Light shape by Gelya

| ФОРМА СВЕТА |

Правительство Российской Федерации. Федеральное государственное автономное образовательное учреждения профессионального образования. Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» Школа дизайна, факультет коммуникации, медиа и дизайна НИУ ВШЭ.

Текст, фотографии, дизайн и верстка: Ламбрихт Ангелина Визуальное исследование: «Форма света» Модульная работа студентки группы №Б17ДЗ18 Образовательная программа: «Дизайн и современное искусство» Куратор: А. Ю. Сергеев

Москва, Россия 2019

| СОДЕРЖАНИЕ |

| введение |

8 10 12 12 16 18 22 28 28

38 40 54 116 118 128 138

| введение |

6 7

Свет — основной элемент жизни, он участвует почти во всех процессах во Вселенной. Световое излучение делает окружающий мир видимым ведь оно является основой механизма зрения человека. В наше время, помимо Солнца, существуют искусственные источники света, благодаря которым эта волшебная энергия становится «ручной». Мне интересно работать со светом как с материалом которому я могу придавать различную форму. Больше всего меня интересует получение каустик: лучи не сходящиеся в одной точке. Каустика — довольно частое явление встречающееся в повседневности. Например на освещённом столе, на который поставлен бокал с водой. Движущиеся каустики можно увидеть на дне неглубокого водоёма, водная поверхность которого находится в волнении. Радуга — разноцветная каустика, возникающая при преломлении солнечных лучей на дождевых каплях.

| введение |

В своем исследовании я хочу выявить некоторые правила и закономерности, позволяющие добиться художественного результата. Для начала я разобрала несколько источников искусственного освещения, их различия и недостатки и нашла оптимальный вариант для проведения визуальных экспериментов. Затем, я изучала варианты преломления света через обычный стакан. На основе этого, я формировала световой блик с помощью различных бытовых емкостей, изучала свет в движении и составляла композиции.

6 7

| ВИДЫ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА |

| виды источников света | классификация |

Световой поток определяет количество света, которое дает лампа. Сила светового потока измеряется в люменах.

10 11

У разных типов ламп разная световая отдача, определяющая эффективность преобразования электрической энергии в свет. Каждый ватт потребляемой электроэнергии преобразуется в некоторое количество люменов светового потока.

Цветовая температура измеряется в градусах Кельвина. Чем выше цветовая температура, тем холоднее свет. Индекс цветопередачи определяется в сравнении с идеальным или естественным источником света — солнцем. Чем более сплошной и равномерный спектр у лампы, тем различимее цвета предметов в её свете. Принимает значения от 1 до 100.

| виды источников света |

10 11 Световой поток — Лм Световая отдача — Лм/Вт Цветовая температура — К Индекс цветопередачи — Ra Температура нагрева — °С

| ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ |

12 13

Свет в лампах накаливания создается путем прохождения электрического тока через тонкую проволоку, чаще всего изготовливаемую из вольфрама, ее хорошо видно на фотографии справа. Нить накала находится в стеклянной вакуумной колбе или в колбе заполненной инертным газом. Это предохраняет нити накаливания от окисления. Проволока внутри лампы сильно нагревается, поэтому такой тип излучения называют тепловым. Световая отдача и срок службы определяются температурой спирали. При повышении температуры спирали возрастает яркость, но вместе с тем и сокращается срок службы. Лампы накаливания дают только теплый белый свет, имеют относительно низкую яркость, сильно нагреваются и не переносят тряску. Но зато имеют отличную цветопередачу, а так как для работы таких ламп используется постоянный ток, это исключает мерцание света при фото или видео съемке.

| диапазон характеристик ламп накаливания | 230 — 3040 Лм | 20 — 200 Вт | 2700К | Ra100 | 268 °С |

| виды источников света |

| виды источников света | тепловые | лампы накаливания |

Направив лампу накаливания на стакан с водой — каустик не получилось. Я пробовала рассеянный свет — как на первом фото, так и напрвленный — как на второй фотографии. В обоих случаях каустика не получилась. На фото с права можно увидеть, что стакан лишь отбрасывает легкую тень.

