Самодельный кольцевой светодиодный осветитель для видео, фото и макро съемки

Идея создания подобного девайса у меня в голове блуждала давно, однако макро, без особых усилий, мне удавалось снимать и со вспышками, а для фото кольцевой источник не был особо и нужен, плюс лень, не дающая сделать все заранее, поэтому работы над ним постоянно откладывались, а при появлении некоторой суммы денег переходили в русло поиска по магазинам или на Ибэе за вменяемые деньги, но те, которые мне были нужны либо стоили запредельных денег, либо первое и требовали доработки.

Все случилось неожиданно, перед Новым годом, моя знакомая актриса и певица, попросила заснять ее конкурсное выступление в одном из клубов и сделать видео. Мой простенький и компактный источник видеосвета, со 160 небольшими диодами, который имелся и есть практически у всех занимающихся видеосъемкой операторов, в клубе однозначно не работает из-за мощной цветной подсветки, или иными словами с пары метров снять что-то можно, а вот метров с 10-15 можно и не снять. Пришлось срочно составить технические требования к характеристикам прибора и в интернете пересмотреть множество осветителей ими обладающих.

На DX мной был найден достаточно компактный, легкий осветитель с литиевым аккумулятором, попросил продавца прислать точное описание из инструкции, потому как у китайцев на сайтах может быть написано все что угодно, в общем оказалось в описании были написаны, другие размеры внутреннего отверстия, а это означало что с моим рабочим объективом этот свет работать не будет. До съемки оставалась неделя, и нужно было или отказываться, или что-то делать … я выбрал последнее, и как потом оказалось был прав, получился удобный осветитель на все случаи жизни!

Ниже на фото, то что получилось.



Ниже приведу технические характеристики которые были для меня критичны при выборе:


  1. Световой поток – не менее 1500Lm
  2. Угол рассеяния – не менее 15 — 20 град. Этот угол на расстоянии в 7-10 метров позволяет полностью подсветить объект съемки, задача подсвечивать остальные части сцены – не моя. В дальнейшем оказалось возможным быстро, примерно за 5минут, изменить это значение на любое от 5 до 120, за счет смены линз, а больше 120 не позволяет получившийся корпус.
  3. Цветовая температура – планировалось иметь плавную, от 2700K – до 6500K, но параметр CRI, как бы он не был высок для глаза, для камеры большого значения не имеет, плохо — все, и 2700K, и 4200K, и 5500K, и 6500K. Снимал одну и ту же тестовую шкалу Кодак для калибровки сканера и сравнивал с ее картинкой, снятой на солнце. Лучший результат оказался у набора диодов с разным люминофором, в результате цветовая температура источника по мнению камеры получилась 4000K. Хотя, если не придираться можно снимать и с одним типом люминофора.
  4. Возможность плавно регулировать световой поток
  5. Температура не цветовая – она должна быть гуманна не только для диодов, но и для рук, если держать осветитель, что означает менее 55-60 град.
  6. Время работы без подзарядки не менее 1.5 часов
  7. Вес и размер, аккумулятор и источник тока должны помещаться в поясную сумку “Nord Face” и не отрывать ее. Всего получилось 2кг с небольшим, но есть планы заменить на литий и скинуть еще 1.5 кг.

Со светодиодной техникой у меня достаточно большой опыт работы, поэтому покопавшись среди имеющегося подобрал пару колец под светодиоды, колец на 18 диодов не нашел, а заказывать время уже не было, те что были, ушли на переделку круглых потолочных светильников с ламп накаливания на светодиоды, поэтому пришлось довольствоваться оставшимися кольцами на 12 диодов.



Попробовал поставить на них 5 вт. диоды от Bridgelux, света получилось очень много, но и тепла не мало, с теплом было решаемо, а вот регуляторов света с ШИМ у меня не было, я их заказываю у русского продавца с Молотка из Китая (http://molotok.ru/my_page.php?uid=14496341), торгующим разным светом для дома, диодами и прочим, не могу сказать, что цены очень хорошие, конечно дешевле чем в Москве, но самое главное, человек понимает, что продает и может что-то редкое найти под заказ. В общем пришлось отказаться от 60W источника и поставить диоды по 3W, итого получилось 36W, световой поток примерно 2600Lm под линзами теряется до 15%.

