Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Описание известных приборов и их особенностей
  • Автор
  • Сообщение
Не в сети
Аватара пользователя
мaстер
Сообщения: 280
Стаж 11 лет 6 месяцев

Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение Vikt(or) » 8 окт 2012, 12:23

Интересно было бы узнать насколько это реально? Судя по даташитам у ярких белых светодиодов время ответа 20 наносекунд, значит длительность импульса может достигнуть 1\50миллионной секунды!

Вопрос только какого порядка должен быть световой поток например при съёмке пролёта пули? Вопрос возник с подачи участника alexputev :) Для затравки есть фото с описанием применённой техники http://www.photosight.ru/photos/2163016/?from_member
На этом снимке оно составляет примерно 2 мкс, то есть 1\500.000с.
Надо же чтобы при этом еще и света хватало! Даже тут импульсная мощность осветителя составляет несколько мегаватт.
_________________
Нет такой проблемы, которую мы не смогли бы проигнорировать, приложив совместные усилия.
Король Ральф I

Не в сети
мастер
Сообщения: 1035
Стаж 11 лет 6 месяцев
Откуда: RU, Crimea, Simferopol

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение sa137 » 8 окт 2012, 12:30

блин, не успел. :)
я хотел попозже 3W светодиод затестить таким образом :
сделать стабилизатор тока на lm317 + биполярник чтобы его включить к питашке и одновибратор с регулируемой длительностью...

Не в сети
Аватара пользователя
мaстер
Сообщения: 280
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение Vikt(or) » 8 окт 2012, 12:31

sa137
при коротких импульсах можно перегружать светодиод наверно раза в два. Ещё для такой съёмки высокая достоверность цветопередачи не так уж важна.
В общем надо замутить такое дело :) Всего то на пол метра посветить узким лучом само то для светодиодов.
_________________
Нет такой проблемы, которую мы не смогли бы проигнорировать, приложив совместные усилия.
Король Ральф I

Не в сети
эксперт
Сообщения: 10367
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение Impulsite » 8 окт 2012, 12:31

какого порядка должен быть световой поток
Ориентировочно считается через необходимую освещенность. Освещенность определяет диафрагму и ИСО. Отталкиваясь от диафрагмы и чувствительности, находим по таблице требуемую освещенность. Далее, умножая освещенность (в люксах) на площадь съемочной площадки (в кв. метрах), получаем минимально необходимый световой поток в люменах. Направляем рефлекторами и зеркалами весь (или сколько сможем) световой поток источника на съемочную площадку.

Не в сети
Аватара пользователя
мaстер
Сообщения: 280
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение Vikt(or) » 8 окт 2012, 12:31

impulsite
никогда не понимал эту таблицу :roll:
Посмотрел в интернете, идея так скажем не свежая :) Есть вот такие расчёты http://kazus.ru/forums/showthread.php?s ... 054&page=2

По ссылке из начала темы говорится про мощность вспышки в несколько мегаватт. Допустим если там было 5 мегаватт, да разделить это на 500 тысяч, то получим 10 джоулей. Я правильно понимаю?
_________________
Нет такой проблемы, которую мы не смогли бы проигнорировать, приложив совместные усилия.
Король Ральф I

Не в сети
мастер
Сообщения: 1035
Стаж 11 лет 6 месяцев
Откуда: RU, Crimea, Simferopol

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение sa137 » 8 окт 2012, 12:32

набросал схему.. http://img267.imageshack.us/img267/2446/ledflashv1.png

Изображение

в формуле R=R2+R4, C=C4, попробую сделать плату..

Не в сети
эксперт
Сообщения: 10367
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение Impulsite » 8 окт 2012, 12:32

никогда не понимал эту таблицу
Можно, конечно, и через Джоули сравнивать. Но тогда придется включать в расчёт и КПД преобразования энергии в свет.
По таблице.
Горизонтальные линии - это диафрагмы объектива, вертикальные - выдержки. Диагональные линии обозначают экспозиционные числа. Каждому экспозиционному числу соответствует определённая освещенность. Если изменять экспопару - диафрагму и выдержку, двигаясь по диагонали, то экспозиция, как произведение освещенности на время, будет оставаться постоянной.
Вот на примере зеленые линии - при уровне освещенности объекта около EV7,6 ( синяя диагональ - это 480 люкс) с диафрагмой 4 нормальная экспозиция получится при выдержке 1/10 секунды. Если светодиод создает такую среднюю освещенность в пределах круга 20 см, то на эту площадь, равную 0,031 кв. м падает световой поток в 480*0,031=15 люмен.
там было 5 мегаватт, да разделить это на 500 тысяч, то получим 10 джоулей. Я правильно понимаю?
:)
Ватт=Дж/сек.
Дж=Ватт*сек.

