На мой взгляд, дискуссия заехала куда-то в сторону. Например, по каким критериям выбран светодиод, непонятно, толи он попался под руку, толи по дешевке достался. Поэтому думаю систематизировать информацию. Подсветка предназначена для съемки с расстояния 0,1-2 м, площадь 20х20 см, требуемая выдержка 1-200 мсек(1/1000 -1/50), требуемая освещенность Ev =10-18. Значение Ev берем из
http://animal.zenit.istra.ru/qa/qa-exposure.html. 10 трехватных Luxeon REBEL теплобелых дают 1000 люмен. Освещенность в 1 лк создается световым потоком в 1 лм на площади в 1 м2; Если удастся, сконцентрировать поток на 20х20 см с учетом двойных потерь, то освещенность будет 12 000 люкс на расстоянии 1м до обьекта, что соответствует Ev =12(1/60 F8). Если это расстояние 0,4 м, то освещенность будет 75 000 люкс, что соответствует Ev =15(1/250 F11). Отсюда следует, что проблемой, будет именно оптическая система.
Искусственный свет должен обеспечивать возможность наиболее лучшего восприятия цвета (как при естественном дневном свете). Для оценки качества применяется коэффициент цветопередачи CRI (Color Rendering Index), он же Ra и коэффициент качества цвета CQS (Color Quality Scale) для оценки равномерности спектра.
CRI характеризует то, насколько точно передаются цвета (для солнца CRI = 100) в видимом глазу диапазоне. Зависит от полноты спектра излучения источника света и его равномерности. Для фото важны обе характеристики (и цветовая температура и CRI - от цветовой температуры зависит то, какой оттенок будет у фотографии в целом, а от CRI - качество передачи и полнота цветовых оттенков объектов. По DIN 6169 измерение CRI производится не менее чем на 8(обычно 14) цветах. Коэффициент качества цвета CQS (Color Quality Scale) оценивает гладкость коэффициент цветопередачи, его никто не приводит. Лампа с более высоким CRI имеет более низкую светоотдачу, поскольку спектр ее является более широким. Отечественный СНиП требует CRI>85-90 для ответственных работ, связанных с различением цвета.
Спектр не является константой и зависит от режима работы. Кроме того, СД довольно капризное устройство, и при превышении предельной температуры перехода (даже кратковременной), начинает «синить» навсегда. Такое же явление, но не навсегда, возможно при неправильном монтаже или неоптимальной схеме импульсного питания (при искажении формы импульса). Также подобное явление, возможно при регулировке яркости посредством ШИМ при малой яркости.
Светоотдача светодиода не линейна. Она максимальна при половинном токе, для трехватного СД при 350 ма и дальше начинает падать. На максимальном токе 700 ма, она падает на 20-30 %. Поэтому с точки зрения эффективности лучше поставить 2 СД с током 350 ма, чем 1 СД с током 700 ма. Далее чем больше ток, тем меньше выход. А при импульсном токе яркость еще меньше, поэтому попытки подать большой ток в импульсе малоэффективны. Существуют специальные СД (например OSRAM), у которых импульсный ток в 5 раз больше максимального (их применяют в вспышках сотовых телефонов), а у обычных 1,5.
Общий КПД СД по свету порядка 30%, т.е. 70% преобразуются в тепло, для трехватного
СД это 2 вт, для отвода тепла ориентировочно надо 20 кв. см на ватт, т.е. радиатор порядка 40-50 кв. см на СД (цифру я не проверял). У Luxeon REBEL корпус электрически развязан, поэтому их можно сажать на общий радиатор.
Для удобства рассмотрения, я разделяю СД на 3 группы
1 - безымянные китайские. Достоинства – низкая цена, недостаток – быстрое уплывание параметров в разные стороны, вплоть до выхода из строя. Сюда же можно отнести безымянные фонарики.
2 - именные китайские и тайваньские. Цена средняя, параметры тоже. В принципе можно выбрать неплохие, если есть возможность отбирать, учитывая уплывание параметров.
3 - именитые производители (можно пересчитать по пальцам). Цена высокая, уплывание параметров предсказуемое.
Лично я выбираю 3 группу и в дальнейшем рассматриваются только мощные СД более 1 вт. Некоторые цифры из описания разных СД .
