist somit keinen Lufteinschluss auf und somit keine Schwachstelle, an der Wasser eindringen könnte.
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Da diese Unterwasserlampe 1 ferner nur aus den primär drei Komponenten Platine 10, Profil 20 und transparentes Vergussmittel 30 besteht, weist diese ferner eine höhere Dichte als Wasser auf und sinkt daher im Wasser. Eine Montage der Unterwasserlampe 1 unter Wasser wird somit vereinfacht, da diese durch Taucher leichter an den Montageplatz gebracht werden können.
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Ferner hat der tiefenabhängige Wasserdruck auf das Profil 1 und die blasenfreie Vergussmasse 30 ohne Lufteinfluss geringere Einwirkungen als ein mit Luft gefüllter Hohlkörper bzw. ein mit Luft gefülltes Rohr. Wassereinbrüche in das Innere von Unterwasserlampen, wie sie in herkömmlichen Unterwasserlampen ab bestimmten Tiefen, beobachtet werden, können somit vermieden werden und die vorliegende Unterwasserlampe 1 kann insbesondere problemlos für Filmaufnahmen in größeren Wassertiefen verwendet werden.
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2 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer schematischen Konfiguration einer Unterwasserlampe 1 gemäß einer Ausführungsform. 2 zeigt, dass die Ausnehmung 21 des Profils 20 auf einer ersten Seite (in 2 oberen Seite) des Profils 20 ausgebildet und sich die seitliche Begrenzung der Ausnehmung 21 in der Längsrichtung des Profils 20 erstreckt. Die seitliche Begrenzung der Ausnehmung 21 verhindert den Ausfluss der transparenten Vergussmasse 30 bei der Herstellung der Unterwasserlampe 1 und führt zu einer mechanischen Verankerung (zum Beispiel durch Anhaften) der transparenten Vergussmasse 30 in der Ausnehmung 21.
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Wie in 2 gezeigt weist die seitliche Begrenzung der Ausnehmung 21 für einen verbesserten mechanischen Kontakt mit dem ausgefüllten transparenten Vergussmittel 30 eine aufgeraute Oberfläche 22 auf. Bei der aufgerauten Oberfläche 22 der seitlichen Begrenzung der Ausnehmung 21 kann es sich beispielsweise um in der Längsrichtung verlaufende Vertiefungen und Erhöhungen handeln. In einer Ausführungsform sind die in der Längsrichtung verlaufenden Vertiefungen insbesondere Rillen mit einer vorbestimmten Tiefe, von zum Beispiel bis zu 2 mm ausgebildet. Diese Vertiefungen bzw. Erhöhungen führen durch eine vergrößerte Oberfläche zu einem verbesserten mechanischen Kontakt zwischen dem Profil 10 und dem Vergussmittel 30, und das Vergussmittel 30 kann dadurch besser und beständiger in der Ausnehmung 21 gehalten werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die mindestens eine Platine 10 mit einem Haftmittel (nicht gezeigt) in der Ausnehmung 21 direkt auf dem Profil 20 befestigt werden. Beispielsweise kann die Platine direkt auf das Profil 20 aufgeklebt werden.
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Als Haftmittel kann beispielsweise ein doppelseitiges Klebeband verwendet werden, das sowohl eine Haftfunktion mit dem Profil 20 als auch mit der Platine 10 aufweist. In einer Ausführungsform wirkt dieses Klebeband elektrisch isolierend, so dass die Platine 10 von dem Profil 20 elektrisch isoliert bleibt.
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Die im Betrieb der LEDs 11a, 11b, 11c entstehende Wärmemenge kann somit direkt an das Profil 20, z.B. das Aluminiumprofil, abgegeben werden. Da das Profil 20 der Unterwasserlampe 1 selbst in einem direkten Kontakt mit dem Wasser ist, kann ein Wärmeaustausch zwischen dem Profil 20 und dem Wasser erfolgen, und das Profil 20 kann die aufgenommene Wärmemenge direkt an das umfließende Wasser abgeben. Auf Grund dieser Maßnahme kann eine größere Anzahl von LEDs 11a, 11b, 11c auf der Platine 10 aufgenommen werden, die Unterwasserlampe 1 kann mit einer größeren Anzahl von LEDs bestückt werden, und trotzdem werden diese auf Grund des vorliegenden vorteilhaften Kühlmechanismus nicht über den Arbeitspunkt hinaus erhitzt. Nur so kann die von den LED-Herstellern angegebene Lebensdauer von beispielsweise 50.000 Stunden überhaupt gewährleistet werden.