Не в сети
мастер
Сообщения: 1035
Стаж 11 лет 6 месяцев
Откуда: RU, Crimea, Simferopol

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение sa137 » 8 окт 2012, 12:33

у меня по 5 штук

1W High-Power White
6000-70000K/3.2-3.6V/140deg
350 mA /1W 80-90Lm

3W High-Power White
6000-7000K/3.4-3.8V/140deg
750 mA /3W/160-080Lm

Не в сети
Аватара пользователя
мaстер
Сообщения: 280
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение Vikt(or) » 8 окт 2012, 12:33

impulsite
процесс фотографирования с короткими вспышками я представляю так: диафрагма открыта, выдержка несколько секунд, во время выдержки в определённый момент вспыхивает вспышка.
Поэтому расчёты мощности вспышки невозможно делать относительно экспопары. Флешметр тоже тут не поможет. Можно опираться на экспериментальные результаты, но непонятно что такое "мощность осветителя несколько мегаватт".

Для примера берём ИФК-120. У неё номинальная энергия вспышки 120 джоулей или, что одно и тоже, пиковая мощность 120кВт (при номинальной длительности импульса 1 миллисекунда). Допустим при длительности импульса 1 мкс, пиковая мощность составит 120Вт (используем высокое напряжение и малую ёмкость конденсаторов). Далее, допустим что КПД импульсных ламп и ярких светодиодов примерно равно (сейчас оно так и есть). Значит используя светодиоды суммарной мощностью 120Вт, мы может получить те же результаты что и от ИФК-120 :cool:

sa137
я тут тоже подумал насчёт схемы. Придумал типа такого:

Изображение

Планируется выжимать из светодиодов всё что они могут. Мелкие диоды могут работать с тройной перегрузкой, мощные пока видел что допускается 30% завышение тока. Неполярный конденсатор ограничит длительность импульса тока через диоды. Параллельно этому конденсатору забыл нарисовать резистор, чтобы этот конденсатор разряжался между импульсами.
Так как длительности импульсов будут заходить в мегагерцовые диапазоны частот, любые "лишние" детали в цепи светодиодов будут затягивать фронты импульсов. Например стабилизаторы тока не смогут работать на таких частотах, поэтому то у них и ставятся фильтрующие конденсаторы на входе и выходе. Даже индуктивности соединительных проводов уже будут влиять на форму тока (из прямоугольной сделают синусоидальную).
В общем как-то так :)
_________________
Нет такой проблемы, которую мы не смогли бы проигнорировать, приложив совместные усилия.
Король Ральф I

Не в сети
мастер
Сообщения: 1035
Стаж 11 лет 6 месяцев
Откуда: RU, Crimea, Simferopol

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение sa137 » 8 окт 2012, 12:34

Vikt(or) писал(а):Планируется выжимать из светодиодов всё что они могут.
сначала нужно понять - возможно ли такое их применение в принципе.
моя схема макет - на котором можно проверить эту теорию. + даже если что то не пойдет, ее можно будет использовать по в других экспериментах.
поэтому, сделаю пока так. + поставлю еще генератор на логике - что то типа стробоскопа можно будет попробовать проверить.
у продавца есть еще 10W светодиоды.. но мне жалко 9$. :)

Не в сети
эксперт
Сообщения: 10367
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение Impulsite » 8 окт 2012, 12:35

непонятно что такое "мощность осветителя несколько мегаватт"
это и есть пиковая мощность. Вернее, расчетная мощность. Тем самые Джоули, делённые на секунды.
Грубо говоря, если источник света NN в 60 Ватт при выдержке 1/10 секунды создает такую же экспозицию, как импульсная лампа при длительности импульса 1/10000 секунды (пример, Vivitar -285HV), т.е. диафрагмы в обоих случаях одинаковы, то потребуется от источника NN мощность в 1000 раз большая (при условии, что светоотдача NN увеличивается пропорционально мощности или собрать свет 1000 источников NN на ту же съемочную площадку), чтобы иметь возможность фотографировать с ним на выдержке 1/10000 сек..