Типовой CRI для Luxeon REBEL холодно-белый - 70, белый – 75, теплый белый - 85. Для Cree® XLamp® XP-E типовой CRI холодно-белый - 75, белый – 75, теплый белый - 80. Edison и Seol не приводят цифр. Самый высокий CRI среди все найденных у теплобелого Luxeon REBEL равен 85.
Насчет спектра косвенно касаются здесь
http://forum.ixbt.com/topic.cgi?id=48:27-100. Вот краткие выдержки из форума (там более 150 страниц)
«Более корректное сравнение получается с тепло-белыми светодиодами, потому что у них нет ярко выраженного пика на спектре в синем участке. У светодиодов одного типа: у тепло-белых поток раза в полтора меньше, чем у холодно-белых, но это более "правильные" люмены, а эффективность у тепло- и холодно-белых примерно одинакова, у тепло-белых немного меньше, потому что в них больше люминофора и, соответственно, больше потери в нем. Сам источник глаз может быть и не отличает, но зато прекрасно различает искажения цвета предметов, освещённых таким источником в сравнении с естественным (тепловым) освещением. Это явление в фотографии известно очень давно, и называется "метамеризм" (искажения цвета при освещении разными источниками). Грубо говоря, если предмет имеет в отраженном спектре линии, попадающие между линиями источника - вы просто не увидите их. Точнее, цвет, им соответствующий. есть такая штука, как "цветовой охват". Пример? пожалуйста. Спектр белого светодиода "сверху" ограничен спектором основного излучения. Это обычно голубой или "почти синий" цвет. Всё, что выше отсутствует. То-есть почти нет чистого синего и совсем нет фиолетового. Это не гут. Кстати, вот
http://toyletbowlbbs.home.att.net/e2d.htm спектр "референса" в мире ксенона. А тут
http://ledmuseum.candlepower.us/sixteen/spider1.htmне менее известный P7. Как таковых "провалов" в спектре нет. Есть выброс в синей области. Т.е. он "снинит". А вот тут
http://ledmuseum.candlepower.us/seventee/p60.htmCree - просто красавец, и где сдесь "провалы"? Небольшой выброс в синем, где чувствительность глаза и так невысока.
вот и "комфортный" Rebel [url]http://www.candlepowerforums.com/vb/showpost.php?p=2…amp;postcount=225[/url]Ой, что это? [url]http://www.candlepowerforums.com/vb/showpost.php?p=2…amp;postcount=303[/url]Уточним - это "тёплый" Сree. Провалов в сравнении с "солнышком" у него два: на 470 нм и жёстко "провалено" всё, что выше 430 нм. У "холодного" Cree есть ещё провал от 620-650 и ниже (Seoul P7 тоже "холодный"). В результате у "тёплого" искажен один базовый цвет (синий), у "холодного" два - синий и красный. Вполне достаточно, если вспомнить, что их всего три А кроме провала у них у всех есть ещё неестественный пик на частоте основного излучения. Пик - он ничем не лучше провала в смысле цветопередачи. А, по сравнению с газоразрядрым ксеноном, кривая СИДа со своими т.н. "провалами" просто идеально повторяет "непрерывные" спектры солнца и шурика.»
Следует учитывать что, споры ведут про общее освещение.
Угол эффективного излучения СД в пространстве около 100-140°. Поэтому необходимо применение оптической системы (ОС СД). Это корпус, который крепится прямо к платформе светодиода и разрабатывается под конкретный СД. Подразделяются по диаграммам направленности
Тип ДН Ширина ДН, °
Узконаправленная (Real Spot) 8
Узконаправленная, сглаженная (Soft Spot) 12
Рассеиватель (Diffuser) 20
Средней ширины (Medium) 30
Широкая (Wide) 60
Овальная (Oval) 15x50
Оптика изготавливается из разных материалов (акрилового стекла, поликарбоната и т.д.). Она должна выдерживать температуру 100-150°С и обеспечивает хорошую цветопередачу во всем видимом диапазоне. Фирм производителей оптики гораздо меньше, чем СД, я знаю 6.
ОС СД делятся на два основных типа - линзовые и отражательные. Важным параметром является собирательная способность систем. Это отношение светового потока внутри угла эффективного излучения ко всему световому потоку, прошедшему через систему. Выраженная в процентах, эта величина часто обозначается как оптическая эффективность. Хорошим значением эффективности следует считать величины от 75% и выше. У линзовых систем, как правило, они меньше. Это связано с тем, что свет, проходя через линзу, дважды пересекает границу раздела двух оптических сред.
