rn

Искусственные источники света

Импульсные источники света

Немного истории

Современные импульсные газоразрядные лампы появились в результате более чем столетнего экспериментирования фотографов, пытавшихся найти источники света, по своей интенсивности близкие к свету солнца, чтобы иметь возможность снимать в закрытых помещениях или не зависеть от световых условий при натурной съемке. В 1850-е годы было найдено решение применять для освещения объектов съемки магниевую проволоку, которая, сгорая, давала очень яркий свет. Начиная с 1880-х годов большинство фотографов использовало в качестве основного или вспомогательного источника химическую смесь порошка магния, поташа и сульфида сурьмы. Смесь, сгорая, давала яркую вспышку (и большое белое облако сгоревших химических веществ), была достаточно взрыво- и пожароопасна – многие фотографы (и, думаю, не только они) пострадали во время съемок. Наконец, в 1930-е годы пришло решение использовать сгорание тонкой алюминиевой фольги (или стружки) в атмосфере кислорода, в герметично запаянной стеклянной колбе, поджигая эту лампу не химическим, а электрическим способом. Было налажено серийное производство этих ламп. И все же фотографы были ограничены в количестве света – действовал принцип: одна вспышка – одна лампа. (Посмотрел бы я на современных репортеров, «отбивающих» за один репортаж до десятка пленок, сколько чемоданов с лампами им пришлось носить бы с собой…)

Не остались без внимания фотографов научные опыты по исследованию быстропротекающих процессов с использованием в качестве источников света искровых разрядов. Исследования проводились с использованием импульсной лампы, наполненной неоновым газом, а в качестве источника энергии применялась автомобильная катушка зажигания. В 1920-х годах впервые были применены бумажные конденсаторы как источники энергии для импульсных ламп. Появление в конце 1950-х годов электролитических конденсаторов, способных накапливать большой электрический заряд, и газонаполненных импульсных ламп привело нас к современному состоянию дел в фотографии – мы даже не задумываемся, получая мощную порцию света от встроенной в фотоаппарат вспышки, какой непростой путь она прошла…

Немного теории

rn

Импульсные газоразрядные лампы – это мощные источники света, спектральная характеристика которых близка к дневному свету. Лампы, применяемые в фотографии (ил.1, 2),

(ил.1)


(ил.2)

представляют собой стеклянную или кварцевую трубку, заполненную инертным газом – ксеноном – под давлением 0,1-1,0 атм, в торцы которой вварены электроды из молибдена или вольфрама. Газ, находящийся внутри лампы, не проводит электричество. Для ее включения (поджига) существует третий электрод – поджигающий – в виде мастики, прозрачного слоя двуокиси олова или созданный намоткой никелевой проволоки на поверхность баллона. При подаче на электроды напряжения не ниже напряжения зажигания и высоковольтного (>10 000 В) поджигающего импульса между катодом и поджигающим электродом (или путем приложения к электродам напряжения, достаточного для пробоя газа в лампе) лампа зажигается. Импульс высокого напряжения ионизирует газ в колбе лампы вдоль этого внешнего электрода, создавая ионизированное облако, соединяющее положительный и отрицательный электроды лампы, давая возможность ионизации газа теперь между этими двумя потенциалами лампы. В силу того, что сопротивление ионизированного газа очень мало, (от 0,2 Ом до 2-5 Ом), электрическая энергия, накопленная на конденсаторе за очень короткий промежуток времени (1/10000 с – 1/500 с), превращается в световую энергию. Регулируя расстояние между электродами и давление газа в колбе, можно получать лампы разной световой мощности. Мощность импульсных ламп измеряется в джоулях (ватт/секундах) по формуле:

Емакс. = [С (Uзаж. - Uпог.)²] : 2,

где С – емкость конденсатора (фарада), Uзаж. - напряжение зажигания (вольт), Uпог. – напряжение погасания (вольт), Емакс. – максимальная энергия (вт/с).

