СмартПульс - держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

   Главная - Фото-видео-оптика - Портативный фотоосветитель с автономным питанием своими руками - недорогой и универсальный

Портативный фото-осветитель с автономным питанием своими руками - недорогой и универсальный

Предисловие

В этой статье будет описано изготовление своими руками автономного фотоосветителя с питанием от повербанка.

Он позволит осветить небольшое пространство в походно-полевых условиях; но при этом и в помещениях (студиях) пользоваться им никто не запрещает; достаточно лишь правильно учитывать дальность от осветителя до объекта съёмки.

Его мощность составляет 10 Вт; но по его образу и подобию можно собрать и более мощный осветитель (но это потребует наличия и более мощного повербанка, подробно разберём в Заключении).

Оглавление

1. Составные части фото-осветителя своими руками
 

2. Сборка фото-осветителя своими руками
 

3. Тест фото-осветителя, сделанного своими руками
 

4. Окончательный диагноз, области применения и другие возможные варианты построения фотоосветителя своими руками
 

Составные части фото-осветителя своими руками

Итак, нам потребуются следующие основные материалы и компоненты:

1. Светодиоды белого света суммарной мощностью 10 Вт или более;

2. Металлическая миска;

3. Маленький плоский радиатор;

4. Тонкая дощечка;

5. Триггер на напряжение 12 В для повербанка с поддержкой быстрой зарядки (QC2...QC4);

6. Сам повербанк с поддержкой быстрой зарядки.

Плюс к этому потребуется всякая мелочёвка, вроде шурупов и клея, и некоторые материалы, добытые из вторсырья. Также потребуется приложить руки и намотать резистор из медной проволоки.
 

Сборка фото-осветителя своими руками

Сначала - небольшое пояснение насчёт металлической миски. Металлическая миска нужна для того, чтобы направить свет от светодиодов в одном направлении; то есть, должна будет действовать подобно рефлектору прожектора.

В данном случае была приобретена миска из нержавейки диаметром 15 см (это - самая маленькая миска, которую удалось найти в продаже).

Так она выглядит сверху:

Снизу на неё приклеена этикетка, на которой указано, что изготовлена миска в братском Китае:

Конечно, такую миску могли бы сделать и в Москве на заводе "Серп и молот"; но только нет больше такого завода: на его месте построен очередной жилищный комплекс (элитный, разумеется).

Наиважнейший элемент осветителя - светодиоды. Были выбраны плоские светодиоды типа COB (Chip-on-board) белого цвета оттенка "натуральный белый" (цветовая температура около 4000-5000 K). Чтобы сделать свет более рассеянным, был установлен не один мощный COB-светодиод, а четыре менее мощных (соединённых параллельно).

Здесь видно, что пластины с одиночными светодиодами имеют насечки, по которым светодиоды можно разъединить друг от друга; но данном случае это делать не надо: работать с целой пластиной из четырёх светодиодов удобнее.

Кстати, мощность каждого COB-светодиода заявлена в 3 Вт. Итого, общая мощность блока из 4-х таких светодиодов составляет 12 Вт; но правила хорошего тона в технике требуют не нагружать элементы на 100% мощности. Так что ограничимся примерно 10-ю Ваттами.

Каждый из применённых COB-светодиодов на этой пластине имеет структуру 2B3C (обозначена на светодиодах); что означает: 3 последовательных секции, по 2 параллельных светодиода в каждой секции. Учитывая, что падение напряжения на отдельном белом светодиоде составляет в рабочем режиме около 3 В, то при последовательном соединении в 3 секции падение напряжения составит 9 В или чуть более (в зависимости от тока).

Следующая деталь - маленький плоский радиатор. Радиатор в данном случае необходим, так как основа светильника (миска из нержавейки) имеет плохую теплопроводность; и прикрепление светодиодов прямо к донышку миски смогло бы привести к их перегреву и выходу из строя.

В итоге был использован радиатор, снятый с чипсета вышедшей из строя материнской платы:

Затем радиатор был приклеен термостойким (силиконовым) клеем к донышку миски плоской стороной вверх, а поверх радиатора были приклеены светодиоды:

Внимание! Параллельное соединение светодиодов в блоке и припайку проводников питания необходимо выполнить до установки блока на теплоотвод, иначе паять будет очень трудно (радиатор будет забирать тепло).

На снимке также надо обратить внимание на три отверстия в нижнем (на фото) крае миски для последующего прикрепления ручки.