На мой возможны два варианта построения оптической системы:
1 – общий рассеиватель, типа кольцевого, внутри которого размещены СД без ОС СД, которые можно поворачивать или направленные на отражатель.
2 – тоже что 1, но на СД установлена ОС СД.
Кроме того можно добавить дополнительные осветители на кронштейнах.
СД являются токовыми приборами, для их нормальной и долговечной работы требуется протекания через светодиод стабилизированного тока. Ток должен быть постоянным и не зависеть от колебаний или изменений питающего напряжение. Решить эту задачу помогают специальные устройства, называемыми драйверами. Помимо этого драйвера могут выполнять задачи по регулировки яркости или другие сервисные функции (например слежение за разрядом аккумуляторов). Источники питания СД можно подразделить условно на 3 типа
1 - резистор ограничивает ток. Кпд -20-80%.
2 - линейные стабилизаторы тока – аналоговые стабилизаторы. Простейший получается из любого 3 выводного (именуемого «кренка») стабилизатора, подходящего по току, у которого вход соединен с землей через резистор. Кпд -30-60%. Для СД разработаны линейные стабилизаторы тока с цифровым управлением (ШИМ). Кпд -50-80%. Недостаток – ограниченный диапазон питания. Например AMC7135, ток 350 ма, питание 2,7 -6 в. Для наращивания мощности добавляют элементы, выходы которых соединяются.
3 - импульсные DC/DC-преобразователи, которые представляют собой интегральные схемы импульсных преобразователей постоянного напряжения индуктивного типа. По топологии преобразования, они подразделяются на повышающие и понижающие, повышающе-понижающие, SEPIC-преобразователи и т.д. Для понижающего напряжение питания должно быть больше чем, напряжение на СД на 0,5 в. Сепик позволяет работать как при большем, так и при меньшем входном напряжении, чем выходное, повышающе-понижающие(Buck/Boost) - это симбиоз понижающего и повышающего преобразователя.
Это общие положения, конкретные детали подлежат обсуждению. По драйверам информации достаточно. Народ уже более 5 лет делает велофары, число которых перевалило за тысячу, сотни автомобильных и даже несколько дальнего света. Кроме того, огромное число народу делает и модернизирует фонарики. Число микросхем для импульсных драйверов СД подходит к тысяче. Почти все разработки это импульсные DC/DC-преобразователи. Схемы на резисторах применяют только в автомобилях из-за низкого КПД. Линейные стабилизаторы довольно редки.
А вот с оптической частью хуже. Все разработки для других целей, только несколько касается получения рассеянного равномерного света. Заказал несколько типов рассеивателей и диффузоров, должны прийти в начале сентября.
В заключение некоторые новости из мира СД
В новом типе белого мощного СДМ “Vio” в качестве первичного излучателя применен СД не с традиционным голубым, а с фиолетовым излучением (доминирующая длина волны ? = 405 нм). Оно трансформируется в белое специальным люминофором.
Значительным преимуществом такой технологии являются очень небольшие колориметрические цветовые сдвиги в течение всего срока службы. Изменения Тц через 50 000 ч наработки СДМ не превышают 75 К.
Компания Enfis разработала три схемы светильников:
RGBA — традиционная схема RGB (красный, зеленый, синий) дополнена светодиодом желтого (Amber) цвета излучения, что увеличивает диапазон цветности;
RGBW — четвертый компонент – синий чип, закрытый желтым люминофором (по сути — белый светодиод). Такая добавка повышает световую эффективность RGB-системы при сохранении ее возможностей по цветовому охвату.
Hi-CRI Vary-CCT, состоящая из синего, красного и белого источников излучения. Такая технология позволяет достичь высокой цветопередачи (Ra > 90) при сохранении высоких значений световой эффективности, и при этом менять цветовую температуру в широком диапазоне (от 3000 до 6500 К).
Операционный светильник POWERLED по технология LED, основанная на использовании белых светодиодов с цветовой температурой 3750 К и индексом цветопередачи (CRI)>90, обеспечивает равномерное распределение света.
http://medcom.ru/maquet/poverled.htmНарод усовершенствовал сканер, заменив лампу на СД
http://club.foto.ru/info/articles/article.php?id=190