Знание параметров лампы необходимо, чтобы обеспечить ее длительную эксплуатацию и высокую надежность в работе. Напряжение на накопительном конденсаторе должно превышать напряжение зажигания лампы на 50-100 В, а подводимая энергия не должна быть выше паспортного значения для данного типа лампы. При среднем сроке службы импульсных ламп, достигающем десятки тысяч импульсов, повышение максимальной подводимой энергии в 2 раза сокращает срок службы лампы всего лишь до 10 раз, а превышение в 4-5 раз может вызвать взрыв лампы.

rn

Типовая схема зажигания лампы в фотовспышках хорошо известна многим фотографам (ил.3).

(ил.3)

rn

Переменное напряжение, поступающее из сети, через токоограничивающий резистор R1 выпрямляется диодами D1 и D2 до постоянного напряжения. Электролитический конденсатор С1 начинает заряжаться и через какое-то время накопит энергию, которая сможет разрядиться на импульсной лампе L. Но напряжения на выводах этого конденсатора не достаточно, чтобы лампа смогла дать импульс. Для зажигания лампы существует следующая цепь, составляющая колебательный контур, состоящая из небольшой емкости С2 и повышающего трансформатора Т. При замыкании синхроконтакта Х заряженный конденсатор начинает разряжаться через первичную обмотку трансформатора, генерируя колебательный процесс. Возникшая в первичной обмотке трансформатора ЭДС создает на вторичной обмотке трансформатора напряжение, в десятки раз превосходящее начальное. Импульса этого высокого напряжения достаточно для ионизации газа в трубке импульсной лампы. Лампа зажигается.

Кварцевые баллоны импульсных ламп пропускают свет с длиной волны от 155 нм до 4500 нм, стеклянные – от 290 нм до 3000 нм (ил.4).

rn

(ил.4)

rn

Излучение импульсных ламп начинается в ультрафиолетовой части спектра и вынуждает производителей наносить на них специальное покрытие, которое должно «отрезать» эту часть спектра. Такие импульсные лампы имеют золотистое напыление на поверхности колбы (примерно 10-12% желтого), которое не только отрезает ультрафиолетовую область спектра, выступая в качестве UV фильтра, но и корректирует цветовую температуру импульсного источника под фотографический стандарт 5500 К (ил.5).

rn

(ил.5)

rn

Лампы, не имеющие такого покрытия (ил.6),

rn

(ил.6)

rn

как правило, изготовлены из стекла либо заполнены смесью ксенона с другими газами, компенсирующими избыточное синее излучение, либо вынуждают фотографа использовать внешний стеклянный колпак (Pyrex), на который нанесено цветоисправляющее покрытие, либо работают в режиме с большей длительностью импульса, так как еще одна особенность импульсных ламп - изменение цветовой температуры с течением времени: в начале импульса она была холодная, с преобладанием синих лучей, к концу свечения – разряд в колбе лампы почти что превращается в тлеющий разряд, где относительно большое количество теплых лучей в спектре излучения (ил.7).

rn

(ил.7)

rn

Поэтому лампы с длительным импульсом (с большим внутренним сопротивлением) имеют цветовую температуру, изменяющуюся по времени, приближающуюся в среднем значении к 5500-5600 К. Это немного напоминает анекдот про «среднюю температуру по больнице». Недостаток таких ламп – сильно растянутый по времени импульс и невозможность глубокой регулировки мощности лампы изменением напряжения на ее выводах без изменения цветовой температуры.

Три принципа управления энергией

rn

Как мы уже говорили, мощность импульсных ламп измеряется в джоулях и зависит от двух параметров – емкости конденсатора и питающего напряжения. Можно параллельно соединить несколько конденсаторов (С = С1 + С2 + С3 + …+ Сn) и, включая-выключая какие-то их группы, регулировать таким образом мощность. Цветовая температура будет стабильна, но это не очень удобно, так как мощность прирастает дискретными значениями.

От этих недостатков свободен способ регулирования энергии вспышки, заключающийся в изменении начального напряжения на накопительном конденсаторе. Однако прямая регулировка напряжения на накопительной емкости позволяет регулировать энергию в пределах 100-30%. При более низких значениях напряжения лампа не зажигается. Приходится вводить в схему запуска лампы еще один накопительный конденсатор малой емкости, на котором достигается напряжение, достаточное для ее запуска, а остальные конденсаторы заряжены до гораздо меньшего значения. Способ очень популярный, позволяет получать любые промежуточные значения мощности в пределах от 1:1 до 1:32 (от 100% до 3%), но разряд в таком режиме включения лампы по своим характеристикам приближается к тлеющему, что немного удлиняет время свечения лампы, а суммарная цветовая температура излучения приближается к стандарту 5500 К даже без специального покрытия на поверхности колбы лампы.

