Urządzenia oświetleniowe vel oprawy. Światło konwencjonalne i inteligentne

Obecnie istnieje całe grono różnych urządzeń produkujących strumień świetlny, przy czym każde z nich można przyporządkować do różnych grup, w zależności od kryterium, jakie przyjmiemy. Pierwsze, o którym szerzej pisaliśmy w poprzednim numerze, to podział ze względu na źródła światła. I tutaj możemy w zasadzie wyróżnić dwie grupy urządzeń – z klasycznymi źródłami światła (te z kolei możemy podzielić na dwie podkategorie – lampy żarowe i wyładowcze) oraz ze źródłem światła opartym na diodach LED. Druga kategoryzacja, której przyjrzymy się bliżej w tym artykule, to podział na urządzenia oświetleniowe konwencjonalne i inteligentne.

ŚWIATŁO KONWENCJONALNE

historycznie pierwsze i szczycące się znacznie dłuższą tradycją niż „inteligentni” kuzyni. Każdy z członków tej kategorii ma obudowę (najczęściej metalową lub wykonaną z odlewu aluminiowego), źródło światła, reflektor, okablowanie i złącze elektryczne, a większość dysponuje jeszcze mniej lub bardziej rozbudowanym układem optycznym, w postaci jednej lub kilku soczewek. Obudowa jest zintegrowana z ramieniem pozwalającym na podwieszenie lub inny montaż urządzenia, a także regulację położenia lampy w płaszczyźnie horyzontalnej oraz jej odchylanie w górę lub w dół. Dodatkowo w większości tego typu urządzeń istnieje możliwość „zainsertowania” żelowych filtrów, pozwalających na zmianę koloru światła, opcjonalnie można też zainstalować elementy kadrujące, przyciemniające i kształtujące wiązkę światła.

OBUDOWA

służy do ochrony urządzenia zarówno przed zewnętrznymi zanieczyszczeniami, jak i przed „wyciekiem” światła w niepożądanych kierunkach. W przypadku reflektorów o dużej mocy odpowiednio skonstruowana obudowa umożliwia też efektywne odprowadzanie ciepła. Również jej kolor ma duże znaczenie – najczęściej spotykane są reflektory chromowane i czarne. W przypadku zastosowań scenicznych stosuje się czarne, matowe obudowy, dzięki którym ogranicza się niepożądane odbicia światła. W ośrodkach, gdzie wymagany jest jak najniższy poziom tła (hałasu), np. teatrach, operach itp., znaczenie ma również materiał i sposób wykonania obudowy reflektora – obudowy wykonywane z blach łączonych w najróżniejsze sposoby po nagrzaniu zaczynają pracować, co skutkuje wydawaniem niepożądanych dźwięków, trzasków i zgrzytów. Dlatego wyżej cenione są obudowy wykonane z odlewów aluminiowych.

ŹRÓDŁO I REFLEKTOR

Stosując samo źródło światła, bez „urządzenia” odpowiednio kierunkującego strumień świetlny ku wylotowi, znaczną jego część tracilibyśmy bezpowrotnie na odbicia i wytłumienia wewnątrz obudowy. Dlatego nieodłącznym „towarzyszem” źródła światła jest reflektor, albo inaczej – bardziej „po polsku” – odbłyśnik. Najczęściej wykonuje się go z aluminium i umieszcza w tylnej części obudowy, za źródłem światła. Element ten sprawia, że ta część światła, która kierowana jest ku tyłowi i na boki urządzenia oświetleniowego odbija się i jest dodatkowo wysyłana w kierunku wylotu.

Najczęściej stosuje się reflektory (odbłyśniki) elipsoidalne lub paraboliczne. W tych pierwszych źródło światła umieszcza się w jednym z ognisk elipsy, dzięki czemu promieniowanie po odbiciu skupia się w drugim z ognisk. Są one wykorzystywane w bardziej skomplikowanych układach optycznych. Odbłyśniki paraboliczne, jak sama nazwa wskazuje, mają kształt paraboli. W tym przypadku źródło światła również umieszczone jest w ognisku zwierciadła, natomiast promienie, po odbiciu od reflektora, wychodzą z urządzenia równolegle. Dzięki temu nie ma konieczności stosowania dodatkowych układów optycznych, skupiających wiązkę. Na takiej zasadzie działa najczęściej wykorzystywany i najlepiej znany reflektor typu PAR.