14 15

| лампа накаливания | 650 Лм | 60 Вт | 2800 К | Ra 100 |

| виды источников света |

| ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ЛАМПЫ |

16 17

Разрядной лампой называют лампу, в которой оптическое излучение возникает в результате электрического разряда в газах, парах или их смесях. Принцип действия разрядных ламп основан на электрическом разряде между двумя электродами, запаянными в прозрачную колбу. Для разрядных ламп определяющим фактором являются состав газовой среды, давление компонентов газовой среды и ток. По составу газов или паров, в которых происходит разряд, они делятся на лампы с разрядом в газах; в парах металлов; в парах металлов и их соединений.

По рабочему давлению разрядные лампы делятся на: лампы низкого давления, высокого давления и сверхвысокого давления. По виду разряда на: дугового, тлеющего и импульсного разряда. Разрядные лампы обладают высокой эффективностью преобразования электрической энергии в световую. Мощность светового потока таких ламп очень высокая и может достигать 110000 Лм. Газоразрядные лампы зажигаются с помощью специальной пускорегулирующей аппаратуры (ПРА) и не работают от обычной сети. ПРА ограничивают ток на уровне, требуемом для нормальной работы лампы.

| виды источников света |

16 17

Газоразрядные лампы низкого давления (ГРЛНД): — люминесцентые лампы (ЛЛ) — компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). Газоразрядные лампы высокого давления (ГРЛВД): — натриевые (ДНаТ) — ртутные (ДРЛ) — металлогалогенные (МГЛ или ДРИ) — безртутные лампы, содержащие такие инертные газы как ксенон (ДКсТ), неон и другие.

| ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ЛАМПЫ |

18 19

Люминесцентные лампы — это разрядные лампы низкого давления. они представляют собой цилиндрическую трубку с электродами, которая наполнена инертным газом и малым количеством ртути. При включении в трубке возникает дуговой разряд, и атомы ртути начинают излучать видимый свет и ультрафиолет. Нанесённый на стенки трубки люминофор под действием ультрафиолетовых лучей излучает видимый свет. Многообразие смесей люминофоров позволяет получить источники света с различным спектральным составом, который определяет цветовую температуру и индекс цветопередачи.

С развитием этой технологии появились компактные люминесцентные лампы. Они похожи на миниатюрную люминесцентную лампу, но с встроенным электронным пускорегулирующим аппаратом и резьбовым цоколем. Что позволяет использовать их как замену лампам накаливания в обычных светильниках. Они бывают прямые или загнутые, как на фотогрфии справа. Компактные люминесцентные лампы потребляют меньше энергии, имеют большой цветовой диапазон, но имеют плохую цветопередачу по сравнению с лампами накаливания.

| диапазон характеристик КЛЛ | 250 — 2500 Лм | 5 — 40 Вт | 3000 — 6500 К | Ra 60 — 98 | 75 °С |

| виды источников света |

| виды источников света | тепловые | люминесцентные |

При съемке лампы на камеру становится видно мерцание, незаметное человеческому глазу. Эти лампы полностью отключаются и затем включаются 100 раз в секунду, 50 раз включаются и 50 раз выключаются. Это происходит из-за того, что для работы таких ламп используется переменный ток. Еще одним минусом таких ламп является то, что они какое-то время разгораются и после их выключения нужно ждать около двух минут, чтобы включить снова. Результаты использования люминесцентой лампы близки к лампе накаливания, но все же получилось добится небольших каустик за счет большего светового потока.

20 21

| КЛЛ | 1290 Лм | 20 Вт | 2700 К | Ra 90 |

| виды источников света |

| МЕТАЛЛОГАЛОГЕННЫЕ ЛАМПЫ |

22 23

Это ртутные разрядные лампы высокого давления.Светящимся телом металлогологенных ламп является плазма дугового электрического разряда высокого давления. Основным элементом наполнения разрядной трубки МГЛ является инертный газ (как правило аргон) и ртуть. Помимо них в газовой среде наполнения присутствуют галогениды некоторых металлов. При высокой температуре дугового разряда происходит испарение этих соединений, диффузия паров в область столба дугового разряда и разложение на ионы. В результате ионизированные атомы металлов возбуждаются и создают оптическое излучение. Внешняя колба металлогалогенной лампы выполняет функцию светофильтра, который задерживает, исходящее от горелки вредное ультрафиолетовое излучение. Материал, из которого изготавливают колбы ламп МГЛ выдерживает температуру находящейся внутри неё горелки, но сама колба очень сильно нагревается.

