Pavel Che (pavelche1) wrote,
Pavel Che
pavelche1

Category:

Искусственные источники света для художников. Часть 2

Виды источников света, применение которых можно обсудить по теме нашей статьи (красным цветом будут выделены принципиальные или неустранимые недостатки):

- Лампы накаливания, одни из лучших по своим спектральным характеристикам: CRI=100%, спектр непрерывный.


Принцип действия тонкая тугоплавкая вольфрамовая проволока нагревается проходящим через нее током до температуры 2000—2800 °C, начиная при этом излучать видимый свет. Эффективность свечения (для типовых видов) - 12-15 lm/W. Эффективность тем выше, чем выше мощность лампы. Обычная лампа накаливания 60 Вт выдает 710 Lm, а 100 Вт - 1360 Lm. (стоит запомнить эти цифры, они помогут оценивать любые другие источники, служа эталонами для сравнения). В силу прямого подключения к сети, без выпрямителей и блоков питания, не требуют специальных и сложно устроенных светильников. Недостатки:

  • слишком низкая цветовая температура (желто-оранжевый свет), порядка 2200-2900K, которая вырастает до 2900K только у мощных ламп - от 100 Вт, но их как раз очень сложно найти в продаже

  • высокая степень нагрева при низкой эффективности (дают мало света на единицу затраченной энергии) мешает созданию мощных светильников с несколькими сгруппированными лампами, так же нагрев мешает использовать такие лампы в закрытых корпусах с рассеивателями и софтбоксах.

  • низкий срок службы (1000 часов, иногда больше), который, впрочем компенсируется невысокой стоимостью

  • высокий уровень пульсаций на частоте 100Гц - 10-15%: сто раз за секунду полуволна переменного тока проходит через 0, в этот момент спираль перестает нагреваться и продолжает светиться только за счет тепловой инерции, но некоторое падение яркости в этот момент все-таки происходит. Отсюда - практически не фиксируемое наблюдателем, но, тем не менее, вполне реальное мерцание.

  • резкие тени, в связи с малым размером излучающего  тела


- Лампы галогеновые (рассмотрим версии с 220V цоколем), обладает теми же достоинствами и недостатками, главные отличия от лампы накаливания:

  • цветовая температура чуть выше чем у лампы накаливания (светят чуть более холодным светом) - от 3000K, при этом имеет место та же закономерность - чем выше мощность лампы, тем выше цветовая температура и КПД

  • эффективность (или КПД) выше примерно на 20%

  • несколько увеличенный срок службы



Очень распространены в качестве подсветки предметов искусства в музеях и галереях, для подсветки витрин в магазинах и т.д., хотя и вытесняются постепенно другими видами ламп, подтягивающихся к ним по качеству спектра и дающие более правильную цветовую температуру.
В целом можно утверждать, что из доступных бытовых решений, галогеновые лампы мощностью 100 Вт и более, по совокупности параметров являются качественными источниками света. Но низкая цветовая температура и пульсации делают их весьма компромиссным решением в области освещения рабочего места. Так же весьма сложно найти в продаже светильники, конструкция которых допускает использование горячих 100-200 Вт ламп.
Если говорить о более мощных галогеновых источниках, например, о распространенных прожекторах на 500 или 1000 Вт, опыт их использования даже с дорогими фирменными лампами показывает их крайнюю ненадежность (лампа может перегореть от легкого толчка), неприемлемо низкий срок службы лампы (в разных случаях от пары недель до нескольких часов) и чрезвычайно высокий нагрев корпуса, который делает их использование в домашних условиях просто опасным.

- Лампы накаливания белого свечения (Reveal, frosted reveal, full spectrum):


модификация лампы накаливания - одна из попыток устранить ее главный минус - перекос в желто-красную область спектра путем добавления специального корректирующего напыления на колбу лампы. Несмотря на сходство, это не то же самое, что лампа с матовым покрытием, покрытие этих ламп имеет голубоватый оттенок. Производят впечатление своим кажущимся белым светом, но не все так хорошо: в результате таких манипуляций они обладают крайне искаженным спектром, что делает невозможным их применение в качестве рабочего света. По этой же причине они не рекомендуются и для домашнего применения

- Лампы серные (плазменные, sulphur plasma),

весьма экзотический и редкий вид излучателей, обладают прекрасными характеристиками по всем требуемым параметрам, но и очень сложным устройством. Принцип действия: частички серы запаянные в стеклянную колбу, разогреваются под воздействием СВЧ излучения до состояния плазмы и начинают излучать фотоны света. Очень ровный и непрерывный спектр, самый близкий к естественному из всех видов ламп.  CRI - до 98%. Долговечные - 10000-50000 часов. Эффективность - 80-90 lm/W. Цветовая температура - до 6000K. Полностью отсутствуют пульсации. Есть всего несколько фирм выпускающих светильники на их основе. Минусы:

  • использование весьма сложного балласта на основе магнетрона

  • магнетрон генерирует СВЧ излучение (такие же работают с микроволновых печах), что не всем понравится

  • крайне высокая цена


В целом, если не брать в расчет цену, на сегодняшний день это лучший источник света по своим качественным характеристикам для профессиональной деятельности.