Третий способ регулирования заключается в прерывании длительности импульса при достижении определенного порога мощности. В цепь лампы включается мощный управляющий элемент, как правило, тиристор, который способен выдержать большие разрядные токи лампы (до 200 А), выполняющий роль «запирающего» элемента – если в момент ионизации газа в колбе лампы разорвать электрическую цепь, ведущую от конденсатора к лампе, ионизация прекратится и лампа погаснет. Способ, который требует применения в управлении импульсной лампой электронных схем, либо отслеживающих заранее заданное падение напряжения на конденсаторе, либо учитывающих световой поток самой лампы, вернувшийся от объекта съемки. Только быстродействующая электроника может справиться с такой задачей.

Ведущее число

Для многих начинающих фотографов является загадкой, почему, применяя импульсные источники света, мы практически лишены возможности управлять количеством света при помощи изменения параметров выдержки… Ведь экспозиция, это Н = Еt. Да, безусловно, для источников длительного свечения, это так. Ну а как можно управлять при помощи затвора фотоаппарата импульсным источником, длительность которого в несколько раз (иногда десятков раз) меньше длительности срабатывания затвора? Формула остается правильной, да только время t теперь превращается в почти постоянную величину – константу Т. Теперь регулирование экспозиции возможно лишь изменением количества светового потока при помощи диафрагмы (или регулированием количества света самой вспышки). На простейших моделях импульсных вспышек конденсатор заряжается всегда полностью и независимо от дистанции, на которой находится наш фотографический объект, выдает постоянное количество световой энергии. До появления современных измерительных приборов – флешметров – был придуман довольно остроумный способ взаимосвязи энергии фотовспышки, расстояния до объекта и результирующей диафрагмы. Он заключался в следующем: если выразить энергию фотовспышки не в единицах мощности, а в условных единицах, то можно, зная расстояние до объекта, «прикинуть» диафрагму по формуле:

F = Ведущее число/ расстояние (м).

Например, при ведущем числе 32 мы получим следующие параметры: диафрагма 8 = 32: 4 (м), диафрагма 5,6 = 32 : 5,7 (м) или диафрагма 4 = 32 : 8 (м).

Как видим, количество света обратно пропорционально квадрату расстояния от источника света до объекта (см. первый закон освещенности). Точность экспонирования зависела от… глазомера фотографа! Это в случае, если источник света освещал объект прямым светом. А если фотографу требовалось его рассеять (отразить от диффузной поверхности или получить рассеянный свет, прошедший сквозь полупрозрачную среду), то приходилось учитывать: расстояние до рассеивающей поверхности, коэффициент ее отражения (очень приближенно), площадь освещения этой поверхности, дистанцию от поверхности до объекта… Часто полученные результаты были так же близки к экспозиции, как… «цена на дрова в Канаде на лондонской бирже».

Современные фотовспышки со встроенными в них системами автоматики позволяют фотографу не задумываться (что не есть хорошо) над вопросами правильного экспонирования материала. Они сами умеют дозировать количество света, меняя длительность импульса или накопленную на конденсаторе энергию. Менять ширину луча света в зависимости от фокусного расстояния объектива. Учитывать только отраженный от объекта съемки свет, при этом почти неважно, куда направлен сам источник света, позволяя смоделировать и измерить количество света по предварительной вспышке, намного меньше основной энергии. Измерять дистанцию в полной темноте. Хвала электронике!

