: архив : архив журнала "625" : 2003 : #03

Мягче, мягче...
Энди Барнетт, Arri GB

предыдущей статье я описал три наиболее часто используемых типа источников света: нитевой (накаливания), флуоресцентный и HMI. Выбор типа источника света неизбежно влияет на определенные характеристики самих осветительных приборов. Флуоресцентные источники испускают свет с поверхности со специальным покрытием, поэтому для создания необходимого светового потока требуется большая поверхность излучения. Таким образом, эти приборы изначально являются приборами "мягкого" света, поскольку создают сравнительно "мягкие" тени (см. вставку с описанием "мягкого" и контрастного света). Хотя некоторые производители создали приборы, которые в какой-то степени дают возможность сконцентрировать световой поток, они все же не позволяют достичь эффекта, создаваемого прожектором на основе лампы накаливания (яркое световое пятно с резко очерченной границей).

Флуоресцентные трубки являются маломощными по сравнению с их размерами. Если учесть, что лампа накаливания или HMI мощностью 10 кВт наиболее распространена в производстве, то флуоресцентный источник такой мощности был бы просто гигантским. Поэтому флуоресцентная технология наиболее применима для создания приборов мягкого света мощностью до 500 Вт.

Флуоресцентный прибор  рассеянного света Balcar  Fluxlite мощностью 375 Вт

Такие трубки должны иметь значительную излучающую поверхность, но при этом не нуждаются в большом диаметре. Они могут быть сконструированы так, что при существенной длине характеризуются толщиной всего несколько сантиметров. Это очень удобно, особенно в случаях крепления трубок, например, на стене или потолке, когда они удачно вписываются в интерьер и, обеспечивая освещение, не бросаются в глаза. Еще одно преимущество – низкое тепловыделение, что незаменимо при расположении лампы близко к объекту освещения, а также в помещениях, где не предусмотрена принудительная вентиляция или кондиционирование воздуха.

Нитевые источники накаливания, очевидно, являются более компактными, чем флуоресцентные трубки. Существует множество вариантов формы ламп этого типа, что позволяет производителям осветительных приборов выбрать тип, оптимально подходящий для оптической системы осветительной головки. Однако конструкторы головок должны учитывать соотношение тепла и света, производимых лампой. Лампы накаливания производят в среднем 20 лм света на 1 Вт потребляемой мощности. Для сравнения: у флуоресцентных и HMI-ламп этот показатель равен 80 лм/Вт. Вся остальная энергия выделяется в виде тепла.

Мощные лампы с колбой из матового стекла должны иметь большие размеры, поскольку они страдают от прогрессирующей потери прозрачности, вызванной испарением металла, из которого изготовлена спираль, и осаждением этих паров на колбе лампы. Поэтому маленькая колба потеряет свою прозрачность достаточно быстро. В 1960 г. впервые появились галогенные лампы накаливания с колбой из кварцевого стекла. В качестве галогена использовался йодин или бромин, который абсорбировал пары испаренного металла и осаждал их обратно на спираль (галогенный цикл), что препятствовало затемнению стекла.

Теперь использование более прочного кварцевого стекла позволяет уменьшить размеры колбы. Это, в свою очередь, дало возможность повысить давление внутри колбы, что влечет за собой уменьшение испарения металла со спирали. В результате производители могут создавать лампы с длительным сроком службы, не принося в жертву цветовую температуру и высокую светоотдачу на единицу мощности (лм/Вт).

Даже при питании лампы накаливания напряжением меньше номинального, например, при использовании диммера, испарение спирали все равно имеет место, а значит, может начаться затемнение стекла колбы, поскольку лампа может быть не настолько горячей, чтобы начался галогенный цикл. В такой ситуации очистить колбу можно, запитав лампу на короткое время номинальным напряжением. Кроме того, затемнение стекла может быть вызвано превышением напряжения питания, когда количество галогена внутри колбы просто не справляется с активно выделяемыми парами металла.