Для ИФК-120 расчётная мощность при длительности импульса 1 мксек и энергии 120 Дж составит 120/0,000001=120 МВт. Номинальная мощность рассеяния ИФК-120 составляет 12 ватт. Что по сути означает, что лампа может длительное время рассеивать энергию с интенсивностью 12 Дж в секунду. Иначе говоря, допускает последовательность импульсов в 120 Дж не чаще, чем 1 раз в 10 секунд (12 Ватт=120Дж/10 сек)
Поэтому расчёты мощности вспышки невозможно делать относительно экспопары. Флешметр тоже тут не поможет.
А как фотографы флашметрами пользуются уже больше полувека? Для вспышки следовало бы использовать длительность импульса. Но на практике это неудобно, потому и было введено понятие ведущего числа. Со светодиодами, таймером регулируя длительность включения, можно увидеть, что разницы не будет, регулируешь ли выдержку затвором или длиной импульса.
И флашметры, как правило, измеряют экспозицию от вспышки, в пределах заданной выдержки. Если длительность импульса больше установленной на флашметре выдержки, то происходит "обрезание", клипинг импульса.
Может быть станет еще понятнее, если Вы попробуете продлить номограмму вправо, в область сверхкоротких выдержек.
светодиоды суммарной мощностью 120Вт... получить те же результаты что и от ИФК-120
верно при условии, что длина импульса 0,000001 сек и энергии импульса 0,00012 Дж при равных КПД в обоих случаях.

Не в сети
Аватара пользователя
мaстер
Сообщения: 280
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение Vikt(or) » 8 окт 2012, 12:36

impulsite
спасибо, заполнен элементарный пробел в теории :oops:
Значит светодиоды никак не сравнимы по мощности с импульсными лампами. Единственное место где они могут быть примерно рядом, это стробоскопы, осталось узнать для чего вообще будет нужен этот высокочастотный стробоскоп :)
_________________
Нет такой проблемы, которую мы не смогли бы проигнорировать, приложив совместные усилия.
Король Ральф I

Не в сети
любопытный
Сообщения: 4
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение alexputev » 8 окт 2012, 12:36

Vikt(or) Спасибо за поднятую тему!
Я уверен что за светодиодами Будущее !

Не в сети
мастер
Сообщения: 662
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение Виктор Гелис » 8 окт 2012, 12:37

На форуме http://www.club-nikon.ru/forum/topic/48 ... ntry408118 встретилось:
в борьбе за короткий импульс у меня один знакомый сделал светодиодную панель - импульс 1/100000 (именно 5 нулей ) и совершенно прямоугольный (безинерционный - то есть без хвостов) - можно пулю на лету замораживать - но светодиоды перегорают слишком часто... он начал делать "версию 2" - там где светодиоды не запаяны а просто вставляются
нюанс о быстрой замене светодиодов.

Не в сети
Аватара пользователя
мaстер
Сообщения: 280
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение Vikt(or) » 8 окт 2012, 12:38

Виктор Гелис
подождём развития той темы :) Хорошо бы разведать мощность той панели и увидеть фотографию пули.
_________________
Нет такой проблемы, которую мы не смогли бы проигнорировать, приложив совместные усилия.
Король Ральф I

Не в сети
мастер
Сообщения: 1035
Стаж 11 лет 6 месяцев
Откуда: RU, Crimea, Simferopol

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение sa137 » 8 окт 2012, 12:38

тему я не бросил. :)
готов радиатор на 3 светодиода.
вытравил платку. на днях начну запаивать.

Не в сети
мастер
Сообщения: 662
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение Виктор Гелис » 8 окт 2012, 12:38

Vikt(or) писал(а):Хорошо бы разведать мощность той панели и увидеть фотографию пули.
Звучит, как издёвка ;)

Можно заранее посчитать сколько светодиодов потребуется. Вот я перевел номограмму экспозиционных чисел в таблицу. В таблице указаны знаменатели выдержек и пусть вас не смущает, что числа выдержек не всегда совпадают с аналогичными на шкалах фотоаппаратов. В данном случае для подстановки чисел использованы формулы, они и определяют внешний вид.

Изображение

Файл таблицы в формате ODS/XLS: https://impulsite.ru/ctlg/speed/ev_speed.zip

Перемещение по горизонтальной строке таблицы при постоянной освещенности (постоянной EV) означает, что с увеличением числа диафрагмы увеличивается и выдержка, а экспозиция остается постоянной. Точно также и по столбцам с постоянной диафрагмой увеличение EV или, иначе говоря, освещенности, приводит к уменьшению выдержки (увеличению знаменателя дроби), но экспозиция остается постоянной, обеспечивающей нормальное отображение объекта.