Камера их видит как-то вот так, поскольку устанавливает среднюю цветовую температуру от суммарного потока.



Вторая проблема была подобрать корпус, в который это кольцо могло встать и главное этот корпус должен был стать радиатором для всего осветительного прибора, крепиться на бленду объектива и как следствие иметь малый вес и не нагревать объектив.

Для этих целей как нельзя лучше подошла алюминиевая форма для выпечки, в которой сзади было вырезано отверстие под бленду, крепление на бленду было сделано из технического жесткого поролона черного цвета и сотового поликарбоната, свернутого в трубку по диаметру.



Сам корпус используется в качестве радиатора, поэтому кольцо с диодами было закреплено на 3 болтах, для лучшего теплового контакта была использована термопаста, часть ее видна на фото, и поскольку толщина стенок около 1мм, то сзади есть еще одно кольцо, совпадающее по размером с тем на котором стоят диоды, из алюминия толщиной 3 мм, эти два кольца зажимают между собой корпус конструкции, для большей жесткости.

Сверху наружная часть конструкции, находящаяся в светильнике обмотана пищевой фольгой, для лучшего отражения света, и для того что бы защитить края объектива от бликов или от проникновения туда света от источника, сам источник крепиться к держателю на 24 саморезах диаметра 1.8 мм и длиной 10 мм, край поликарбоната куда они вворачиваются залит термоклеем BOSH.



Вопрос с питанием был решен следующим образом, в качестве аккумулятора энергии был выбран обычный аккумулятор от мотоцикла на 12V и емкостью 5.5Ah. Поскольку для 2 параллельных линеек из 6 диодов требуется примерно около 24V и ток в 1.5A, пришлось ставить повышающий DC/DC преобразователь с высоким коэффициентом преобразования, работающий на частоте 300kHz, в целом получилось сохранить около 93% энергии.



Схема взята с сайта — http://radiokot.ru, вся ее прелесть, в том, что половина компонентов находятся в старых компьютерных блоках питания, другая на материнках, в формирователях питания процессоров, они же кстати содержат ферриты, работающие на 300kHz.

В дальнейшем между выходом и диодами, был поставлен радиоуправляемый (433MHz) ШИМ регулятор мощности с 3 предустановленными значениями 25%, 50%, 100% и имеющий плавную регулировку.

Для его зарядки использую как стандартное ЗУ от розетки, так и возможность подключить его параллельно к такому же, основному в мотоцикле.

В заключении



После более полугода эксплуатации, видео снимает на отлично, мелочевку для интернет магазинов практически без теней, что упрощает обтравку, брал с собой в походы по пещерам, линзы менял на 5-8 градусные.

Ниже несколько фото, сделанных для интернет магазина.





Несколько фотографий, выполненных в пещерах, матовый рассеиватель был снят, использовались линзы с углами рассеяния 5-15 град.



На следующем фото, осветитель снят с камеры, и за долгое время экспонирования руками (светом) прорисованы разные части кадра:



Вот так выглядит эта конструкция на камере. Насколько помню стояла 1/4 мощности.



На фото ниже свет, смешанный с естественным, проходящим через отверстие в своде пещеры.



Цена вопроса


  • Кольцо PCB на 12 мощных светодиодов – US $6.20
  • 12 мощных светодиодов – US $12.00
  • Линзы и холдеры для 12 светодиодов — US $4.80
  • Кастрюлька для выпечки – US $2.70
  • Чёрная акриловая краска – US $1.50
  • Аккумулятор – (был)
  • Повышающий DC/DC преобразователь – US $18.50
  • Радиоуправляемый регулятор света с ШИМ – US $9.20
  • Итого: – US $54.90 или в рублях – 1970 руб.
AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

