Elektroniczne lampy błyskowe, z angielskiego zwane fleszami, pojawiły się początkowo w USA podczas drugiej wojny światowej. Mniej więcej w latach 50 dwudziestego wieku zaczęto ich produkcję na kontynencie europejskim. W ciągu niedługiego okresu czasu elektroniczne lampy błyskowe bardzo szybko rozpowszechniły się i obecnie są używane zarówno przez zawodowych fotografów jak i amatorów. Cechą charakterystyczną jest ich duża trwałość i niezawodność.
Źródłem światła w lampie błyskowej jest ksenonowa lampa wyładowcza mająca trwałość od 10.000 do 5.000.000 błysków. Intensywność błysku jest tak duża, że bardzo małe otwory względne obiektywu wystarczają do wykonania zdjęcia przy czasie naświetlania wynoszącym 1/10.000 s. Powtarzalność parametrów błysków pozwala na łatwe operowanie przysłoną, która zależy od odległości lampy do fotografowanego obiektu. Odległość ta ( poza charakterystyką motywu zdjęcia ) jest jedynym zmiennym czynnikiem w ocenie czasu naświetlania w odniesieniu do tej samej czułości wyrażonej w ISO.
WIELKOŚCI CHARAKTERYSTYCZNE LAMP BŁYSKOWYCH
ENERGIA BŁYSKU [ FLASH POWER ] - wielkość świadcząca o sile błysku, podawana jest w Ws ( Watosekunda ). Energię lampy błyskowej oblicza się według wzoru:
gdzie:
Q - energia Ws ( Watosekunda )
C - pojemność kondensatora F ( Farad )
U - napięcie V ( Volt )
Jak wynika z powyższego wzoru wielkość energii zależy od pojemności kondensatora oraz napięcia do którego naładuje się kondensator. Szybsze zmiany energii uzyskujemy zmieniając napięcie na kondensatorze, gdyż wartość jej zmienia się z kwadratem napięcia. Energia błysku lampy podawana jest przeważnie w odniesieniu do lamp studyjnych, w których stosuje się różne sposoby zmiękczania strumienia światła. W związku z tym nie podaje się liczby przewodniej, która jest ściśle powiązana z kształtem reflektora i miejscem umieszczenia w nim lampy wyładowczej oraz sposobem zmiękczania światła.
LICZBA PRZEWODNIA LAMPY BŁYSKOWEJ [ FLASH GUIDE NO ] - jest to iloczyn odległości lampy od fotografowanego motywu i przysłony. Liczba ta zależy od czułości ISO filmu ( matrycy CCD ) i energii lampy błyskowej. Dla danej lampy i czułości filmu ( matrycy CCD ) jest wielkością stałą. Ułatwia to ustalenie intensywności naświetlenia lampą błyskową. Intensywność tę regulujemy za pomocą zmiany odległości lampy od oświetlanego obiektu oraz zmianą wielkości przysłony. Wartość liczby przewodniej lampy ze zmiennym kątem rozproszenia ( zoomem ) podawana jest w kilku punktach ogniskowej, przeważnie dla czułości ISO 100 i wynosi od 10 do 100. Podawana jest tylko dla lamp ze stałym układem odbłyskowym. Nie ma żadnego sposobu przeliczania liczby przewodniej na moc lampy i odwrotnie.
CZAS BŁYSKU [ FLASH DURATION ] - Jest to czas rozładowania kondensatora lampy błyskowej przez lampę wyładowczą . Czas błysku w lampach bez automatyki wynosi od 1/1.000 s. do 1/500 s. W lampach z automatycznym dozowaniem energii błysku czas ten wynosi od 1/50.000 s do 1/300 s.
TEMPERATURA BARWY ŚWIATŁA [ COLOR TEMPERATURE ] - podczas rozładowania kondensatora przez lampę wyładowczą płynie prąd, który powoduje świecenie zawartego w niej gazu ( ksenonu ). Temperatura barwy wynosi około 5 500 K i można ją zmieniać stosując filtry korekcyjne.
CZAS GOTOWOŚCI DO PRACY [ RECYCLING TIME ] - czas niezbędny do regeneracji energii kondensatora zależny od mocy lampy i sposobu ładowania kondensatora waha się od ułamków sekundy do kilku minut.
STABILNOŚĆ ENERGII BŁYSKU [ FLASH POWER STABILITY ] - w granicach +/-2% nie powoduje widocznych zmian w naświetleniu.
HISTORIA ROZWOJU LAMP BŁYSKOWYCH
Początkowo lampa błyskowa składała się z pokaźnych rozmiarów zasilacza i dużego reflektora. Komplet taki ważył około 5 kg. W tej lampie ( rys. 1 ) prąd z zasilacza ładował do wartości napięcia zasilającego kondensator, wcześniej zapalała się lampka neonowa sygnalizująca gotowość lampy do pracy, prąd płynął dalej, jeśli się ręcznie nie wyłączyło ładowania kondensatora. W latach 60 ubiegłego wieku wprowadzono pierwszy automat, wyłącznik działający po naładowaniu kondensatora. Energia błysku była stała. Niektóre modele zbudowane z kilku kondensatorów umożliwiały wykorzystanie części kondensatorów co dało możliwość regulacji mocy błysku.