Так выглядит блок светодиодов с выполненными соединениями (запараллелены 4 COB-светодиода):

Теперь делаем ручку для нашего светильника. Ручку делаем из тонкой дощечки, выпиливая из неё кусочек, по ширине и толщине примерно равный среднестатистическому смартфону.

Почему именно так?!

Очень просто: в этом случае фото-осветитель можно будет зажать в стандартный современный фотоштатив с возможностью установки смартфонов. В данном случае ширина ручки составила 75 мм, толщина - 10 мм:

Как можно видеть на фотографии, в ручке сделан дугообразный наклонный вырез. В дальнейшем именно этой стороной ручки она будет прикреплена к рефлектору фото-осветителя (т.е. к миске). Выпиливание такого выреза сложной формы - самая технически сложная часть изготовления светильника. В данном случае сначала был сделан угловатый вырез с помощью лобзика, а затем углы сглажены с помощью круглого напильника. По ходу работы были выполнены несколько "примерок" на предмет достаточно плотного прилегания ручки к обратной стороне миски.

Кроме уже перечисленных механических частей, потребуется и ещё одна - матовая плёнка. Можно ли её где-то купить - не знаю; а "добыть" её можно очень легко из разбитого экрана LCD-монитора или телевизора.

Матовая плёнка необходима для частичного рассеяния светового потока: чтобы точечный поток от светодиодов не "выжигал" сетчатку объектам съёмки. Кроме того, рассеяние света сделает тени более "мягкими". Слишком резкие тени (например, от фотовспышки смартфона) обычно портят снимок, а не украшают его (за исключением тех случаев, когда они нужны согласно художественной задумке снимка).

Наконец, собираем всё вместе:

К сказанному выше надо добавить, что матовая пленка закреплена на миске с помощью канцелярских зажимов для бумаги. Плюс к этому, её дополнительно удерживают три шурупа, которыми миска скреплена с ручкой.

В том месте, где провода питания выходят из-под матовой плёнки, они дополнительно продеты через канцелярскую скрепку, также прикрученную шурупом к рефлектору и ручке (чтобы провода не болтались).

Но и это ещё не всё: надо организовать автономное питание!

Для организации питания используем повербанк с поддержкой быстрой зарядки (QC), триггер на напряжение 12 В и резистор-самокрутку из медного провода на 1.3 Ом.

Последние два компонента в сборе выглядят так:

Триггер подаёт на повербанк команду включить на выходе напряжение 12 В (обзор триггеров - здесь). Кстати, обычный повербанк (без поддержки QC) такое напряжение на выход никогда отдать не сможет.

А вот для чего сделан резистор-самокрутка?! Ведь можно же поставить обычный резистор с требуемым номиналом?

Здесь дело в том, что обычный резистор - стабилен: его сопротивление почти не меняется при нагреве. А у "самокрутки" из медной проволоки при нагреве сопротивление растёт!

Такой рост сопротивления примерно компенсирует смещение вольт-амперной характеристики светодиодов при повышении температуры: падение напряжения на них становится меньше (снижается их эквивалентное сопротивление).

Нагрев "самокрутки" в процессе работы поддерживает относительно стабильную величину тока осветителя; а с обычным резистором ток возрастал бы (проверено!).

Чтобы намотка резистора-самокрутки не начала разматываться, крайние витки скреплены каплями термостойкого силиконового клея.

В дальнейшем надо подумать, как защитить эту конструкцию в целом. Как вариант - надеть широкую термоусадочную трубку и обжать её зажигалкой.

Так выглядит фотоосветитель, установленный на штативе:

Как можно видеть, источник питания просто подвешен в пакетике, изготовленном из файлика для документов. В нём просто сделан вырез-ручка, за которую файлик и подвешен на штативе.

На следующем снимке - ещё один вариант применения фотоосветителя - с подвешенным перед ним плёночным поляризационным фильтром:

Само по себе применение такого фильтра на осветителе почти никакой пользы не даёт. А вот его применение совместно с поляризационным фильтром на камере даёт возможность либо полностью убрать блики на объекте съёмки, либо сделать их уровень регулируемым! Теория и практика подробнее изложены в статье-обзоре поляризационного фильтра для смартфона.

На этом сборку конструкции завершили, проводим испытания.
 

Тест фото-осветителя, сделанного своими руками

Ток, потребляемый осветителем при питании от повербанка с приведённой выше схемой колебался в пределах 1.03 - 1.05 А. Напряжение на светодиодах в момент старта составило 9.55 В, а мощность, таким образом, оказалась 9.9 Вт (почти точно совпала с намерениям подать мощность 10 Вт).