More
Ads

Comments 35

    0
    А использование RGB светодиодов не спасло бы CRI?
      +2
      Они самые плохие в этом отношении. У них спектр линейчатый. Вы видите суммарный поток белым только потому, что цвет это, если грубо, суммация значения с rgb пакета колбочек. Просто они имено этой длиной волны лучше возбуждаются.
        +1
        Но ведь фильтр Байера тоже пропускает определенные длинны волн, не так ли?
          +3
          пропускает фильтр то что отражено от поверхности, и в этом проблема, не все полутона правильно отражают линейчатый спектр.
            +2
            Тут дело в том, что, фотоаппарат чаще всего работает с отраженным светом. А если какой то компоненты спектра не было в исходном свете, то ее не будет и в отраженном.

            Например если у нас есть источник света с длиной волны 500нм и материал отражающий только 501 нм, но не ничего другого (в том числе и 500нм), то если материал осветить белым светом, то для глаза его цвет будет практически не отличии от нашего источника света, но если мы материал осветим нашим источником света, то он будет казаться черным. Да этот пример очень утрирован, и в жизни такое в таком явном виде обычно не проявляется. Но все равно если в исходном свете нет каких то компонент, то в отраженном свете цвета создаваемые этими компонентами будут искажены. Поэтому например для ламп накаливания выставить правильный ББ очень просто. То для натриевых ламп… Проще перевести в ЧБ и назвать искусством. Хотя с точки зрения глаза и те и те дают желтоватый свет. Но у накаливания спектр непрерывный, а у натриевых линейчатый.
              0
              Нужно заняться изготовлением источника света из массива ламп накаливания разной температуры, чтобы добиться ровного спектра в видимом диапазоне и посмотреть, что получится на фото.
                0
                Плохая идея. Хорошим вариантом было сделать лампу накаливания 6500К. Но такое насколько я знаю на данный момент конструктивно не возможно. Нет проводника который можно было бы разогреть до такой температуры, чтобы он при этом не расплавился.
                  0
                  Ксенон? :)

                  Всё возвращается на круги своя.
                    0
                    эмм… что-то мне подсказывает, что у него уж совсем рваный спектр…
                      0
                      Если лампы накаливания конструктивно дают непрерывный спектр, хоть дешевые хоть супер супер брендовые. То спектр ксенона зависит от используемых технологий. Автомобильный ксенон наверное имеет далеко не идеальный Ra, а вот спектр ксеноновых вспышек очень даже хороший. Но я не слышал чтобы кто то использовал ксенон в постоянном свете. Возможно это связанно с тем, что он очень дорогой, но при этом по КПД не принципиально отличается от галогена. Обычно там где важен нагрев предпочитают использовать люминесцентные лампы в высоким Ra (например Philips делает лампы с Ra 95-98). Или светодиодов, из за их низкого энергопотребления.
                        0
                        Очень странно что никто не обсуждает CRI импульсных вспышек, полагаю что там нет даже и 70, так же там есть много серьезных пиков в УФ области от 200 до 300нм, и неравномерное распределение в видимом диапазоне, все это должно приводить к искажению реальных цветов и люминесценции где это возможно.
                          +1
                          По поводу импульсных, не знаю как обстоит дело у системных вспышек, но я как то фоткал цветовую карту в свете самых дешевых моноблоков (у дорогих я думаю результат будет еще лучше). Построил профиль. И понял, что разница после применения профиля настолько незначительная, что мне даже показалось, что профиль не применился. Только потом пор глядевшись заметил едвазаметную разницу. То есть Ra там явно больше 80, потому что результат применения для дешевых люминесцентных ламп (у которых 60-70) очень разительный.
                            0
                            Верно конечно… но сравнивать все таки лучше с фото той же цветовой карты в рассеяном солнечном свете.
                            Очень показательно будет… если Вы сравните фото не от люминисцентной а от галогенной перекальной лампы с солнечным… оба вроде должны иметь CRI =100 и с поправкой на цветовую температуру быть идентичными, но оказывается, они «никому не должны» и различие у меня есть, точно сколько в % сейчас не помню, но возникает вопрос… какая картинка с CRI =100 — правильная?
                              0
                              Когда будет свободное время попробую провести такой эксперимент.
                                0
                                Пытаясь разобраться с этим вчера, нашел еще одну проблему, освещая тест напечатанный полиграфическим или фото способом, мы фактически освещаем 3+1 (CMYK) или 3 (RGB) красителя соотвественно и отклик получаем в основных цветах или дополнительных, по сути получается если мы правильно можем подсветить эти 3 цвета, то все остальные совпадут. Похоже нужно использовать красители без смешения.
                                  0
                                  Да, поэтому для таких экспериментов нельзя пользоваться самостоятельно напечатанными картами. Но я думаю создатели цветовой карты, которой я пользовался в своем эксперименте, были в курсе этого нюанса и использовали подходящие красители.
                                    0
                                    Я пользуюсь шкалой Коdak IT8.7/2, она родная и качественная, но в основе похоже фотобумага, вообще у меня есть впечатление что только производители красок имеют правильные шкалы.
        0
        Использование RGB светодиодов его бы ухудшило, CRI меряется по 8 точкам, RGB диод в спектре дает три узких пика, при отражении от многих цветных поверхностей при таком освещении теряются полутона…