Да только за последнее время количество фотографий, полученных по принципу «вспышка в лоб», перевалило все разумные пределы… Дело в том, что эти встроенные источники света были придуманы как ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ, выравнивающие световой контраст на объекте, и не предполагалось, что они сами станут источником рисующего света. Для психологии восприятия изображения свет, идущий от зрителя к объекту (от фотоаппарата к объекту), не типичен. Мы уже с вами рассматривали различные варианты солнечного освещения. Где вы видели свет такой световой характеристики? Ах, при закате, когда солнце находится у вас за спиной и глазки портретируемого стремятся превратиться в узкие щелочки, потому что смотреть на такой свет больно… Больно, господа фотографы! А еще больнее смотреть на снимки, где горе-фотограф бездумно использует мощный встроенный источник света (благо он всегда с собой), направляя его на объект, забывая о главном: фотография – это светопись, а не набор экспозиционных параметров, достаточных для засвечивания фотоматериала.

Режимы автоматики фотовспышек

Ведущее число (условная единица, позволяющая связать количество света, падающего на объект съемки, и расстояние до объекта) сейчас практически повсеместно вытеснено системами автоматического замера экспозиции как в выносных фотовспышках, так и в импульсных источниках, встроенных в фотоаппарат. Самые простые импульсные вспышки, не умеющие регулировать энергию, безвозвратно ушли в прошлое. Современная фотовспышка, согласуясь с данными чувствительности пленки и диафрагмы, установленными на фотоаппарате, может дозировать количество света, обрывая разряд лампы по команде автоматики. Естественно, количество света может регулироваться только в сторону уменьшения, т.е. либо полный разряд, либо меньшая его часть, если объект съемки находится достаточно близко и максимальная энергия не нужна. Автоматика таких приборов улавливает отраженный от объекта свет, предполагая, что перед ней среднесерый объект, коэффициент отражения которого равен 18%.Такое случается часто, но далеко не всегда. Поэтому в современных системах управления энергией разряда лампы есть возможность «объяснить» автоматической системе экспозамера, что объект отличается от среднесерого. Для этого в фотовспышках предусмотрен режим экспокоррекции - как в сторону увеличения (+), так и в сторону уменьшения (-) энергии от того уровня, который автоматика вычислила, полагая, что объект среднесерый. Так, снимая любимую тещу в черной каракулевой шубе, придется ввести поправку минус не на тещу, а на шубу… Автоматика определит количество света для объекта и постарается его осветить так, чтобы шуба экспонировалась как среднесерый объект (для нее ВСЕ объекты серые). В результате вместо лица любимой родственницы мы получим нечто бесформенно-белое, мало напоминающее дорогой облик. Комментарии излишни… Другой пример – детский сад, младшая группа, наступающий Новый год… Все детишки одеты «зайчиками» и «снежинками», т.е. в кадре много объектов с белой фактурой. Автоматика опять все определит, исходя из того же среднесерого 18% коэффициента отражения объектов съемки. Результат – грязные тональности серых оттенков, мало напоминающие белоснежные одеяния… Для правильного освещения требуется ввести поправку в плюс, объясняя автоматике, что объект светлее, чем эталонный среднесерый, и света на него нужно больше. Приведенные примеры только демонстрируют принципы автоматического регулирования. Для успешной работы с такими объектами у фотовспышки обязательно должен быть режим экспокоррекции (+/-) при работе в автоматическом режиме, который позволит регулировать энергию вспышки исходя из светлоты объекта. Режим работы автоматики с экспокоррекцией «минус 1 ½-2» ступени диафрагмы позволяет получать количество света в теневых участках объектов съемки, достаточное для их детальной проработки при условии, что они освещены сильным и контрастным светом, например, летним днем на прямом солнечном свету. Такой режим регулирует количество света от вспышки, объясняя автоматической системе экспозамера, что главным источником для нас является солнечный свет, а импульс лишь заполняет теневые участки объекта, прорабатывая их фактуру и детали, практически не давая собственных теней. Еще очень полезным устройством в фотовспышках является система индикации произведенного импульса – она показывает, хватило ли света для освещения объекта или мы находимся слишком далеко и расстояние до объекта необходимо уменьшить.