Далее был проведён технически самый важный тест - определение допустимого непрерывного времени работы. Оно - ограничено, так как радиатор под светодиодами - небольшой, и при слишком длительной работе может наступить перегрев со всеми последствиями (вплоть до покупки новых светодиодов).

За точку допустимого нагрева возьмём 100 градусов. В принципе, светодиоды выдерживают температуру и до 120-130 градусов; но в данном случае просто подстрахуемся (ибо данные конкретные светодиоды никто на устойчивость к нагреву не проверял).

Испытания показали, что такой температуры светодиоды достигают через 3 минуты непрерывной работы. Тепловой снимок в этот момент:

Тепловой снимок сделан с помощью тепловизора UNI-T UTi260M (обзор).

Так что через 3 минуты работы осветитель надо отключить и дать ему "отдохнуть" ещё несколько минут (зависит от температуры окружающей среды; на морозе - быстрее).

Теперь проведём "боевые" испытания осветителя ночью на природе (где самое подходящее место для применения автономных фотоосветителей; в студийных условиях автономность не нужна).

Сначала будут приведены результаты съёмки созданным фотоосветителем с близкого расстояния (~1.2 м) в трёх вариантах: обычная портретная съёмка, портретная съёмка с частичным подавлением бликов поляризационными фильтрами и с полным подавлением бликов.

Первый кадр - обычная портретная съёмка (без фильтров):

1/20 s; F/1.7; ISO 541
 

Снимок получился более-менее приемлемым. Блики, хотя и присутствуют, но в умеренном количестве.

Следующий снимок - с поляризационными фильтрами (как на осветителе, так и на смартфоне). Фильтр на смартфоне настроен (повёрнут) на частичное подавление бликов:

1/13 s; F/1.7; ISO 1641
 

Поляризационный фильтр ослабляет освещённость чуть более, чем в два раза. Соответственно, по этой причине при съёмке камера вынуждена задрать вверх чувствительность (ISO) и удлинить выдержку.

В целом задуманное улучшение кадра удалось: бликов стало меньше (особенно заметно на волосах), картинка стала более естественной.

Следующий кадр - с настройкой поляризационного фильтра на полное подавление бликов:

1/25 s; F/1.7; ISO 4351
 

Формально можно торжествовать победу: полное подавление бликов удалось! А по факту этот кадр служит лишним подтверждением тезиса о вредности чрезмерного усердия; в данном случае - усердия в подавлении бликов.

Блики исчезли, но при этом исчезли и волосы девушки - они слились с чёрным окружающим фоном. В общем, снимок надо признать неудачным.

С другой стороны, если бы девушка была блондинкой, то всё получилось бы хорошо. Но это также подтверждает и то, что к съёмке надо подходить творчески; в том числе и в применении дополнительных технических средств.
 

Далее сравним съёмку созданным своими руками фотоосветителем со съёмкой с помощью штатной вспышки смартфона.

Сделаем снимки с расстояния до объектов 3 и 6 метров, и сравним их со снимками от собственной вспышки смартфона (так как при съёмке на смартфон обычно у их пользователей никакого другого освещения не бывает).

Сюжет тестовой съёмки - парковая съёмка: лавочка, велосипед, рюкзак, плюшевый тигрёнок на седле велосипеда. Съёмка велась на смартфон OPPO Reno5 ("крепкий середнячок") с автоматическим режимом съёмки.

Проверка съёмки с расстояния 3 м; съёмка с помощью фото-осветителя без вспышки:

1/11 s; F/1.7; ISO 6997
 

Теперь - этот же сюжет, снятый с помощью штатной вспышки смартфона:

1/10 s; F/1.7; ISO 6391
 

В целом снимки с осветителем и с собственной вспышкой смартфона можно оценить, как примерно равные по качеству. Снимок с помощью осветителя оказался немного светлее, чем с помощью вспышки; но вряд ли это можно считать плюсом: брюшко тигрёнка на седле велосипеда оказалось пересвеченным.

Попутно отметим, что диаграмма направленности фото-осветителя своими руками оказалась шире, чем диаграмма направленности вспышки смартфона: на первом фото хорошо виден ствол дерева слева от лавочки, а на фото со вспышкой его почти не видно.