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3 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer schematischen Konfiguration einer Unterwasserlampe 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie aus 3 ersichtlich weist das Profil 20 auf einer zweiten Seite, die der oben beschriebenen ersten Seite des Profils 20 gegenüberliegt, zwei Kühlrippen 24a, 24b auf. 3 zeigt ferner, dass das Profil 20 der Unterwasserlampe 1 eine Halterung 26 ausbildet, mit der die Unterwasserlampe 1 unter Wasser, zum Beispiel an einer Montageschiene befestigt werden kann. Darüber hinaus zeigt 3, dass das Profil 20 eine Bohrung 28 aufweisen kann. Diese Bohrung 28 kann derart dimensioniert sein, dass darin ein elektrisches Kabel aufgenommen werden kann, mit dem die Platine und die LEDs 11a, 11b, 11c von einer zentralen Steuerung außerhalb des Wassers mit Strom und/oder Steuersignalen versorgt werden können.
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Die Anzahl der Kühlrippen ist nicht auf zwei beschränkt und es kann eine beliebige Anzahl von Kühlrippen bereitgestellt werden. Wie aus 3 ersichtlich, sind die beiden Kühlrippen 24a, 24b an der zweiten Seite des Profils 20 symmetrisch angeordnet. Die Ausnehmung 21 befindet sich an der gegenüberliegenden ersten Seite des Profils 20, wie oben erläutert. Die Kühlrippen 24a, 24b erhöhen die Gesamtoberfläche des Profils 20 und führen somit zu einem noch weiter verbesserten Wärmeaustausch mit dem umfließende Wasser. Die symmetrische Anordnung der Kühlrippen 24a, 24b, wie in 3 gezeigt, unterdrückt die Ausbildung von asymmetrischen Temperaturgradienten in dem Profil 20, die zu einem nachteiligen Effekt z.B. auf das Vergussmittel 30 und dessen Haltbarkeit führen kann.
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In einer Ausführungsform erstrecken sich mindestens zwei Kühlrippen 24a, 24b von einem Symmetriepunkt oder von der Umgebung eines Symmetriepunkts des Profils 20 radial bzw. sternförmig nach außen. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass eine ursprünglich halbrunde Form des Profil 20 an der zweiten Seite derart bearbeitet wird, dass aus der ursprünglich halbrunden Form des Profils 20 Material herausgearbeitet und dadurch die Kühlrippen 24a, 24b zum Beispiel sternförmig ausgebildet werden. Der obige Symmetriepunkt ist dann zum Beispiel der Mittelpunkt des Profils. Die im Betrieb der LEDs entstehende Wärmemenge kann somit noch besser an das umfließende Wasser abgegeben werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Profil 20 ferner eine Schutzschicht (nicht gezeigt) aufweisen, die das Profil 20 zum Beispiel vor Chlorwasser oder Salzwasser schützt. Eine derartige Schutzschicht kann für ein Aluminiumprofil beispielsweise durch ein Eloxal-Verfahren bereitgestellt werden, so dass eine Oberflächenschicht des Aluminiumprofils in ein Oxid bzw. Hydroxid umgewandelt wird. Dies führt zu einem vorteilhaften Schutz der Unterwasserlampen, die bei Filmaufnahmen insbesondere in Chlorwasser oder Salzwasser verwendet werden und dabei besonderen Korrosionseinflüssen ausgesetzt sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vielzahl von LEDs 11a, 11b, 11c auf der Platine 10 zumindest eine erste Gruppe LEDs und eine zweite Gruppe LEDs, wobei die erste Gruppe betrieben werden kann, weißes Licht mit einer ersten Farbtemperatur zu emittieren, und die zweite Gruppe betrieben werden kann, weißes Licht mit einer zweiten Farbtemperatur zu emittieren. Die erste Farbtemperatur unterscheidet sich hier von der zweiten Farbtemperatur.
