LEDs saturados vs flash electrónico: Factibilidad

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He estado tratando de hacer una luz estroboscópica rápida de bricolaje. Aunque soy bastante nuevo en LED's.

Mi requerimiento es tener una muestra óptica muy rápida de gotas de lluvia cayendo. Básicamente, fotografiar la lluvia para que las gotas se vean individualmente y no aparezcan como una racha en mi fotografía.

En condiciones normales, encuentro que un flash normal funciona bastante bien. Pero el problema es la vida. Sé que un flash normal dura en algún lugar dentro de 50k o 100k flashes. El tiempo de flash típico es de alrededor de 30 a 100 microsegundos. Pero si quisiera dejarlo desatendido para tomar fotos continuamente, por ejemplo, cada minuto, la vida útil del flash probablemente se agote rápidamente.

Me he encontrado con las luces estroboscópicas LED que utilizan LED en lugar de flashes para este propósito.

  1. Quería saber si es prácticamente posible lograr una salida de luz comparable utilizando LED. (Tengo la sensación de que no es posible)

  2. Dado que el propósito previsto necesitará pequeños estallidos de luz. Si utilizo los LED de alta potencia y los saturo, pero reduzco el intervalo de tiempo cuando está encendido en un lugar como 10 microsegundos, ¿funcionará sin apagar el LED?

Aprecio la opinión de todos. Gracias.

    
pregunta user36038

2 respuestas

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En primer lugar, ¿el flash de Xenon es lo suficientemente largo para ti?
Si dura 50,000 flashes y tomas una foto por minuto, entonces eso es:
50,000 / 60/24 = 34 días, 24 horas al día.

Si un LED funcionará para usted depende de la cantidad de luz que desee.
Si un área de unos pocos metros cuadrados es suficiente, la iluminación LED puede funcionar.
Tenga en cuenta que, por lo general, no es posible sobrepasar sustancialmente los LED de alimentación modernos, más sobre esto a continuación.

Por ejemplo, un LED de 5 W proporcionará alrededor de 600 lúmenes. Más cerca de 1000 lúmenes para lo mejor.
Pero digamos usar 500 lúmenes de luz utilizable.

Un monitor LCD moderno y típico proporciona 300 lux en la superficie de la pantalla, es decir, 300 lúmenes por metro cuadrado.
Si la iluminación igual al brillo de la pantalla es lo suficientemente brillante para usted (como es de esperar), entonces puede iluminar (500 lúmenes disponibles) / (300 lumen / m ^ 2) = 1.66 m ^ 2. Di 1,5 m ^ 2.

Puedes ajustar esas cifras para que se ajusten a lo que necesitas.

lux = lúmenes / vatios x vatios / área m ^ 2.

Necesitas colimar / enfocar / distribuir la luz para iluminar el área de tu elección.
Si el área es pequeña y puede estar cerca del LED, entonces es probable que funcione un solo LED blanco de 5W.

La vida útil de los LED de fósforo blanco de buena calidad durará más de 20,000 horas o aproximadamente 2,5 años continuos. Si usa el LED, diga (1/1000 s) / 60s = 60,000: 1 extensión de vida que debería durar hasta el final de la siguiente era de hielo. (Más de 100,000 años) todo lo demás es igual.

En la práctica, el LED estará sujeto a choque térmico, otros factores de envejecimiento y la muerte del experimentador. Las probabilidades son que debería durar toda la vida si se ejecuta en espec.

Poner las cosas en perspectiva. Si quería 300 lux a 10 metros de alcance con su LED iluminando una media esfera. Área = 4PiR ^ 2 = ~ 1200 m ^ 2. A 300 lux que requieren 360,000 lúmenes y a 150 l / W que requerirían 2000 vatios de LED si se ejecutan en las especificaciones. Lo que muestra por qué los flashes de xenón todavía tienen su lugar, incluso en rangos como este

Probablementesenecesitaránmásde100vatiosdeiluminaciónLEDa1/1000paraestafotoSIel'flashteníaungradomoderadodeenfoque.

Sielscooterestáa5metrosyelflashcubreunamediaesfera,necesitaríaalrededorde500vatiosdeiluminaciónLEDdurante1/1000segundos.PEROsolo50vatiosa1/100s.

Imagennodeltodogratuitaconiluminacióndeflash.Elcuadradonegroenlamejilladelamujerjovenesel1%delaalturadelaimagen;consulteeltexto.

Más grande

Sobre los LED de conducción.

Tradicionalmente, era posible conducir, por ejemplo, los LED de infrarrojos en el pulso más en corrientes y niveles de salida de potencia muy por encima de sus valores nominales continuos. Esta alta capacidad de sobremarcha NO se encuentra comúnmente en los LED de fósforo blanco de alta potencia.

Los LED modernos de alta potencia de fósforo blanco usualmente tienen corrientes máximas absolutas permisibles que no están muy por encima de sus corrientes operativas máximas nominales. Una relación de menos de 2: 1 sería usual y mucho menos de 2: 1 no es inusual.

He conducido algunas muestras de dichos LED a varias veces sus valores máximos absolutos durante períodos cortos. Si bien no se produjo ningún daño inmediato obvio en proporciones de, por ejemplo, 3: 1 a 4: 1, parece probable que dicha operación acorte considerablemente la vida útil de los LED.

El elefante en la habitación:

El 'cálculo' anterior asumió un tiempo de exposición de 1 / 1000s.
A 300 lux, necesitará sobre ISO800 y f / 1.4 para exponer correctamente En 1 / 1000s sus gotas de lluvia caerán 1 mm por m / s de velocidad.
Las gotas de lluvia normalmente caen en el rango de velocidad de 2 a 10 m / s; las gotas grandes caen más rápido.
Por lo tanto, a 10 m / s, una caída grande caerá 10 mm, lo cual es muy probable que esté demasiado lejos para la nitidez.
Si el área de la imagen es aproximadamente 1300 mm x 1000 mm de altura, entonces 10 mm es el 1% de la altura de la imagen. En la foto de arriba hay un cuadrado negro en la mejilla de una mujer joven. Mejor visto en versión más grande. Eso es el 1% de la altura de la imagen: 14 píxeles en aproximadamente 1400 en el original.

Para que las gotas de lluvia lleguen a 1 mm a 10 m / s en un marco de 1 metro de altura, se requerirá un aumento de la luz en un factor de 10. Todavía en la capacidad de iluminación LED, pero ahora más como 50 vatios a f / 1.4 y 800 ISO.

No sé qué calidad de imagen necesita, pero, por ejemplo, una Nikon D700 tomará fotos razonables en ISo 6400, 8 veces más sensibles que en los "cálculos" anteriores. Eso le permitiría usar algo menos sofisticado que una lente f / 1.4 y obtener una profundidad de campo del bateador, probablemente alrededor de f / 4. Aún no es vasto DOF - enciende la luz :-).

    
respondido por el Russell McMahon
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Para obtener una salida de luz realmente corta y consistente, podría pensar en usar LED RGB en lugar de pseudo-blancos. Especialmente si quieres superar la potencia nominal, el material fluorescente amarillo en la parte superior del led azul puede saturarse y obtendrás un tono de color azulado.

Además, con un LED RGB puede regular el balance de color.

Además, no querrá utilizar una fuente de corriente constante de conmutación, sino una fuente de alimentación de voltaje constante y regular la corriente a través de los LED con una resistencia porque la fuente de conmutación necesita algún tiempo para encenderse y apagarse.

Es posible obtener pulsos realmente cortos de un led pero no trivial. Pídale ayuda a alguien con experiencia en diseño electrónico.

    
respondido por el kruemi

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