Прожектор на лампе  накаливания ARRI  Junior мощностью 5 кВт

С другой стороны, более компактные "горячие" галогенные лампы накаливания позволяют создать небольшие по размерам осветительные приборы: современные приборы мощностью 5 кВт по своим размерам аналогичны старым на 2 кВт. Такие новейшие ламповые головки рассчитаны на работу с лампами строго определенной максимальной мощности. Пренебрежение этим ограничением и установка ламп большей мощности могут привести к повреждению как лампы, так и самого прибора. У таких приборов есть один недостаток: из-за высокой рабочей температуры отражатель головки необходимо периодически заменять, поскольку он в процессе эксплуатации окисляется и теряет свой цвет.

Большинство галогенных ламп работают при внутреннем давлении в колбе, превышающем атмосферное. И хотя они проверяются под давлением на заводах-изготовителях, необходимо учитывать риск взрыва лампы. Требования безопасности предусматривают такую конструкцию лампы, чтобы в случае взрыва частицы размером более 3 мм не могли разлетаться от головки, равно как и части лампы и прибора. Другими словами, при применении таких ламп необходимо использовать защитный экран из стекла или металлической сетки.

В некоторых случаях пользователь может достичь компромисса между сроком службы лампы и цветовой температурой благодаря выбору лампы в диапазоне температур 2900...3400К. К примеру, вместо лампы P2/20 мощностью 1000 Вт, с цветовой температурой 3200К и сроком службы 300 ч можно использовать трубчатую лампу K1 мощностью 500 Вт, с цветовой температурой 2900К и сроком службы 2000 ч. Немного повысив напряжение, можно добиться температуры 3200К, что приведет к некоторому снижению срока службы, но он все равно будет значительно больше 300 ч.

В HMI-лампах свет испускается облаком ионизированного газа (иными словами – плазмой). Величина этого облака в лампе мощностью 21 Вт составляет всего 1,2 мм. Такой сравнительно малый размер позволяет создать более оптически эффективную конструкцию, поскольку сам источник максимально приближается к идеалу – излучающей точке. Первые лампы этого типа представляли собой двухцокольный трубчатый источник света. Их длина была достаточной для того, чтобы расположить цоколи далеко от зоны максимальной температуры, что обеспечивало большой срок эксплуатации лампы. Для ее поджига необходимо было подать на электроды высокое напряжение – до 65 кВ в зависимости от размера лампы. Чтобы применять такие лампы, необходимо было обеспечить в зоне каждого цоколя такое пространство, чтобы при подаче высокого напряжения не загоралась дуга, замкнутая на корпус прибора. Поэтому ламповые головки изготавливались большого диаметра. Положительным в этом случае было то, что большой диаметр прибора требовал соответствующей линзы. А это, в свою очередь, гарантировало значительное фокусное расстояние прибора, что обеспечивало более узкий луч и высокое качество освещения.

Появление одноцокольных HMI-ламп привело к вытеснению ими старых двухцокольных и позволило существенно снизить размеры осветительных приборов. Новая технология решила множество старых проблем и принесла ряд преимуществ, которые станут предметом обсуждения в следующих статьях.

Контрастный и "мягкий" свет (краткая информация)

Если для освещения непрозрачного объекта используется "идеальный" источник света в виде точки, результатом будет черная, резко очерченная тень, окруженная ярко освещенной зоной. Это – контрастная тень, а точечный источник света может быть назван контрастным.
Если источник света не является точкой, а имеет существенные размеры, темная область, куда не попадает свет, будет меньше и окружена частично освещенной зоной (полутенью), куда свет попадает лишь частично. Граница тени будет размытой, поскольку сама тень будет градиентной – от черной до полностью освещенной области. Чем больше по размерам источник света, тем более размытой является граница тени. "Идеальный" бесконечно большой источник света вообще не создает тени, а полностью освещает объект и все, что его окружает.
Контрастный источник можно легко сделать более "мягким", снабдив его матовым фильтром, например, гелем. В этом случае гель сам становится источником света, испуская свет каждой своей освещенной частицей. Уменьшая расстояние от фильтра до объекта и увеличивая расстояние до источника света, можно добиться смягчающего эффекта. В качестве фильтра можно использовать не только гель, но и тканевые экраны на просвет.
Источник можно сделать более контрастным, либо удаляя его от объекта освещения, либо путем отражения излученного света от зеркала. Однако использование мягкого света в качества контрастного (направленного) путем удаления его от объекта можно считать неэффективным, поскольку при этом, помимо самого объекта, освещается и большое побочное пространство.