        Раньше, когда я сканировал слайды камерой и брал в качестве источника три диода с цветом соответствующим цвету фильтрового слоя пленки, свет от них, мешал в цветосмесительной голове увеличителя Крокус 69, то там получалось изображение лучше, а при освещении реальных объектов нужен все таки полный и ровный спектр источника.
          0
          А почему не использовали HighCRI диоды, например Nichia? Они и разной температуры есть, так же смешать можно, если это важно для схъёмки
            0
            Диоды хорошие, но если посмотреть даташит реальные CRI 92 они дают только при токе 350mA, при этом световой поток 87 Lm/W, т.е на максимальной мощности при токе в 1.5А будет и света немного и СRI невысокий, по памяти около 85. У этих диодов мне не нравится большое выделение тепла. Однако если бы они были под рукой сделал бы тест и не стал заморачиваться где взять другие.

            В данном случае у меня получилось примерно тоже самое, диоды 3W Bridgelux 45 mil в области ~3000K — имеют СRI около 85 а в области ~6000K около 80, смешивая свет от разных люминофоров CRI только увеличивается (в понимании камеры, на тестах), поскольку камера весь этот свет видит немного иначе. Что бы понять что лучше, как уже писал ваше — «Снимал одну и ту же тестовую шкалу Кодак для калибровки сканера и сравнивал с ее картинкой, снятой на солнце.»
              0
              Логично.
              реальные CRI 92 они дают только при токе 350mA
              Можно взять побольше их на этом токе, может чуть повыше, в районе 400мА. Думаю, получилось бы. Да так же разной температуры смешать.

              зы: почему-то думал, что они гораздо дороже. Начал гуглить вам ссылку — удивился, в принципе доступны.
                0
                Да доступны, но к ним нужны еще линзы, если делать с нуля то лучше делать 2 источника, один для макро на SMD5730 (от СREE) и без линз их можно равномерно по всей поверхности расположить, поскольку рассеивающий фильтр к диодам расположенным через 30 град. очень много поглощает света. И второй на линзованой оптике для Видео или Фото, тут уже интересны сменные линзы поскольку удобно.
            0
            Классное устройство у Вас получилось!
            сорри за оффтоп… что за пещеры? где такая красота?
              +1
              Это LAOS, KongLor cave, в 180км от центра провинции Takhek, пещера еще интересна своей подземной рекой длиной 7.5 км. на другую сторону горного хребра, стоимость лодки на 3 человека туда и обратно — примерно 500р (за всех или за лодку).
                0
                Спасибо большое, люблю такие места, при случае постараюсь посетить.
            • UFO just landed and posted this here
                +1
                Да конечно.