- Лампы металлогалогеновые - одна из разновидностей газоразрядных ламп.

Благодаря высоким качественным показателям получили широкое распространение в осветительной технике для фото- и видео- студий. Цветовая температура зависит от исполнения и доходит до 6500. Индекс цветопередачи - в некоторых моделях доведен до 95. Высокая эффективность (КПД) - 60 до 100 лм/Вт. Отсутствие пульсаций при правильном ПРА. Есть и минусы:

  • обладают линейчатым "рваным" спектром, но не на критичном уровне

  • требует для работы специальный высоковольтный пускорегулирующий аппарат (ПРА)

  • требуют особого режима включения-отключения

  • излучают ультрафиолет, поэтому требуют применения специальных UV фильтров

  • в следствии повышенного давления в колбе, могут взорваться, что учтено в светильниках, которые защищают от возможного разлета осколков, тем не менее требуют аккуратного обращения

  • сравнительно невысокий срок службы, 3000-15000 часов

  • некоторые виды ламп содержат ртуть и другие опасные вещества требующие специальной утилизации

  • из-за особенностей конструкции как правило могут использоваться только в составе профессионального осветительного оборудования с довольно высокой стоимостью


- Лампы флуоресцентные, не совсем точно называемые иногда люминесцентными (поскольку люминесцентными источниками так же являются и светодиоды). Целое семейство ламп с разными характеристиками.


Принцип действия - невидимое ультрафиолетовое излучение порождаемое высоковольтным электрическим разрядом в газовой среде, проходя через люминофор (специальное покрытие на внутренней стороне стеклянной колбы), вызывает его свечение уже в видимой области спектра. То есть мы имеем два процесса: само излучение и преобразование этого излучения. Эффективность очень высокая: 50-100 lm/W
Высокий срок службы, от 5000 часов, в некоторых случаях до 90000 часов. Срок службы флуоресцентной лампы понятие более запутанное чем у лампы накаливания, где финишной чертой является полное перегорание лампы. Каждый производитель определяет срок службы по своим критериям, до достижения им установленных уровней изменения ее рабочих характеристик. Т.е. она может настолько ухудшить свое свечение в результате выгорания люминофора, что потребует замены не дожидаясь ее полного выхода из строя.
Обладают сравнительно большой по площади равномерно светящейся поверхностью, что упрощает создание бестеневых светильников.
В силу того, что видимое свечение создает именно люминофор, именно его свойствами определяются качественные характеристики.
Стандартные общедоступные лампы обладают неудовлетворительными характеристиками: плохим спектром (CRI - 60-70%), мерцанием (30% и выше), нестабильной цветовой температурой (две одинаковые лампы включенные рядом могут заметно отличаться по цвету свечения), поэтому дальше мы будем говорить только о лучших их представителях из премиальных серий. Про лампы со стандартными цоколями E27 и E14 лучше сразу забыть, найти в продаже такие лампы с хорошими параметрами пока невозможно. Единственные доступные варианты - трубчатые лампы T8 под марками Philips Graphica Pro и Osram ColorProof. Выпускаются они в вариантах 60 и 120 см, а так же с разной цветовой температурой. Эти лампы обладают специально разработанным люминофором выдающим спектр с CRI 95-98%. Правда стоимость их даже не в разы, а на порядок выше обычных. Так же для получения приемлемого результата их стоит оснащать высококачественным балластом с интеллектуальным управлением, который существенно продлевает срок их службы и полностью избавляет от пульсаций. К сожалению, даже в специализированных магазинах такие высококачественные ЭПРА в розницу не продаются.
Итак, мы выбрали лучшие лампы и оснастили их лучшим балластом, в результате получили продукт полностью удовлетворяющий нашим потребностям, но есть и некоторые недостатки:

  • постепенное выгорание люминофора с падением яркости и ухудшением спектральных характеристик, при чем этот процесс неявный (незаметный на глаз), т.е. к концу срока службы, она может потерять до половины яркости и выдавать сильно искаженный спектр

  • чувствительны к режиму включения-отключения (эффект менее заметен при использовании высококачественных ЭПРА)

  • не сразу выходят на максимальный режим работы, прогреваются до нескольких минут лампы с высокими характеристиками отсутствуют в розничной продаже

  • лампы требуют ЭПРА, качественные микропроцессорные модели которых довольно дороги и отсутствуют в свободной продаже, разумеется в бытовых и офисных светильниках стоят самые дешевые и непригодные для дома и тем более для профессионального использования.