Во многих современных фотовспышках есть режим деления энергии на равные части и возможность выдавать ее чередующимися частями в течение определенного интервала времени и с определенной частотой. Такой режим называется стробоскопическим, а частота указывается в герцах (Гц). Один герц в нашем случае - один импульс в секунду. Можно задать частоту повторяющихся импульсов одинаковой энергии и их количество, разделив всю энергию вспышки на дробные части. Если объект съемки абсолютно неподвижен, то отдельные импульсы света, накладываясь друг на друга, дадут световой рисунок, неотличимый от одиночного разряда фотовспышки. Другое дело, если объект съемки движется относительно кадрового пространства – такой режим позволит зафиксировать отдельные фазы движения, «замораживая» их светом. В одном кадре можно будет увидеть все элементы движения, сравнить их между собой.

Еще два режима современных фотовспышек связаны с моментом синхронизации импульса и работой затвора фотоаппарата. При использовании импульсных источников скорость затвора должна быть выбрана такой, чтобы кадровое окно было полностью открыто в момент импульса. Такая скорость называется выдержкой синхронизации. Она колеблется у разных камер от 1/30 до 1/250 с. Но если мы выберем выдержку заметно длиннее, то у нас появятся две возможности назначить время срабатывания вспышки. Первая – синхронизация по первой (открывающей) шторке – позволяет сразу после полного открытия кадрового окна произвести импульс света, а далее движущийся объект будет освещен постоянным источником, оставляя смазанные следы изображения в кадре – шлейф. При этом шлейф будет находиться перед движущимся объектом. Вторая – синхронизация по второй (закрывающей) шторке – синхронизирует срабатывание импульса перед началом закрывания кадрового окна затвором фотоаппарата. Результат – шлейф от движущегося объекта экспонируется позади объекта, подчеркивая его ускоренное движение.

Моноблоки и генераторы

Пока мы с вами вели речь в основном об импульсных источниках, либо встроенных в фотоаппарат, либо выполненных отдельно от него, но работающих согласованно с ним. В профессиональной практике фотографу приходится сталкиваться с другими импульсными приборами. Весь спектр таких приборов можно разделить на две группы – моноблоки и генераторы.

Первые представляют из себя устройства, в корпусе которого находятся: цепь питания; устройство, поддерживающее постоянную энергию на конденсаторе; схема регулировки и управления энергией импульса и схема управления моделирующим (пилотным) светом. Чтобы использовать такие приборы, их достаточно подсоединить к розетке и соединить с камерой синхропроводом. Чтобы добиться согласования и одновременности импульса таких приборов, существует цепь синхронизации. Она может быть проводная (провод, подключенный к синхроконтакту аппарата); беспроводная световая – в моноблок встроено устройство, которое улавливает световой импульс от любой другой фотовспышки и поджигает моноблок; беспроводная инфракрасная – при помощи специальной миниатюрной вспышки, инфракрасный синхронизатор, световой поток который перекрыт инфракрасным или очень темным красным фильтром, закрепленной на аппарате; беспроводная: радио – при помощи приемо-передающих устройств, работающих в радиодиапазоне, радиосинхронизатор: передатчик получает сигнал в момент открывания затвора аппарата, а приемники, на каждом моноблоке свой, получают этот сигнал и синхронизируют импульсы всех приборов.

Вторые – конструктивно разделены на два блока: генератор, в котором накапливается энергия и находятся все основные схемы и органы управления ею, и исполнительная головка (собственно сам источник света), закрепляемая на штативе, которой и освещается объект съемки. Большое напряжение и большой ток, подаваемый с генератора в момент импульса на осветительную головку, вносит ограничения в длину соединительного кабеля и его сопротивление. Постоянный ток распространяется по поверхности проводника, и, чтобы уменьшить его сопротивление, соединительный кабель состоит из большого количества тонких проводков, собранных в большой, достаточно толстый жгут. Длина такого провода должна быть для всех подключенных приборов строго одинакова, иначе они получат разное количество накопленной энергии. Удобство управления всеми осветительными головками и ограничение на их удаленность от генератора приводит к тому, что в основном генераторные источники используются в павильонной съемке.