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Bei diesen unterschiedlichen Farbtemperaturen kann es sich vorzugsweise um Tageslicht und Kunstlicht handeln. Auf der zumindest einen Platine 10 befinden sich somit LEDs, die durch eine interne oder externe Steuerung gezielt angesprochen werden können, so dass die Unterwasserlampe 1 ohne Umbau entweder Tageslicht oder Kunstlicht aussenden kann und somit jederzeit im Wasser verbleiben kann. Die interne oder externe Steuerung kann darüber hinaus die erste und zweite Gruppe derart ansprechen, dass die erste Gruppe und die zweite Gruppe gleichzeitig arbeiten, und somit Tages- und Kunstlicht nach Belieben gemischt werden kann. Für eine derartige beliebige Mischung können durch die Steuerung eine bestimmte Anzahl von LEDs in der ersten Gruppe und eine bestimmte Anzahl von LEDs in der zweiten Gruppe angesprochen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Vielzahl von LEDs 11a, 11b, 11c ferner eine dritte Gruppe LEDs umfassen. Diese dritte Gruppe kann betrieben werden, farbiges Licht zu emittieren. Es handelt sich daher im Unterscheid zu der obigen ersten und zweiten Gruppe von LEDs, die weißes Licht ausstrahlen, um LEDs, die Licht mit einer bestimmten Wellenlänge emittieren, so genannte Farb-LEDs.
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Gemäß dieser Ausführungsform können die Platinen somit zusätzlich oder alternativ mit Farb-LEDs bestückt werden. Aufgrund der zusätzlichen Bereitstellung von Farb-LEDs, d.h. LEDs, die beispielsweise rotes, grünes, und/oder blaues Licht emittieren, kann eine interne oder externe Steuerung der Unterwasserlampe 1 derart betrieben werden, gleichzeitig sowohl LEDs der ersten und/oder zweiten Gruppe als auch LEDs der dritten Gruppe anzusprechen. Dadurch kann zum Beispiel ein Tageslicht und/oder Kunstlicht mit einem zusätzlichen Farbanteil gemischt und bereitgestellt werden. Vorteilhaft ist die Steuerung dazu ausgebildet, sowohl eine bestimmte Anzahl von LEDs in der ersten Gruppe und/oder zweiten Gruppe als auch in der dritten Gruppe anzusprechen. Farbbasierte Bildfreistellungen (engl. chroma keying), wie zum Beispiel die Bluebox-Technik oder die Greenbox-Technik werden damit auch für Unterwasserfilmaufnahmen ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die oben beschriebene Steuerung der Unterwasserlampe 1 ein Steuerelement (nicht gezeigt) auf, das ebenfalls auf der Platine 10 aufgenommen und dort montiert wird. Dieses Steuerelement ist ausgebildet, die Vielzahl von LEDs 11a, 11b, 11c durch ein bzw. eine Vielzahl pulsbreitenmodulierter Signale anzusteuern. Die Ansteuerung von LEDs mittels pulsbreitenmodulierter bzw. pulsweitenmodulierter (PWM) Signale ist bekannt, und dadurch kann beispielsweise die emittierte Lichtintensität der LEDs 11a, 11b, 11c verändert werden.
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Die Erzeugung und Bereitstellung pulsbreitenmodulierter Signale auf der Platine 10 der Unterwasserlampe 1 ist technisch vorteilhaft, da festgestellt wurde, dass die herkömmliche Bereitstellung pulsbreitenmodulierter bzw. pulsweitenmodulierter (PWM) Signale durch eine zentrale Steuerung außerhalb des Wassers und das Liefern der pulsbreitenmodulierter bzw. pulsweitenmodulierter (PWM) Signale von einer derartigen zentralen Steuerung über ein langes Kabel zur Unterwasserlampe zu einem Antenneneffekt führt, bei dem Frequenzen der pulsbreitenmodulierte Signale mit Frequenzen interferieren können, mit denen die Filmkameras betrieben werden, und außerdem die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) vermindert wird. Dieser Interferenzeffekt wird durch die Bereitstellung des Steuerelements und der Erzeugung pulsbreitenmodulierten bzw. pulsweitenmodulierter (PWM) Signale auf der Platine der Unterwasserlampe 1 behoben oder zumindest drastisch reduziert.