  • в большинстве флуоресцентных ламп присутствуют пары ртути, которая заметно увеличивает интенсивность свечения и соответственно КПД лампы. Это создает ряд проблем: лампы требуют специальной утилизации и в случае разгерметизации ртуть может попасть в ваш дом или на ваше рабочее место

  • крупные лампы довольно хрупки, и, следовательно сложны в транспортировке


Стоит учитывать еще один момент: поскольку сектор излучения, например, трубчатых ламп равен 360 градусам, а в светильниках, как правило мы используем не более 180 градусов, реальная их мощность окажется сильно меньше ожидаемой. Хотя рефлекторы в светильниках несколько снижают значение этой проблемы, но в целом делить паспортную мощность на 2 будет вполне корректно.
В целом в мире прогрессирует тенденция на сворачивание производства флуоресцентных ламп, в том числе и качественных их разновидностей с выдающимися параметрами, несмотря на то, что потенциал их еще далеко не исчерпан.


- Светодиодные источники


Светодиод это полупроводник, который под воздействием протекающего через него тока излучает фотоны света. Основной проблемой светодиода является то, что он излучает свет не в широком диапазоне, а только на ограниченном участке видимого спектра, причем самыми яркими и эффективными (при этом и недорогими) светодиодами являются синие. Именно их по преимуществу и используют в осветительных приборах. Как раз для того, чтобы расширить и скорректировать их неподходящий спектр, светодиоды дополняют специальным покрытием-люминофором. Нетрудно догадаться о происхождении желтого оттенка люминофоров, которые мы видим на осветительных светодиодах, именно желтый свет призван нейтрализовать синий свет источника излучения.

По интенсивности окраски люминофора можно судить о цветовой температуре светодиода. Т.е. если вы видите рядом два одинаковых светодиода, но один из них желтый, а другой скорее оранжевый, то второй определенно будет давать более теплый свет.

Эффективность - теоретически до 140 lm/W, но в реальных источниках лежит примерно в границах между 60 и 100 lm/W. Любая необходимая цветовая температура. Относительно легко можно организовать светорассеивание. Большим плюсом является крайняя компактность, которая впрочем нивелируется необходимостью устройства довольно крупных радиаторов отводящих и рассеивающих производимое тепло. Не боятся сотрясений, обладают длительным сроком службы на отказ до 100000 часов некоторые модели (с поправкой на постепенное выгорание). Надо отметить, что срок службы зависит во многом от режима работы заложенного производителем лампы или светильника, т.е. если из светодиода стараются выжать максимум и он работает на повышенных токах (как чаще всего и бывает в дешевых светильниках, принцип тут прост: дешевле поставить один светодиод, подвести к нему больший ток и заставить светить в два раза ярче, чем ставить два), то и прослужит он в разы меньше. Так же, на долговечность очень влияет система охлаждения: если производитель сэкономил на радиаторе и светодиод перегревается, то деградация его наступит гораздо раньше.
Качественные источники питания позволяют снизить коэффициент пульсаций до 1% и менее.
Экологичны, не требуют специальной утилизации. Сами по себе светодиоды являются маленькими и относительно маломощными приборами, поэтому чтобы получить высокий уровень излучения их приходится объединять в группы,  принципиально способы объединения в такие группы можно разделить на 2 вида:

- Отдельные маломощные светодиоды напаянные на общую подложку (так называемый SMD монтаж), это общеизвестные гибкие "ленты", лампы "кукуруза", алюминиевые рейки, "блины" и тд, т.е. все те случаи, когда можно увидеть отдельные светодиоды, расположенные на некотором расстоянии друг от друга.


- COB сборки. Несколько (иногда до нескольких сотен) кристаллов размещают очень плотно на ограниченном участке алюминиевой или керамической подложки и целиком заливают люминофором. Имитируют точечный источник света, но требуют хорошо спроектированной и серьезной системы охлаждения. Позволяют гибко управлять пучком света используя линзы, рассеиватели и рефлекторы.

И, главное: 99% светодиодов представленных на рынке обладают очень низкими показателями CRI, в основном это 70-80% Поэтому такие светодиоды не годятся не только для профессионального использования, но и для освещения жилых помещений. Основным элементом влияющим на индекс цветопередачи светодиода является люминофор. Создание люминофора с высокими характеристиками сложная техническая задача, поэтому светодиоды с высоким CRI существенно дороже обычных, хотя и не в десятки раз как это имеет место у флуоресцентных ламп. Эффективность светодиодов с высоким CRI заметно ниже (вплоть до 2 раз), чем у их обычных аналогов, в результате использования более "плотного" люминофора, который корректирует недостатки спектра самого источника (выравнивает всплески отдельных "цветов"), поэтому (и не только поэтому) правильнее всегда ориентироваться скорее на заявленные производителем Люмены, а не Ватты. Далее мы говорим только о тех диодах, чей индекс цветопередачи превышает 90.
По совокупности характеристик светодиоды являются достаточно удачным решением.

