Źródłem światła nazywamy przedmioty, które emitują światło. Dzielimy je na dwie podstawowe kategorie. Naturalne, do których należą gwiazdy, wyładowania atmosferyczne, ale również niektóre organizmy żywe, jak np. bioluminescencyjne grzyby czy bakterie. Drugą grupę stanowią sztuczne źródła światła, takie jak ognisko, rozgrzana stal, płomień świecy lub żarówki. W tym artykule skupimy się na sztucznych źródłach światła, a dokładnie źródłach, jakie możemy spotkać w najpopularniejszych urządzeniach oświetleniowych stosowanych na scenie.
Wśród urządzeń scenicznych wyróżniamy cztery podstawowe źródła światła: halogenowe, metalohalogenkowe, LED-owe oraz laserowe. Różnią się one od siebie budową, mocą, wskaźnikiem oddawania barw, skutecznością świetlną, ale również żywotnością.
Halogeny
Żarówki halogenowe należą do temperaturowych źródeł światła. Światło wytwarzają w taki sam sposób, jak konwencjonalne żarówki. Proces ten polega na nagrzewaniu żarnika wolframowego w wyniku przepływu prądu elektrycznego do takiej temperatury, w której emituje on światło. W wyniku nagrzania materiał żarnika wolframowego odparowuje, osadzając się na ściankach bańki żarówki i tworząc czarny osad. Zjawisko to stanowi kluczową różnicę między żarówką zwykłą a halogenową. Odparowywanie żarnika w żarówce halogenowej redukowane jest w wyniku tzw. efektu halogenowego. Temperatura barwowa żarówek halogenowych jest wyższa niż w tradycyjnych, co sprawia, że w samym maksimum widma promieniowania przesunięte jest w stronę fal krótszych, w związku z czym występuje niewielka ilość promieniowania nadfioletowego. Mimo coraz większej popularności LED-owych źródeł światła, urządzenia halogenowe to wciąż jedne z popularniejszych rozwiązań, szczególnie do zastosowań teatralnych. Jest to związane również z wyposażeniem, jakim dysponują teatry czy domy kultury. Często są to starsze konwencjonalne oprawy oświetleniowe. Nie zmienia to jednak faktu, że producenci wciąż produkują i inwestują w nowe oprawy halogenowe, a najpopularniejszym urządzeniem, jakie można spotkać na rynku, jest model ETC Source Four.
Lampy metalohalogenkowe
Unowocześniona wersja wysokoprężnych lamp rtęciowych, w których jarznik wykonany jest ze szkła kwarcowego. Budową przypominają tzw. rtęciówki. Zbudowane są z kwarcowego bądź ceramicznego jarznika zamkniętego w szklanej bańce, która może być pokryta powłoką rozpraszającą lub chroniącą przed promieniowaniem UV. Zasada wytwarzania światła w lampach wyładowczych wysokoprężnych, do jakich zaliczają się lampy metalohalogenkowe, polega na emisji światła wskutek wyładowania łukowego w parach gazu. W jarzniku lampy dochodzi do wyładowania łukowego. W wyniku wzrostu temperatury rtęć odparowuje i wyładowanie przechodzi w stan stabilny w nienasyconych parach rtęci. Metale ziem rzadkich są wzbudzane, a wracając na podstawowy poziom energetyczny emitują foton, tym samym wytwarzając światło. Wynika z tego, że w przypadku lampy metalohalogenkowej za jakość i cechy wytwarzanego światła odpowiedzialne są halogenki, które wzbogacają widmo promieniowania rtęci. Odpowiedni ich dobór pozwala na uzyskanie różnych rozkładów widmowych promieniowania, temperatury barwowej oraz wskaźnika oddawania barw. Przykładem jednych z najpopularniejszych na rynku opraw opartych na źródle metalohalogenkowym są urządzenia marki Robe lighting z rodziny BMFL i Pointe, wśród, których wyróżnić należy takie model jak BMFL Followspot MegaPointe.