W bardzo wyspecjalizowanych urządzeniach jako element układu optycznego można spotkać tak zwane „zimne lustra” (częściej można je spotkać w ruchomych głowicach niż reflektorach konwencjonalnych). Są to zwierciadła o całkowicie zmienionej charakterystyce odbijania promieniowania elektromagnetycznego. Standardowe zwierciadła odbijają całe spektrum widzialnych długości fal oraz część pasma podczerwonego, natomiast „zimne” zwierciadła zaprojektowane są w taki sposób, aby nie odbijać promieniowania podczerwonego, które niesie ze sobą energię odczuwaną przez człowieka jako ciepło. W przypadku „zimnych luster” ciepło to jest wypromieniowane do tyłu reflektora i rozpraszane na obudowie. Tego typu rozwiązania są droższe, ale wysoko cenione przez osoby występujące na scenie – lampy wyposażone w taki układ odbłyśnika nie grzeją tak bardzo, jak urządzenia ze „zwykłym” reflektorem (co może mieć swoje plusy, ale i minusy – np. zimą na koncercie plenerowym).

WYLOT ŚWIATŁA

Przód urządzenia oświetleniowego jest otwarty, aby zapewnić promieniom świetlnym ujście z jego wnętrza. W przypadku najprostszych lamp, np. PAR-ów czy naświetlaczy, nie jest on niczym przysłonięty – światło wylatuje z lampy zupełnie swobodnie, ewentualnie jest jedynie kolorowane filtrem. W urządzeniach bardziej skomplikowanych na drodze promieni świetlnych umieszczona jest soczewka lub układ soczewek.

W zależności od funkcji urządzenia stosowane są różne rodzaje soczewek – plano-convex (płasko-wypukłe), Fresnela (czyt. Frenela) czy pebble-convex (soczewki „żwirowe”, inaczej PC). Każda z nich determinuje emitowane światło, uzyskiwaną plamę, a co za tym idzie funkcję urządzenia w nią wyposażonego. Soczewki typu plano-convex są to „zwykłe” soczewki płasko-wypukłe. Stosowane są do uzyskiwania dobrze zdefiniowanej plamy świetlnej o ostrych krawędziach. W tego typu soczewki wyposażane są np. reflektory prowadzące (follow spoty) i reflektory typu profile. Soczewka Fresnela (nawa pochodzi od nazwiska jej wynalazcy, francuskiego fizyka Augustyna Fresnela) ma charakterystyczny „ponacinany” kształt (kto kiedykolwiek zwiedzał stare latarnie morskie, mógł się przyjrzeć takiej soczewce, w rozmiarze XXL, z bliska). Tego typu soczewki wykorzystuje się do uzyskiwania światła miękkiego, rozproszonego i mniej zdefiniowanej wiązki. Bardziej skomplikowane reflektory wyposażone są w układ soczewek, dzięki którym plama świetlna jest powiększana bądź zmniejszana w zależności od położenia wewnętrznej soczewki, umieszczonej na szynie, której przesuwanie może się odbywać bezpośrednio (na zewnątrz obudowy wystaje uchwyt, którym sterujemy położeniem soczewki) lub pośrednio (za pomocą mechanizmu ślimakowego).

Więcej o soczewkach i mechanizmach optycznych różnych urządzeń oświetleniowych w kolejnych artykułach, gdzie bliżej przyjrzymy się konkretnym urządzeniom (profilom, fresnelom, PC-tom, PAR-om itd.).

MOCOWANIE

Większość klasycznych opraw jest wyposażona w uchwyt mocujący, zwany „z polska” jarzmem, o kształcie litery „U”, zamocowanym do reflektora po obu jego stronach za pomocą śrub. Dzięki temu zapewnione jest zmienianie kąta pochylenia urządzenia – w górę lub w dół. Z kolei przymocowanie jarzma do sztankietu ma miejsce za pomocą klamry o charakterystycznym kształcie litery C. Kształt klamry zapewnia zabezpieczenie jej przed osunięciem się z rury, natomiast sworzeń umożliwia stabilizację. Po odpowiednim zamocowaniu reflektora na klamrze można ruszać reflektorem w płaszczyźnie horyzontalnej. Równie ważne są dodatkowe zabezpieczenia urządzenia przed upadkiem oraz przed otwarciem go, kiedy źródło światła jest włączone. Pierwsze zabezpieczenie osiąga się za pomocą specjalnej linki stalowej, która zaczepiona do reflektora zapobiega upadkowi w momencie kiedy zawiodą wszelkie uchwyty.

Zabezpieczenie przed otwarciem reflektora, kiedy do reflektora dochodzi napięcie elektryczne, jest wymogiem Unii Europejskiej i bez tego urządzenie nie może być sygnowane symbolem CE. Urządzenie spełniające te wymogi musi być wyposażone w jedno z dwóch zabezpieczeń – albo podwójne mikrostyki, które przy otwieraniu klapki rewizyjnej odcinają napięcie reflektora, albo po prostu w śrubę uniemożliwiająca nieświadome otworzenie oprawy.