Рассмотрим такой случай: имеем объектив с F2 - светосила позволяет экономить на мощности источника света, правда, ограничивает в глубине резкости. Предполагаем фотографировать с выдержкой 1/100000 секунды. На рисунке выделена ячейка с выдержкой 1/131072. Значит, 1/100000 будет соответствовать что-то среднее между EV19 и EV18.
Из таблицы следует, что для нормальной экспозиции при ISO100, F2 и 1/100000 секунды освещенность сюжета должна быть примерно EV18,5
или 983 тысячи люкс.
Далее, чтобы определить потребное количество источников света (светодиодов), надо ограничиться размерами съёмочной площадки. Предположим это участок 10х15 см, т.е. 0,015 м2. Умножив площадь на освещенность, получим световой поток в люменах, минимально необходимый и сосредоточенный в пределах площадки: 0,015х983000=14745 люмен.
Теперь считайте сами, свет какого количества светодиодов нужно собрать на съемочную площадку размером 10х15 сантиметров. Мощность и количество источников света можно существенно уменьшить, если использовать чувствительность матрицы/фотоматериала не 100 единиц, а 200, 400 - столько, сколько позволяет аппаратура без ущерба качеству изображения.

И еще примечание: при таких коротких и сверхкоротких временах экспозиции может оказаться заметной и инерция ячеек матрицы, т.е. потребуется нелинейное увеличение освещенности, как это происходит с фотопленкой (эффект Шварцшильда).

Это теория. Лабораторные работы, которые сейчас готовит Александр, позволят увидеть, насколько теория согласуется с практикой.
sa137 писал(а):готов радиатор на 3 светодиода.
Можно ожидать, что 3 светодиода с номинальными 160-180 лм на съёмочной площадке в 0,015 кв. м обеспечат освещенность примерно 32000-36000 лк. Это должно позволить снимать на выдержке 1/3000-1/4000 сек при диафрагме F2, ISO100 или 1/24000-1/32000 сек, F2, ISO800. Увеличение чувствительности в 8 раз позволяет пропорционально уменьшить выдержку.

Во всяком случае, если при съемке на ISO100 c выдержкой 1/1000 секунды потребуется диафрагма около 3,5, то это будет значить, что световой поток трёх светодиодов равен заявленному. При условии, конечно, что весь световой поток собран в пределах 0,015 м2.

Не в сети
мастер
Сообщения: 1035
Стаж 11 лет 6 месяцев
Откуда: RU, Crimea, Simferopol

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение sa137 » 8 окт 2012, 12:39

сегодня закончил монтаж трех 3W светодиодов на радиатор.
винтами в потай, удалось одеть на них родной 15 градусный коллиматор.
погонял данный блок в течении дня на преобразователе N3.
viewtopic.php?p=1560#p1560
радиатор еле теплый. можно было уменьшить для таких ледов в разы..
заметил одну странность, время от времени, светодиоды как бы "пригасают". причем в совершенно произвольнй момент времени. толи где то плохой контакт (разъёмы по питанию и на светодиоды) или виноваты сами светодиоды, учитывая их китайское происхождение..
собрал часть платы с одновибратором. осталось подобрать ключевой транзистор и собрать механически.
фото будут завтра.
тут подумалось... а что снимать то будем?? (огнестрел/пневматику исключаем)
капли воды, вращающийся диск бормашины ??

Не в сети
Аватара пользователя
мaстер
Сообщения: 280
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение Vikt(or) » 8 окт 2012, 12:39

Виктор Гелис писал(а):Звучит, как издёвка ;)
Ни в коем разе :)
Хочется иметь представление как нибудь по доступнее, например как здесь http://tfpforum.ru/showthread.php?t=5389&page=1
_________________
Нет такой проблемы, которую мы не смогли бы проигнорировать, приложив совместные усилия.
Король Ральф I

Не в сети
мастер
Сообщения: 1035
Стаж 11 лет 6 месяцев
Откуда: RU, Crimea, Simferopol

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение sa137 » 8 окт 2012, 12:40

фото

светодиоды вблизи
Изображение Изображение


начало: разметка
Изображение Изображение
собраные светодиоды на радиаторе
Изображение Изображение
с коллиматорами
Изображение Изображение

платка, кое что еще не распаяно.
Изображение Изображение

первый результат

собрал и проверил - все работает.
генератор выдает от ~2-40Hz - а-ля стробоскоп.
одновибратор 1/90- 1/900сек.
с lm317 при работе на 700ma трех 3W светодиодов от 14вольт даже не греется. можно было не мудрить с креплением их на радиатор а распаять на плате.
осталось наклеить коллиматоры.... и найти что снимать.
пока на ум пришло - маятник для стробоскопа и воду из детской лейки на одновибраторе.