                Сверху вниз

                1.
                Выдержка: 1/400 сек
                Диафрагма: f/6.3
                Фокусное расстояние: 90 мм
                ISO: 400

                2.
                Выдержка: 1/400 сек
                Диафрагма: f/6.3
                Фокусное расстояние: 105 мм
                ISO: 160

                3.
                Выдержка: 1/20 сек
                Диафрагма: f/4
                Фокусное расстояние: 15 мм
                ISO: 3200

                4.
                Выдержка: 1/2.5 сек
                Диафрагма: f/6.3
                Фокусное расстояние: 15 мм
                ISO: 800

                5. — снято другой камерой

                6.
                Выдержка: 1.6 сек
                Диафрагма: f/6.3
                Фокусное расстояние: 15 мм
                ISO: 400
                0
                Такой свет очень годится для медицинской съемки, раньше даже объективы с кольцевой вспышкой так и назывались «медицинскими».
                Стоматологи оценят.

                  0
                  Только требования к цветопередаче кратно выше любых других. Особеннь если технику для производства керамики отдаешь снимок. Без цветовых эталонов никуда.
                  0
                  Не понял только одну вещь — почему нельзя было изменить схемотехнику включения диодов (включив параллельно линейки по 3 последовательных диода), чтобы не городить преобразователь 12->24? Это ведь упрощение конструкции (а значит увеличение надежности), да и экономия энергии получается почти 10%.
                    +2
                    Первоначальные тесты именно так и проводил…
                    Действительно экономия энергии есть около 10%, но обратная сторона этой экономии, соединение с аккумулятором проводом нa котором будет падать напряжение менее 1V.
                    Диоды выдают 3W при напряжении 3.8V при этом через них должен течь ток около 0.8А.
                    Цепочка из 3 последовательных диодов должна питаться напряжением не менее 11.4V остается запас от 0.6V до до 1V при полной зарядке аккумулятора, падение на мосфете регулятора мощности не считаю но это около 0.1V
                    4 цепочки в каждой из которых течет 0.8А в сумме дадут потребляемый ток в 3.2А, длина провода от аккумулятора c преобразователем до диодов у меня порядка 2м итого получается, что максимальное падение напряжения на 4м провода может составить 0.6V при этом токе, что соответствует сопротивлению 1м провода = 0.046 Om, учитывая удельное сопротивление медного провода 0.0172 Om на метр при сечении в 1 кв.мм, получаем что провод у нас должен быть сечением не менее 0.37mm кв.
                    В данный момент я использую более тонкий провод сечение 0.2мм кв и диаметр ~0.5мм плюс изоляция. По сути мне нужно будет увеличить толщину провода в два раза, и при этом, если отказываться от платы стабилизатора напряжения по мере разрядки аккумулятора у меня будет падать мощность источника света…
                    Так же стабилизатор позволяет выставить напряжение на источнике света с учетом падения напряжения на проводах, поэтому упрощение конструкции за счет получения зависимости яркости свечения от зарядки аккумулятора, не думаю что правильно, да и схема не настолько сложная в настройке что бы с этим заморачиваться.
                    0
                    Съемка в пещерах со штатива или с рук? Если с рук то отличный результат. А если со штатива — не понимаю, зачем вспышка на объектива, лучше же пройтись-повысвечивать
                      0
                      в пещерах съемка — со штатива, свет в руках высвечиваю им наиболее интересные предметы за долгое время экспонирования, просто снимать с рук света недостаточно, часто размеры залов в пещерах очень большие, более сотни метров, например на нижнем фото мой рост меньше чем размер пня смытого водой в правом углу рядом с двумя камнями. При таких размерах в темноте, есть еще одна проблема камера никуда не наводится без света, поэтому находясь на объективе подсвечивает нужные для автофокуса точки и не закрывает вспышку, если она стоит на камере при этом в руках ничего лишнего.
                        0
                        снимали как вспышкой или как фонариком? Ну в смысле импульсами света или долгим высвечиванием?
                      0
                      Снимал долгим высвечиваанием, короткими импульсами пользовался всего один раз, когда друзья попросили их снять, и потом опять высвечиванием в этом же кадре. Но получилось не с первого кадра, поскольку TTL сигналов камеры этот девайс не понимает, а на глаз только с 3-4 раза.

                      Only users with full accounts can post comments. Log in, please.