Сейчас я хотел бы затронуть вопрос о различных способах регулировки энергии импульса и моделирующего (пилотного) света в таких приборах и способах ее индикации. А зачем вообще нужен моделирующий свет? Наши органы зрения не позволяют рассмотреть освещенный объект, если он освещается непродолжительным по времени импульсом света. Мы видим только яркую вспышку, но не можем оценить не ее количество(много-мало), ни качество (сила, направление света и пр.).Для того чтобы смоделировать характер света, излучаемого прибором, в профессиональные источники устанавливают, помимо импульсной лампы, лампы накаливания постоянного свечения – галогенные, газонаполненные и пр. Они, находясь в непосредственной близости с импульсной лампой (ил.8),

rn

(ил.8)

rn

позволяют фотографу представить качество света и его количество. Их свет претерпевает те же изменения, что свет импульсной лампы, рассеиваясь и отражаясь от различных насадок, зонтов, софт-боксов и пр. Импульсный свет, будучи во много десятков раз сильнее, повторит тот же путь, претерпит те же изменения, что и постоянно горящий моделирующий свет. Фотограф, таким образом, может оценить светотеневое построение кадра, ориентируясь только на эти источники. Возникает вопрос количественной согласованности этих источников. Малая мощность моделирующего света не позволяет комфортно работать в светлых помещениях – его просто не видно. Чрезмерно большая мощность приводит к перегреву импульсной лампы и, как следствие, изменению ее сопротивления и световых характеристик. Часто производители идут на компромиссный вариант, упаковывая галогенный источник света в стеклянный баллон, температура которого уже намного ниже (ил.9).

rn

(ил.9)

rnПропорциональное и непропорциональное регулирование мощности

При работе с несколькими одинаковыми по мощности импульсными приборами они все должны быть укомплектованы одинаковыми моделирующими лампами – только тогда количество и качество света, визуально оцененное фотографом, будет соответствовать действительности.

Есть два способа регулировки моделирующих и импульсных ламп: регулирование по отдельности (непропорциональное) и совместное регулирование мощности света (пропорциональное). Некоторые приборы позволяют регулировать моделирующий и импульсный свет только совместно (ил.10, 11).

rn

(ил.10)

rn

(ил.11)

rn

Другие - по отдельности (ил.12, 13).

rn

(ил.12)

rn

(ил.13)

rn

Совместная регулировка двух источников света одновременно может происходить ступенчато, на какую-то определенную величину (очень часто 1, ½, ¼, ⅛) от полной мощности прибора (ил.10). Либо плавно, бесступенчато, выбирая необходимое количество света движением регулятора, не перемещая сам прибор (ил.11). Совместная регулировка импульсного и моделирующего света всегда сохраняет пропорцию между ними, оберегая фотографов от ошибок.

Непропорциональная регулировка света двух источников более удобна и опытным фотографам, и производителям приборов: первые имеют возможность иногда использовать моделирующий свет (меняя пропорцию) с заранее заданной художественной целью, вторые - более свободны в выборе элементарной базы регулирующих резисторов. Точность установленной пропорции зависит только от индикации на шкалах регулирующих устройств (ил.12, 13). Если учитывать, что в профессиональной фотографии точность повторяемости импульсов должна быть в пределах +/- 1%, то добиться такого же согласования между отдельными регулирующими элементами очень непросто, иногда вообще невозможно. Кстати, это же касается и приборов с совместной регулировкой моделирующего и импульсного света.

Перелом в способе регулирования энергии внесли системы цифрового управления. Только они, переводя вольт-амперные характеристики импульсной и галогенной лампы в понятные для автоматики цифровые величины при помощи аналого-цифровых преобразователей (АЦП), позволили добиться действительно пропорционального регулирования света. Все современные фирмы – производители импульсного осветительного оборудования в старших моделях своих приборов (и моноблоках, и генераторах) перешли на цифровое управление. Индикация количества света отображается на дисплеях (светодиодных или жидкокристаллических) с точностью до 1/10 ступени мощности. Число 9.9 на индикаторе обозначает 100 % мощности. Мощность света, уменьшенная в два раза, отображается как 8.9, то есть индикация осуществляется в условных ступенях (похоже на экспозиционные числа EV). Регулирование света может производиться как вращающейся рукояткой (ил.14),

rn

(ил.14)

rn

так и сенсорными или псевдосенсорными кнопками. Такие способы регулирования и отображения информации являются наиболее точными.