Rys.1 Podstawowy układ lampy błyskowej
W latach 70 opracowano układ ze stratnym automatycznym dozowaniem błysku, regulujący czas przepływu energii z kondensatora do lampy wyładowczej zwykle w granicach od 1/10.000 s do 1/300 s, zależnie od ilości światła odbitego od fotografowanego motywu zdjęcia ( rys. 2 ). Elementem mierzącym ilość odbitego światła była wbudowana w lampę fotocela.
Przy stałej liczbie przysłony dla danej czułości materiału fotograficznego układ ten regulował czas błysku przy pomocy dodatkowej lampy wyładowczej o małej rezystancji, lub w późniejszych latach tyrystora. Elementy te powodowały zwarcie kondensatora i odpływ pozostałej energii. Pewnym ulepszeniem tego systemu było wprowadzenie układu elektronicznego uwzględniającego dodatkowo wartość nastawionej przysłony, nie dla pełnego zakresu, lecz zwykle dla dwóch, trzech wartości przysłony.
Rys.2 Lampa błyskowa ze stratną regulacją energii błysku
Fotografując różne motywy w przedziale odległości od ułamków metra do kilkunastu metrów potrzebna jest kilkudziesięciokrotna zmiana czasu naświetlenia lampy błyskowej. Te wymogi doprowadziły do powstania bezstratnego układu regulacji energii błysku ( rys. 3 ). Odcinanie dopływu energii bez żadnych strat po upływie 1/50.000 s. stało się możliwe po zastosowaniu tyrystorów lub w najnowszych rozwiązaniach tranzystorów IGBT. Konsekwencją tej oszczędności jest możliwość wykonania przy sprzyjających warunkach około dziesięciu razy więcej zdjęć z naładowanego akumulatora przy jednoczesnym wielokrotnym skróceniu czasu każdorazowego ładowania kondensatora. Wszystkie te możliwości posiadają współczesne elektroniczne lampy błyskowe z bezstratną regulacją mocy wykorzystujące częściowe rozładowanie kondensatora.
Rys.3 Lampa z bezstratną regulacją energii błysku
Wszystkie wyżej wymienione uwagi odnoszą się do oświetlenia frontalnego, kiedy natężenie światła odbitego od fotografowanego motywu i padającego na fotocelę lampy błyskowej jest wprost proporcjonalne do współczynnika odbicia kierunkowego i odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości oświetlanego motywu od lampy. W wielu przypadkach lampę łączy się z aparatem fotograficznym dłuższym przewodem synchronizacyjnym, aby umożliwić boczne lub tylne oświetlanie fotografowanego motywu. Można również odchylić reflektor w górę, stosując oświetlenie pośrednie odbite od sufitu. Wtedy oczywiście co innego "widzi" obiektyw aparatu a co innego fotocela wbudowana w lampę błyskową. Rozbieżności tej zapobiegało się w dwojaki sposób: dołączało się do lampy drugą fotocelę którą umieszczało się tuż przy aparacie, albo przenosiło się fotocelę znajdującą się przy lampie łącząc ją dłuższym przewodem z lampą.
Dalszym rozwinięciem tej idei stało się wykorzystanie czujników pomiarowych znajdujących się w aparacie fotograficznym. Tak powstał system pomiaru i sterowania lamp błyskowych zwany TTL, który pod wieloma nazwami jest obecnie powszechnie stosowany. Skomplikowane algorytmy oceny odbitego światła wyróżniają sposoby działania systemu TTL różnych producentów sprzętu fotograficznego.
Rozwiązano także problem z naświetlaniem zdjęć przy pomocy lampy błyskowej przy czasach otwarcia migawki szczelinowej krótszych niż minimalny czas synchronizacji podawany przez producenta aparatu. Zaprojektowano i wdrożono do użytku tryb pracy FP Sync, High-Speed Sync ( rys. 4 ) polegający na wielokrotnym naświetlaniu partii kadru w trakcje przesuwania lamelek migawki. W tym rozwiązaniu wykorzystuje się bezstratny układ oszczędzania energii.
Rys.4 Lampa błyskowa z systemem naświetlania FP Sync, High-Speed Sync
Powyższe rysunki ilustrują zachodzące zmiany w lampach przenośnych od momentu włączenia do naświetlenia pierwszego motywu zdjęcia. Lampy studyjne o mocy do 200 Ws wykonuje się według rysunków 1 i 3. Lampy o większej mocy wykonuje się wyłącznie na bazie rysunku 1.
Duży postęp uzyskano również w dziedzinie układów ładujących kondensatory w lampach błyskowych, przejawia się on tym, że w miejsce baterii wysokonapięciowych oraz przetwornic elektromagnetycznych wprowadzono bardzo sprawne i niezawodne przetwornice tranzystorowe. Opracowano kilka wysokowydajnych typów akumulatorów, które znalazły zastosowanie w lampach błyskowych.