Теперь - съёмка с расстояния 6 м. По законам геометрической оптики, при этом яркость освещения объекта снижается пропорционально квадрату расстояния; т.е. в нашем случае снизится в 4 раза.

Съёмка с помощью осветителя:

1/10 s; F/1.7; ISO 15987
 

Теперь - съёмка с помощью штатной вспышки:

1/10 s; F/1.7; ISO 6391
 

При съёмке с такого расстояния (6 м) с собственной вспышкой смартфон просто впал в ступор и со съёмкой не справился: яркость сильно занижена, шумы "зашкаливают". Диагноз: полный провал! Возможно, качество снимка могло бы быть и выше, но что-то недоделано во внутренних алгоритмах смартфона.

Пожалуй, на этом можно перейти к итогам.

Окончательный диагноз, области применения и другие возможные варианты построения фотоосветителя своими руками

В ходе работы был изготовлен своими руками фото-осветитель, полностью пригодный для применения.

Тут надо напомнить, что в фотографии применяются два вида освещения: постоянный свет и вспышка.

По этой причине сравнение фотографий при освещении разных классов было, конечно, не совсем корректным; но, повторюсь, у владельцев смартфонов при недостаточном освещении обычно нет другого выбора, кроме использования вспышки.

В данном случае создан не очень мощный (по сравнению со студийной техникой), но вполне работоспособный осветитель. Наиболее предпочтительная область применения - съёмка при пониженном освещении с расстояний 3 - 8 метров. Это могут быть съёмки на природе (включая парковые), на даче, групповая съемка и тому подобное. И не обязательно это должна быть съёмка смартфоном: можно применять осветитель и с "настоящими" фотоаппаратами.

Таким видам съёмки будет благоприятствовать и более широкая диаграмма направленности, чем у собственной вспышки смартфонов.

На расстояниях 3 м и ближе созданный фотоосветитель тоже применять можно, но по качеству съёмки по сравнению с обычной вспышкой смартфона он заметных преимуществ давать не будет; разве что в каких-то обстоятельствах более предпочтительным будет применение именно постоянного света.

Области применения

Кроме фотографии, этот фото осветитель может применяться и просто для создания освещения там, где его нет (на дачном участке, на туристической стоянке и т.п.). Но в этом случае необходимо будет снизить ток осветителя хотя бы вдвое: иначе сам осветитель будет перегреваться, а питающий его повербанк будет терять заряд прямо на глазах.

Другие варианты конструкции

Осветитель можно сделать своими руками и проще, если заменить миску из нержавеющей стали на алюминиевую (правда, они бываю только крупными, с диаметром от 18 см). В этом случае не потребуется дополнительный радиатор, а светодиоды можно будет приклеить прямо к донышку миски (теплопроводность алюминия в разы выше, чем у нержавейки).

В этом случае можно сделать осветитель и мощнее; но тогда придётся его использовать совместно и с более мощным повербанком (именно более мощным, а не просто более ёмким).

Где что купить

COB-светодиоды для фото-осветителя можно купить на Алиэкспресс, например, у этого продавца. Цена на дату обзора - около $1 за 15(!) штук! (в дальнейшем цена может меняться, проверяйте!). Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

Лучше покупать с оттенком "Natural White 4000K".

Повербанк с поддержкой быстрой зарядки можно купить с помощью российских маркетплейсов, например, Яндекс.Маркет (приведена ссылка на выбор повербанков с поддержкой быстрой зарядки). Реклама. ООО "Яндекс" ИНН 7736207543.

Кстати, в связи с высоким потреблением современных смартфонов и планшетов, покупать обычные повербанки (без поддержки технологий быстрой зарядки - QC, PD и т.п.) уже просто нет никакого смысла.

Купить триггер для получения напряжения 12 В от повербанка можно тоже на Алиэкспресс у этого продавца. Цена - около $1.1. Реклама. ООО "АЛИБАБА.КОМ (РУ)" ИНН 7703380158

Металлические миски продаются в хозяйственных магазинах. Если в оффлайновых магазинах их не окажется, то можно найти на маркетплейсах.

Всем спасибо за внимание!

Весь раздел  Фото-видео-оптика

Перейти на Главную

  Ваш Доктор.
 23 июля 2024 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru  Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

  Комментарии вКонтакте:

При копировании (перепечатке) материалов или использовании изображений ссылка на источник (сайт SmartPuls.ru) обязательна!  Доктора! (Администрация сайта - контакты и информация)
  Группа SmartPuls.Ru  Контакте - анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них