Длительность импульса и время синхронизации

Большинство фотографов не придают особого значения выбору выдержки, предполагая, что длительность импульса всегда короче времени синхронизации и при съемках со вспышкой количество света регулируется главным образом с помощью диафрагмы объектива. Однако это не всегда так. На полной мощности профессиональные приборы – моноблоки и генераторы – могут иметь довольно большую длительность вспышки, иногда больше, чем время синхронизации затвора фотоаппарата. Чтобы понять это, нужно вспомнить, что происходит при вспышке. Сразу после пускового сигнала осуществляется импульсный разряд большой интенсивности. После достижения пикового значения интенсивность импульса начинает резко убывать, а затем переходит в плавную кривую, стремящуюся к нулю (ил.15).

rn

(ил.15)

rn

Поэтому важно, каким образом производителями оборудования определяется длительность импульса вспышки.

rn

Как правило, фирмы определяют длительности импульса по уровню интенсивности 0,5 от пикового значения, то есть период, в течение которого интенсивность импульса понижается до 50% от максимального значения. Если теоретически предположить, что при t=0,5 длительность импульса 1/1000 с будет соответствовать скорости срабатывания затвора с выдержкой 1/1000 с, то, принимая в расчет остаточное излучение вспышки, еще эффективное в течение времени выдержки, реальная длительность времени горения импульса составит 1/1350-1/250 с. В результате снимки, сделанные со вспышкой длительностью 1/1000 с (определенной по критерию t=0,5), могут быть такого же качества, что и при постоянном освещении или выдержке 1/350-1/250 с, но не 1/1000 с, как это часто полагают. Реальное время импульса, еще влияющее на условия экспонирования, оказывается значительно длиннее, чем указано в паспортных значениях.

Другой путь определения продолжительности импульса – измерение значения t=0,1, т.е. периода, в течение которого интенсивность импульса достигается 10% уровня пикового значения. При этом нужно иметь в виду, что затухающее свечение импульсной лампы будет иметь слабый экспонирующий эффект.

Производители импульсного осветительного оборудования стремятся показать максимальные технические параметры своих приборов, и время t=0,5 для них более выгодно (время импульса короче). Продолжительность импульса, определенная по t=0,1, почти не имеет практического значения, так как учитывается тот световой поток, который уже не оказывает видимого воздействия на фотоматериал, ведь 10% энергии – это не что иное, как уменьшение экспозиции на 3 ⅓ ступени. Видимый след от движущегося объекта при таком количестве света будет зафиксирован только от бликов при условии, что они проецируются на темный фон (например, падающая капля воды на фоне черной стены).

Итак, при способе определения длительности импульса t=0,5 не учитывается часть излучения, которая может быть эффективна во время выдержки. При способе определения длительности импульса t=0,1 в расчет берется порция излучения импульса, которая в результате своей низкой интенсивности не может быть эффективной в течение времени выдержки. Чтобы решить этот вопрос, в некоторых современных профессиональных импульсных приборах применяется способ прерывания времени свечения газоразрядной лампы – при помощи мощных управляющих элементов разрывается цепь питания лампы. В этом случае, как только количество света уменьшается в два раза от максимального, импульс прерывается. Паспортное время длительности импульса соответствует реальному. Такие приборы находят применение в рекламной съемке и съёмке быстропротекающих процессов – «замороженные», висящие в воздухе абсолютно резкие капли воды освещаются именно такими приборами. Другие приборы позволяют зафиксировать и саму неподвижную каплю (100% энергии), и шлейф от нее (плавное изменение энергии от 50% до 10%), что далеко не всегда желательно.

Люминесцентные лампы

rn

На протяжении многих веков, начиная с первобытного костра и до современных биспиральных криптоновых ламп накаливания, человек пользовался светом от сильно накаленных твердых тел. Коэффициент полезного действия этих тепловых источников света очень мал – не выше 3-5%. И лишь в ХХ веке удалось существенно – до 25% - повысить КПД. Это было осуществлено благодаря использованию явления люминесценции.