| диапазон характеристик МГЛ | 230 — 350000 Лм | 20 — 3500 Вт | 3000 — 6500 К | Ra 60 — 98 | до 400 °С |

| виды источников света |

| виды источников света | газоразрядные | металлогалогенные |

Я попробовала использовать прожектор с лампой МГЛ мощностью 150 Вт, конструкцию прожектора можно видеть на фото снизу. Удобно что он имеет встроенную пускорегулирующую аппаратуру. Световой поток такого светльника около 12000 Лм. При включении МГЛ разгорается в течении 5-7 минут и меняет цвет от зеленого до фиолетового.

24 25

| МГЛ | 14200 Лм | 230 Вт | 4000 К | Ra 90 |

Отражающий элемент внутри прожектора делает свет направленным, но в то же время фактура отражателя рассеивает свет нанесколько маленьких лучей, что видно на второй фотографии, где я направила прожектор на бокал с водой. На мой взгляд это ограничивает диапазон визуальных результатов.

| виды источников света |

| виды источников света | газоразрядные | металлогалогенные |

Что бы избежать разделения луча на пучки я попробовала использовать металлогалогенную лампу ДРИ. Ее строение можно увидеть на фотографии в начале раздела. Это очень яркая лампа, световой поток которой составляет примерно 35 000 Лм. На фото слева можно увидеть, что при таком мощном свете лампы каустика от стакана с водой получилась, но с довольно маленьких контрастом

26 27

С такими лампами оказалось очень сложно работать. На них нельзя долго смотреть, они очень сильно нагреваются и меняют цветовую температуру при движении. Из-за того что ДРИ работает на переменном токе, на фотографиях и видео можно видеть мерцание и искажение цвета, как на фото справа.

| ДРИ | 35000 Лм | 400 Вт | 5000 К | Ra 90 |

| виды источников света |

| СВЕТОДИОДЫ |

28 29

Светодиод (LED) представляет собой полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, который создает оптическое излучение при прохождении через него тока в прямом направлении. Светодиоды имеют большой диапазон мощности светового потока сравнимую с газоразрядными лампами, имеют большую светоотдачу и разную цветовую температуру. Светодиоды не содержат в своем составе ртути и почти не нагреваются, не боятся тряски и смены положения. Поэтому светодиоды можно назвать самыми безопасными источниками света. Современные светодиоды бывают всех цветов радуги. Свечение, которое излучает светодиод при подключении его к электрическому току, зависит не от цветовой окраски корпуса. Он зависит от материала, который используется при производстве полупроводника. Так, например, примеси алюминия, индия, гелия, фосфора вызывают свечение от красного до желтого цвета. Азот, галлий, индий придают излучаемому свету цвета от зеленого до голубого.

| диапазон характеристик LED | 250 — 350000 Лм | 5 — 3500 Вт | 3000 — 6500 К | Ra 60 — 98 | до 30 °С |

| виды источников света |

| виды источников света | полупроводники | светодиоды |

30 31

Различают два вида белых светодиодов: многокристальные и люминофорные. Многокристальные светодиоды, чаще — трёхкомпонентные (RGB-светодиоды), имеющие в своём составе три полупроводниковых излучателя красного (R), зелёного (G) и синего (B) свечения, объединённые в одном корпусе. Спектр RGB светодиода определяется спектром составляющих его полупроводниковых излучателей и имеет ярко выраженную линейчатую форму. Такой спектр сильно отличается от спектра солнца, следовательно, индекс цветопередачи RGB светодиода невысок. RGB светодиоды позволяют легко и в широких пределах управлять цветом свечения путём изменения тока каждого светодиода, входящего в «триаду». На фото справа можно видеть разные оттенки белого света, испускаемые разными светодиодными фонариками. Люминофорные светодиоды, создаваемые на основе синего, фиолетового или ультрафиолетового светодиода, имеющие в своём составе слой люминофора. Излучение светодиода и люминофора, смешиваясь, дают белый свет различных оттенков.

