Expertise for Lumen Beings: la luz blanca

Expertise for Lumen Beings: a partir de ahora, el especialista en iluminación Herbert Bernstädt os pondrá al día en todo lo relacionado con tecnología de iluminación y focos. En la primera entrega de esta serie de artículos, el experimentado maestro de iluminación e ingeniero de desarrollo habla del color más importante en la luz: el blanco.

Con qué se consigue la luz blanca

Además de la potencia, los focos con lentes Fresnel (focos Fresnel) se seleccionan sobre todo por la temperatura de color.  Si no se especifica otra cosa, se trata de una fuente de luz halógena con una temperatura de color de 3200 K. En los estudios de televisión también se habla de luz artificial. Se le dice luz artificial porque, a diferencia de la luz natural, se genera artificialmente con electricidad. Por el contrario, el término luz diurna hace referencia a las lámparas de descarga como fuente de luz que pueden llegar a generar temperaturas de color de 5600 K similares a la luz natural. Un foco con lámpara halógena no puede equiparse sencillamente con una lámpara de descarga. Las diferencias constructivas que deben implementarse con la lámpara de descarga son demasiado grandes e incluyen la protección UV o la protección frente a varios miles de voltios de tensión de encendido. Con los LED como fuente de luz, la selección se amplía con otros tres principios.

Los LED = Los tres principios de la luz blanca.

Del mismo modo que no se puede convertir un foco con lámparas halógenas en un foco con lámparas de descarga, también en los LED se debe escoger previamente uno de los tres tipos de luz blanca. Pues cada principio requiere los controladores LED adecuados para cada caso, por lo que no se trata de un simple cambio de la placa LED. Distinguimos tres sistemas:

• Blanco fijo con un canal de controladores que solo activa un tipo de LED de luz blanca.
• Blanco variable con dos circuitos de controladores que activan dos temperaturas de color de luz blanca diferentes.
• Y Full Colour, con el que la luz blanca se genera a partir de la suma de diferentes colores LED. En la siguiente tabla se muestran las principales diferencias entre los tres principios.

T o D blanco fijo

La máxima intensidad luminosa está garantizada si se elige una temperatura de color fija. Es lógico, pues cada chip LED existente contribuye con toda su potencia a la intensidad de la luz. Por lo general, los colores de luz de 3200 K o 5600 K están disponibles para la luz artificial o diurna.

Sin embargo, en algunos casos también están disponibles los de 3000 K, si bien la diferencia con respecto a los de 3200 K no es tan importante. En el caso de las lámparas halógenas, a menudo se recurría a las bombillas de 3000 K, pues al ser de tipo Longlife, su vida útil media era de 2000 horas (mLd), mientras que en el caso de los de 3200 K, por norma general la vida útil es de 200 h mLd. Una lámpara ACL de 3400 K solo puede proporcionar 20 h de mLd.

A medida que los chips LED de luz blanca envejecen, la temperatura de color apenas deriva de forma perceptible hacia el color más frío de la luz, ya que el fósforo se degrada más rápido que el cristal de silicio del LED. La pérdida de brillo a lo largo de los años con un uso normal solo se aprecia en la comparación directa A-B. La distancia con respecto al objeto expuesto a la radiación suele tener una influencia mucho mayor que la pérdida de brillo del LED relacionada con la vida útil, si no se calienta demasiado y se utiliza con unos parámetros de funcionamiento razonables. Sin embargo, si se desea sustituir el array de LED, en los focos de Cameo también es posible hacerlo con uniones roscadas y conectores enchufables de forma rápida y sencilla.

Depende de la aplicación determinar si es una ventaja o una desventaja mantener constante la temperatura de color incluso durante la atenuación. Cuando entra en juego una cámara, queremos mantener siempre constante la temperatura de color. Al igual que en el teatro, si queremos generar un color de luz más cálido con la atenuación, sería más interesante un foco de la serie DTW.

Ejemplos habituales:

DTW – Blanco variable

Si no está claro si queremos iluminar con luz diurna o artificial, los focos de luz blanca variable son una buena opción. Aquí se atenúan dos tipos de LED, un LED blanco cálido y un LED blanco frío. De esta forma es posible desplazarse de forma prácticamente progresiva de una temperatura de color LED a otra. Sin embargo, con las temperaturas de color principales, el blanco cálido o el blanco frío mantienen oscuros aprox. la mitad de los LED. Si al hacer una transición del color de la luz en el «centro» (con ambos colores LED activados), el brillo aumenta o se mantiene constante, ello se deberá en ambos casos al sistema de control, la potencia y el diseño térmico. En este caso cabe esperar también el peor índice de reproducción de colores (CRI), ya que con el blanco variable se crea una línea entre los colores de los LED. Si los colores de los LED están en la curva de Planck, que es el destino natural de un LED de luz blanca, la mayor distancia hasta la curva de Planck está en el centro. De hecho, en los LED ya no hablamos de la temperatura de color (CT – Color Temperature), ya que esta solo se refiere a los emisores de calor, es decir, las lámparas halógenas. En el caso de los LED, hablamos de CCT (Correlated Color Temperature), es decir, una correspondencia con la temperatura de color próxima.   