AKCESORIA

Konwencjonalne reflektory często wyposażane są w dodatkowe akcesoria, np. wspomniane już filtry żelowe, „koloryzujące” wiązkę światła lub zmieniające jej temperaturę barwową (filtry CTO), zewnętrzne skrzydełka (w PC-tach i fresnelach) lub ostrza profilowe, umieszczane wewnątrz obudowy. Oba typy zasłaniają część wiązki światła, pozwalając w ten sposób na uzyskanie z koła figury o prostych krawędziach, np. kwadratu. Innym elementem dodatkowym jest tzw. Iris (przesłona irysowa), która pozwala zmniejszyć plamę świetlną, ale przy zachowaniu okrągłego kształtu. Więcej o tych akcesoriach również powiemy sobie przy omawianiu konkretnych urządzeń, w których się ich używa.

 

ŚWIATŁO INTELIGENTNE

Przejdźmy teraz do drugiej kategorii urządzeń, które – w bardzo ogólny sposób, traktując to jako wprowadzenie do tematu – prezentujemy w tym numerze. Skupimy się przy tym na urządzeniach stricte oświetleniowych, chwilowo „odpuszczając” sobie te, które odpowiadają za wyświetlanie grafiki lub efektów, jak ściany ledowe, ledowy stripy itp. Zajmiemy się więc w tym artykule głównie ruchomymi głowami, jako „inteligentnymi” odpowiednikami konwencjonalnych opraw.

Ruchome głowy można podzielić na dwie podstawowe grupy – typu spot i wash (ostatnimi czasy wyodrębniła się też trzecia grupa – głowice typu beam). Z dobrym przybliżeniem można założyć, że te dwie podstawowe grupy podzielone są w sposób bardzo zbliżony do reflektorów konwencjonalnych. Dzieje się tak, ponieważ również w tym przypadku elementem rozpoznawczym jest soczewka. Otóż ruchome głowy typu spot, podobnie jak reflektory profilowe, wyposażone są w soczewkę lub zestaw soczewek płasko-wypukłych (których zadaniem jest dodatkowe skupienie wiązki światła, aby promienie świetlne wychodzące z praktycznie punktowego źródła światła były emitowane pod jak najmniejszym kątem, w skrajnym przypadku niemalże równolegle). Patrząc na wyemitowaną plamę światła obserwujemy koło o bardzo wyraźnych i ostrych krawędziach. W przypadku ruchomej głowy typu wash analogicznie do reflektora typu fresnel wykorzystuje się soczewkę Fresnela. Światło emitowane przez urządzenie wyposażone w taką soczewkę jest określane jako miękkie. Plama traci ostre krawędzie, a obraz już nie jest tak wyraźny.

Większość dostępnych na rynku ruchomych głów można spokojnie zaliczyć do jednej z tych grup. Jednak producenci coraz częściej, wychodząc na przeciw wyobraźni projektantów systemów oświetleniowych (light designerów), zaczynają tworzyć urządzenia hybrydowe, łączące w sobie cechy charakterystyczne dla obu grup, urządzenia będące wariacją na temat jednej z grup – na przykład ruchome głowy typu wash o halogenowym źródle światła, umożliwiające uzyskanie niskiej temperatury barwowej. Coraz częściej ruchome głowy z wyładowczym źródłem światła wypierane są przez głowice, w których źródłem światła są diody LED. Dotyczy to już nie tylko LED-owych washy, których są obecnie na rynku całe rzesze, LED-y umieszcza się też w głowicach o „tradycyjnym” wyglądzie, dzięki czemu mamy również „tradycyjne” washe i spoty, ale z LED-owym źródłem. Z kolei inne głowy bywają specjalnie wyposażane w „plastikowe” soczewki, aby uzyskać efekt UV, którego soczewki szklane nie przepuściłyby (szkło jest naturalnym filtrem dla krótkofalowego promieniowania ultrafioletowego).

KOŃCZĄC

Zarówno lampy inteligentne, jak i urządzenia należące do światła konwencjonalnego są wciąż stosowane w systemach oświetleniowych i nie prędko zanosi się na to, aby te pierwsze wyparły te drugie. Póki co w teatrach, operach, filharmoniach itp. ośrodkach wciąż podstawą są klasyczne reflektory – fresnele, profile i PC-ty.

Jedyna różnica między urządzeniami tego typu sprzed kilkunastu lat a obecnie produkowanymi i stosowanymi to źródło światła, które także w klasycznych lampach coraz częściej występuje w postaci chipów LED-owych zamiast lamp żarowych czy wyładowczych. No ale to zupełnie inny podział, a którym pisaliśmy w ubiegłym miesiącu.

W kolejnych artykułach z cyklu „Światło” skupimy się na przybliżeniu Czytelnikom konkretnych już urządzeń, o których w tym artykule wspomnieliśmy tylko pobieżnie. Kto więc jest zainteresowany pogłębieniem swojej wiedzy na temat fres neli, profili, PC-tów, follow spotów, naświetlaczy, PAR-ów, a także ruchomych głowic, zapraszam do śledzenia kolejnych wydań LSI.

Jacek Sitarski