| виды источников света |

| виды источников света | полупроводники | светодиоды |

Светодиоды имеют самые разные формы. Самая распространенная конструкция светодиода — DIP (dual in-line package). Фотография светодиода такого типа находится в начале раздела. У корпуса DIP сверху расположена линза, а внизу рефлектор. Внутри располагается кристалл, который излучает свет при прохождении электрического тока. Контакты выходят за пределы линзы, образуя подобие металлических ножек. 32 33

С развитием технологии появились другие виды конструкции светодиодов SMD и COB. SMD (surface mounted device, прибор монтируемый на поверхность) — представляют собой покрытый люминофором излучающий кристалл на теплоотводящей подложке, обычно медной или алюминиевой. SMD не имеют «ножек», и припаиваются либо приклеиваются специальным клеем непосредственно на печатную плату. Встречаются как разновидности с линзой, так и без нее. На фотографии с права внутри фонарика находится SMD светодиод с линзой. Светодиоды COB (Chip On Board, чип на плате) — представляют собой большое количество кристаллов SMD в одном корпусе, которые потом покрываются люминофором. Пример такого светодиода на фотографии с права, внутри фонарика.

| виды источников света |

| виды источников света | полупроводники | светодиоды |

34 35

Конструкция светодиодного фонарика с подвижной линзой позволяет регулировать луч от широкого к узкому. Чем ближе линза находится к диоду тем шире световой поток. На фотографии справа широкий луч света.

На максимально отдаленной точке нахождения линзы можно увидеть форму самого диода. Это можно видеть на первой и второй фотографиях, снятых на разной экспозиции фотокамеры.

| виды источников света |

| виды источников света | полупроводники | светодиоды |

Светодиодный фонарики стали для меня самым оптимальным источнком света для получения каустик. На фото справа можно видеть, как луч света фонарика преломляется и создает яркую, контрасную каустику. Стало понятно, что мощность светового потока играет меньшую роль, чем ширина луча. Для эффектных, ярких каустик нужен направленный луч света. Регулировка линзы светодиодного фонарика стала одим из важнейших аспектов в дальнейшей работе.

| LED | CREE XML — T6 | 388 — 692 Лм | 10 Вт | 5000 К | Ra 90 — 80 | до 30 °С |

| виды источников света |

| ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА | | СТАКАН |

| преломление света | стакан |

Чем уже пучок света, тем ярче и контрастнее блики отраженные от стакана.

40 41

| регулировка луча линзой | свет под углом | стакан с водой |

| преломление света | стакан |

Большее колличество каустик, как на фото справа, может появляется и при среднем диаметре луча, близком по ширине к ширине освещаемого объекта. 42 43

| регулировка луча отдалением | свет перпендикулярно объекту | стакан с водой |

| преломление света | стакан |

Направляя луч на поверхность воды в упор можно получить яркие, радужные каустики на горизонтальной поверхности. В данном случае лучше использовать широкий луч, как на фото справа.

44 45

| преломление света | стакан |

Пустой стакан имеет большее колличество бликов и рассеивает свет более равномерно, сквозь всю поверхность.

Стакан наполненный водой имеет более плотные тени, чем пустой. Вода собирает луч в якую точку. Так же поверхность воды, подобно зеркалу дает дополнительный блик.

| преломление света | стакан |

В случае овещения стакана с верху, стакан с водой не дает такие ажурные каустики как пустой стакан. На фотографии слева — стакан с водой. На фотографии справа — пустой стакан.

| преломление света | стакан |

Пустой стакан можно ставить разными гранями. Наиболее яркие каустики получается при совпадении диаметров окружности стакана и луча света.

| преломление света | стакан |

От одного объекта можно получить несколько каустик блягодаря нескольким источникам света, как на фото справа. Но они должны быть похожей яркости, иначе, как на фото слева, других каустик видно не будет.

52 53

| ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА | | БЫТОВЫЕ

ОБЪЕКТЫ |