осциллограммы:

генератор (стробоскоп)
Изображение Изображение

одновибратор min/max перестройки на одном пределе
Изображение

заметил, что иногда, запуск происходит некорректно - от дребезга.
не часто - 1 раз из 15-20. нужно бы доработать как то.

Изображение


собрал все вместе

Изображение Изображение

приклеенные термоклеем коллиматоры
Изображение

световое пятно на стене. дальность 40см, линейка 50см.
Изображение

Не в сети
эксперт
Сообщения: 10367
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение Impulsite » 8 окт 2012, 12:41

Выдержка 1/25, диафрагма 4,5, ИСО50 - и сильный пересвет.
Попробуйте на расстоянии 1 метр от светодиодов поместить какой-то узнаваемый предмет и подобрать выдержку/диафрагму до получения приемлемой экспозиции. Тогда по освещенности и площади круга можно будет определить световой поток. И сравнить, получается ли такая же экспозиция, как с камерой, если выдержку, скажем, 1/500 или 1/800 отрабатывать светодиодами с одновибратором на выдержке "В" в темноте.

Не в сети
мастер
Сообщения: 1035
Стаж 11 лет 6 месяцев
Откуда: RU, Crimea, Simferopol

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение sa137 » 8 окт 2012, 12:41

для определения потока.

вспышка 40см от стены, камера ~50см (от матрицы). эксифи в фотках, точечный замер.

Изображение Изображение Изображение Изображение

Виктор, а вы можете на основании измерений определить световой поток/ведущее число такой вспышки?
включил светодиоды через lm317, специальной перемычкой между коллектором и эмиттером ключа.
при входном 12-14 вольт радиатор ощутимо нагрелся. причем за счет lm.
из-за этого отклеились 2 коллиматора :(. термоклей отвалился со стороны подложки светодиодов. с пластика коллиматора соскабливается с трудом.
включенные светодиоды от импульсного стабилизатора тока - viewtopic.php?f=28&t=163 - греются незначительно - чуть теплее комнатной температуры.

пролистал старые темы.
impulsite писал(а):в формулу Ведущего Числа фокусное расстояние объектива не входит. Только дистанция освещения и диафрагма, на которых получается изображение нормальной фотографической плотности, при заданной чувствительности ИСО (обычно 100 ед.):

ВЧ=D*L
если я правильно понимаю ведущее число этой конструкции по последней фотке - https://impulsite.ru/ctlg/speed/led/dpp02730.jpg

1,414*0,5*5=3.5 метра
маловато...
стоит продолжать затею ??

Не в сети
коллега
Сообщения: 19
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение strobist.ru » 8 окт 2012, 12:43

Vikt(or) писал(а):Интересно было бы узнать насколько это реально? Судя по даташитам у ярких белых светодиодов время ответа 20 наносекунд, значит длительность импульса может достигнуть 1\50миллионной секунды!
Вопрос только какого порядка должен быть световой поток например при съёмке пролёта пули? Вопрос возник с подачи участника alexputev :) Для затравки есть фото с описанием применённой техники http://www.photosight.ru/photos/2163016/?from_member
Короткий импульс - вполне реально. И несложно сравнительно получить, имхо.
А вот чтобы что то реально заснять - понадобится столько светодиодов, что при их нынешней цене доступно только предприятиям, никак не частным лицам.
Автор съемки летящей пули обмолвился, что его вспышка выдала несколько мегаватт. И это для 1/500 000. А для 1/50 000 000 это получается нужно в 100 раз больше.

Вспышка в гигаватт понадобится?
:lol:

Не в сети
коллега
Сообщения: 58
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение Dimm168pin » 8 окт 2012, 12:44

по моему пока самый простой и доступный способ кабель ttl и вспышка\вспышки в hss \ fp режиме.

Не в сети
коллега
Сообщения: 19
Стаж 11 лет 6 месяцев

Re: Светодиодная фотовспышка, для сверхкоротких импульсов

Непрочитанное сообщение strobist.ru » 8 окт 2012, 12:45

Dimm168pin писал(а):по моему пока самый простой и доступный способ кабель ttl и вспышка\вспышки в hss \ fp режиме.
Не-а.
1. Объект будет растянут/сплюснут из-за движения шторок.
2. Короткоимпульсные приборы типа Paul C. Buff Einstein 640, Raylab Freez вполне доступны. А освещают объект намного сильнее, не говоря уже о многообразии насадок на них.
Ответить

Вернуться в «Вспышки, обеспечивающие короткий импульс»