Наиболее распространенные люминесцентные лампы представляют собой трубчатые ртутные лампы низкого давления с нанесенным на внутренние стенки светосоставом из смеси различных кристаллических люминофоров. С двух торцов в трубку заварены стеклянные ножки со смонтированными на них оксидированными электродами. В процессе вакуумной обработки лампы в нее вводятся ртуть и инертный газ. Электрический разряд между нагретыми электродами в парах ртути и аргона вызывают интенсивное коротковолновое ультрафиолетовое излучение, которое, падая на светосостав, поглощается и преобразуется в видимое свечение. Именно эта закономерность дала основание С.И.Вавилову образно назвать люминофоры «трансформаторами света». Благодаря такому преобразованию в люминофорах невидимых ультрафиолетовых излучений в видимые люминесцентные лампы обладают высокой экономичностью. Более высокая световая отдача люминесцентной лампы объясняется более высоким энергетическим КПД и значительно лучшим, чем у ламп накаливания, распределением излучений в видимой зоне спектра. Современные формы люминесцентных ламп (ил.16)

rn

(ил.16)

rn

настолько разнообразны, что некоторые фотографы с трудом распознают их при интерьерных съемках. Такая ошибка негативно скажется на цветопередаче снимка – практически все типы люминесцентных ламп, применяемых в освещении офисов, магазинов, складов, жилых помещений и пр., требуют применения корректирующих фильтров.

На ряду со многими достоинствами люминесцентные лампы имеют и ряд недостатков. Одним из главных является сложность включения их в сеть, связанная с особенностями газового разряда, что ведет к применению специальных пускорегулирующих устройств. Устойчивая работа большинства ламп возможна только при наличии дросселя, ограничивающего величину тока. Лампы чувствительны к изменениям окружающей температуры. Ярче всего они горят при комнатной температуре 20-25ºС, повышение и понижение температуры резко снижает светоотдачу, а при понижении температуры до 0ºС в обычном конструктивном исполнении работать практически не могут.

По цветности излучения лампы подразделяются на лампы дневные (ЛД), лампы дневные с улучшенной цветопередачей (ЛДЦ) (ил.17),

rn

(ил.17)

rn

холодно-белые (ЛХБ) (ил.18),

rn

(ил.18)

rn

белые (ЛБ) (ил. 19),

rn

(ил.19)

rn

тепло-белые (ЛТБ) (ил.20).

rn

(ил.20)

rn

Спектральные характеристики изучения перечисленных ламп характеризуются наличием заметных полос в различных участках, поэтому точно оценить их излучение цветовой температурой нельзя. Однако с некоторым приближением это делается. Правда, фотографам приходится учитывать тот факт, что цветность излучения люминесцентных ламп общего применения отличается от фотографических стандартов и, используя их, необходимо применять корректирующие фильтры (см. таблицу).

Открыть таблицу «Коррекционные светофильтры при съёмке с люминесцентными лампами»

Данная таблица достаточно приблизительно указывает тип и процентное соотношение корректирующих фильтров – более точную информацию о применяемых фильтрах нужно смотреть в технических характеристиках конкретных фотоматериалов и в Интернете, на сайтах производителей фотоматериалов, например,

http://kodak.com/cgi-bin/webProductTypes.pl?type=Films/,

http://www.agfa.com/photo/products/film/professional/,

http://home.fuji-film.com/products/datasheet/.

Последние разработки производителей люминесцентных ламп привели к тому, что появились лампы с правильной цветопередачей, не требующие корректирования фильтрами. Именно такие люминесцентные лампы используются в новых осветительных приборах для фото- и видеосъемок, в сканерах, эталонных просмотровых столиках. Их люминофоры, сложные по своему составу, куда входят редкоземельные химические элементы, позволяют получить в видимой зоне спектра излучения очень близкий к дневному свет и не требуют применения корректирующих фильтров.

Ртутные лампы высокого давления

В этих лампах (ил.21)

rn

(ил.21)

rn

электрический разряд происходит между двумя электродами внутри кварцевой колбы, заполненной парами ртути. С изменением давления в ртутных лампах сильно изменяется спектральный состав излучения. При низком давлении излучение сосредоточено в узких спектральных зонах («линия»), в основном в коротковолновой ультрафиолетовой части спектра с длинами волн 253,7 и 184,9 нм. Излучение в видимой части составляет всего око