Si ya es posible cambiar la temperatura de color, es lógico reproducir la respuesta de atenuación de las lámparas halógenas (DTW, Dim to Warm). Para ello se suelen utilizar LED de color ámbar para añadir el toque rojizo al atenuar el foco. El ámbar como color es mucho más favorable que un LED rojo para guiar hacia la curva de Planck, a pesar de que esta función también se conoce como corrimiento hacia el rojo (red shift). Sin embargo, esto se debe al punto rojo que recibe la imagen captada por la cámara al atenuar la lámpara halógena. De este modo, en el P ST DTW se puede activar y desactivar incluso mediante DMX el tiempo de respuesta, así como la función Red-Shift. Para ello, es posible crear un auténtico Black Out y repetir otra vez la ocultación del filamento de tungsteno que se apaga, incluso si se han programado tiempos propios para la ocultación y se ha desactivado el tiempo de respuesta para lograr un apagón rápido. Se ofrece más información sobre este tema en el siguiente enlace DTW.

Ejemplos habituales:

FC – Full-Colour – Blanco+

Con el amarillo y el azul es posible mezclar la luz blanca, pero esto afea el aspecto. Cuantos más colores se añadan y cuanto más anchos sean los espectros por cada color, mejor será la mezcla del blanco. Gracias a la relación de mezcla, se puede alcanzar cualquier lugar de color dentro del espacio de color cubierto (gama). De este modo, el LED Full-Colour no solo es capaz de reproducir colores saturados, sino también luz blanca a la temperatura de color deseada. Si el control lo permite, también es posible la simulación de una lámpara halógena (DTW) o el corrimiento hacia el verde o el magenta (tono). El precio de esta flexibilidad cromática es un brillo menor. 

A diferencia de los motores de luz blanca descritos anteriormente, el envejecimiento de los LED de los sistemas Full Colour tiene una influencia considerable. Pues si no es posible ver la diferencia de brillo del 1 % en un chip con luz blanca, al mezclar colores se verá inmediatamente otro color mezclado. Una solución es la calibración de los colores, tal y como se realiza, p. ej., en nuestras lámparas Cameo del segmento profesional. En este caso, el usuario puede seleccionar si desea realizar la calibración por sí mismo (calibración del usuario), no utilizar ninguna calibración (RAW), o bien permitir la calibración mediante un chip de control especial con un sofisticado algoritmo de envejecimiento y respuesta de atenuación, así como la optimización según la curva de Planck, el brillo, la saturación, etc., lo que se denomina «calibración de fábrica». De este modo, el lugar de color se mantiene constante incluso al atenuar un color mezclado.

Otra problemática de las fuentes de luz multicolor es la mezcla limpia de los colores en el foco, para que al mirar el foco aparezca un color mezclado homogéneamente. Por supuesto, el campo de luz también debe ser homogéneo y no presentar bordes de color. Tampoco se desean sombras múltiples en las viseras o tras otros objetos. De ello se encargan en la serie F las lentes especiales de las que hablaremos en otra ocasión.

Cuando se dispone de todos los colores, a menudo se tarda mucho tiempo en preparar el color del equipo que se desea. Solo el ajuste del punto blanco con rojo, verde y azul es una ardua tarea, ya que al arrastrar los tres colores básicos al 100 %, en la mayoría de los casos uno se encuentra en alguna parte del triángulo de color, pero no en el punto cero. Por este motivo, en Cameo se da mucha importancia a un manejo rápido. En primer lugar, se decide cómo se debe acceder al color o la luz blanca de la lámpara. Al presionar por primera vez el pulsador, el foco CCT me propone ajustar el color para la luz blanca o HSI, LED directo y gel para ajustar los colores de los diferentes tipos. Si se quiere iluminar con luz blanca, se debe pulsar CCT y solo hay que ajustar la temperatura de color deseada de la luz blanca y, en el modo de cámara, también se puede ajustar cómodamente el balance de blancos con el corrimiento hacia el magenta o el verde (tono). Con HSI (tono, saturación e intensidad), los tres controles giratorios también permiten acceder directamente a los parámetros que se van a ajustar sin tener que desplazarse por los menús de botones. Esto solo se puede hacer más rápido accediendo a una de las más de 44 láminas de colores habituales prestablecidas o a un color establecido por uno mismo como uno de los 8 colores de usuario «User Colours». Con los User Colours se puede ajustar la luz en movimiento (Play Loop), de modo que una lámpara colocada en el set delante de la ventana también pueda simular una luz azul de policía, todo ello sin necesidad de utilizar una mesa.   

Ejemplos habituales:

F2 FC PO con calibración del color y DTW, así como una imagen luminosa sin sombras de colores de ningún tipo.
El manejo más sencillo, un mando giratorio para el brillo, la temperatura de color y el tono.

Perspectivas

En la siguiente serie de artículos, nos ocuparemos de la lámpara LED en combinación con la lente Fresnel y las viseras.

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Glossar:

CT- Colour Temperature: temperatura de color en radiadores térmicos en las rectas ajustadas según la constante de Planck
CCT – Correlated Colour Temperature: temperatura de color correspondiente a las rectas ajustadas según la constante de Planck
CRI – Índice de reproducción cromática: ¿hasta qué punto se perciben bien los colores expuestos a la luz?
DTW – Dim-to-Warm: simulación del cambio de temperatura de color correspondiente a una lámpara halógena
Red-Shift
Luz artificial: luz halógena que se corresponde con una temperatura de color de aprox. 3200 K
Luz diurna: la luz natural diurna se parece a una temperatura de color de aprox. 5600 K