Минусы светодиодов:

  • светодиоды с высоким CRI мало производят и они практически отсутствуют в свободной продаже

  • необходимость устройства радиаторов, при чем у мощных светодиодных сборок масса пассивного радиатора может достигать несколько килограммов.

  • постепенная деградация кристалла(снижение яркости) и выгорание люминофора(снижение качества спектральных характеристик) впрочем эти явления существенно менее критичны, чем у флуоресцентных ламп

  • часто светодиодный светильник представляет собой взаимосвязанный комплекс из светодиода, радиатора и блока питания, который не подразумевает простую замену любого вышедшего из строя элемента, то есть без специалиста осуществить обслуживание, как в случае с цокольными лампами, не всегда можно

  • как результат комплексности светодиодного светильника, его довольно сложно подобрать. Например: сам кристалл имеет высокие характеристики, но оснащен блоком питания с высокими пульсациями, или например имеет хороший блок питания, но недостаточно эффективный радиатор и тд. Со всем этим разобраться потребителю довольно сложно, остается рассчитывать только на добросовестность производителя. Стоит отдавать предпочтение тем из них, кто не скрывает эти параметры.


Два слова о диммировании (регулировки яркости свечения) разного вида ламп. За исключением дорогих специализированных профессиональных решений, где диммирование специально прорабатывается инженерами, использование его в большинстве видов ламп не желательно. Причина кроется в том, что при отклонении лампы (независимо от ее вида, будь то лампа накаливания или светодиод) от номинального режима работы, меняется не только яркость свечения, но и другие параметры источника - спектр, цветовая температура, пульсации. Бывает, что сильно, бывает незначительно, тем не менее гораздо правильнее регулировать яркость света полным отключением одной или нескольких ламп в одном светильнике.

Итак подведем итог. Осветить рабочее место художника качественным светом вполне можно! Список по степени их доступности будет выглядеть так:
1. Галогеновые лампы 70-200 Вт практически любого производителя, но с оговоркой - дают резкие тени, а, главное, слишком теплый свет. То есть - неизбежны колористические ошибки. Для освещения большой рабочей зоны потребуется несколько светильников. В целом для художников скорее не рекомендуются. А вот для освещения дома и мест с постоянным пребыванием людей являются отличным решением (в т.ч. и маломощные лампы 35-50 Вт).
2. Флуоресцентные лампы с высоким CRI - 95-98%. Лучшее, что сейчас еще выпускается, это Philips Graphica Pro и Osram ColorProof, с цветовой температурой 5000-6000K и обязательно с качественными ЭПРА, которые существенно продлят срок службы этих недешевых ламп и гасят пульсации, характерные для обычных ЭПРА из магазинов электротехники. Удобны тем, что сами по себе обладают большой площадью свечения, поэтому не требуют сложных дополнительных мероприятий по светорассеиванию. К лампам необходим еще и светильник, тут возможны варианты. Можно в обычном офисном светильнике заменить всю электрическую часть и оснастить его этими лампами, можно самостоятельно собрать более мощный и подходящий для ваших задач вариант на основе этих ламп (подробная видеоинструкция https://youtu.be/LpcuvVOWgLg ),  или приобрести готовое решение, где уже учтены все эти вопросы (на моем сайте http://origolux.ru)
3. Светодиодные лампы и светодиодные светильники с высоким CRI - 95-98%, температурой 5000-6000K, нефорсированные, т.е. работающие на номинальных токах и обеспеченные эффективным охлаждением для продления срока службы, оснащенные источниками питания с низким уровнем пульсации, оснащенные рассеивателями и рефлекторами, оснащенные системами крепления, позволяющими легко менять их расположение. Светодиодные светильники удовлетворяющие всем вышеперечисленным условиям являются самым оптимальным и перспективным решением для освещения рабочего места художника, а так же жилых помещений!
4. Прожекторы для фото и видеостудий на основе металлогалогеновых ламп прекрасно подойдут для студии художника, если не смущает цена и избыточность возможностей, заложенных в фотостудийные осветительные приборы, а так же ряд недочетов свойственных этим лампам.
5. Прожекторы для фото и видеостудий на основе серных ламп. На последнем месте оказались только ввиду их крайне высокой стоимости, и, в следствии этого, сравнительной недоступности, хотя по совокупности других характеристик заслуживают безусловного самой высокой оценки.

Буду рад открытому обсуждению. Отвечу на вопросы.

Первая часть статьи здесь https://pavelche1.livejournal.com/544.html
Tags: свет для художников
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

  • 11 comments