LED
Podstawą budowy LED jest wykorzystanie odpowiednio domieszkowanych półprzewodników. Oznacza to, że w strukturę półprzewodnika samoistnego wprowadzone są dodatkowe atomy pierwiastka, który różni się liczbą jonów. W ten sposób powstają półprzewodniki o domieszce donorowej – o zwiększonej liczbie elektronów (typ n), bądź akceptorowej – o zmniejszonej liczbie elektronów (typ p).
Dioda jest elementem półprzewodnikowym, który przewodzi prąd tylko w jedną stronę. Emisja światła przez diodę elektroluminescencyjną polega na rekombinacji dziur (półprzewodnik typu p) i elektronów (półprzewodnik typu n). Przejście elektronu z wyższego poziomu energetycznego na niższy skutkuje emisją kwantu energii, który, jeśli mieści się w zakresie promieniowania widzialnego, jest światłem. W zależności od użytego związku półprzewodnikowego możliwe jest uzyskanie różnych barw światła.
Oprawy oparte na źródle LED coraz bardziej wypierają klasyczne lampy. Tym bardziej, że wraz ze wzrostem ich popularności zwiększa się również jakość i moc oferowanego światła. Duże znaczenie ma również pojawienie się na rynku urządzeń Robe lighting wyposażonych w przenośne źródło światła TE, takich, jak EspriTE, SpoTE, ForTE i CueTE.
Laser
Zasada działania lasera opiera się na zjawisku inwersji obsadzeń oraz emisji wymuszonej. Źródło laserowe składa się z trzech podstawowych elementów: zewnętrznego układu pompującego (źródło energii), ośrodka czynnego (kryształ lub gaz) oraz rezonatora optycznego (zwierciadła). Źródłem laserowym, które charakteryzuje się znacznie mniejszymi rozmiarami niż lasery rubinowe czy gazowe, są lasery diodowe, które nie przekraczają zazwyczaj długości 1 mm. Jest to duża różnica w porównaniu z laserem rubinowym, którego ośrodek czynny może mierzyć nawet 10 cm długości i 5 mm średnicy. Gdy do złącza półprzewodnikowego podawana będzie odpowiednio duża wartość prądu, wtedy może zajść inwersja obsadzeń, pozwalająca na akcję laserową. Jedynym jak dotąd urządzeniem opartym na laserowym źródle światła jest rodzina urządzeń Xtylos od Claypkay. Premiera pierwszego urządzenia miała w 2019 roku podczas targów we Frankfurcie.
W modelu Xtylos lampa wyładowcza HMI została zastąpiona przez diody laserowe w kolorze czerwonym, zielonym i niebieskim. Używanie diod laserowych RGB jako źródła światła ma kilka zalet w porównaniu z innymi technologiami lamp. „Diody laserowe” mogą generować znacznie bardziej kierunkowe światło niż diody LED, dzięki czemu dioda laserowa nadaje się do efektów wiązki skolimowanej. Strumień światła Xtylos ma średnicę około 14 centymetrów z więcej niż jednym stopniem rozbieżności. Typowy projektor laserowy do pokazów świetlnych ma średnicę wiązki <3 milimetry i rozbieżność mniejszą niż 0,1 stopnia. Innymi słowy, wiązka Xtylos w niczym nie przypomina wiązki z tradycyjnego lasera rozrywkowego. Z tego powodu urządzenie to może być używane do oświetlania widowni lub wykonawców na krótszych dystansach niż typowy projektor laserowy do pokazów świetlnych. W zależności od trybu pracy, Xtylos może być bezpiecznie używany do oświetlania widowni z odległości 25 metrów. Ograniczenie to nie wynika jednak z właściwości silnika laserowego tylko jasności wiązki uzyskiwanej z tej odległości. W rzeczywistości, przy zmniejszonej mocy, odległość rzutu może być bliższa.
Halogen, metalohalogen, LED i laser – cztery źródła światła o różnych parametrach, różnej skuteczności świetlnej, a także trwałości. Czy któreś z nich można nazwać tym najlepszym referencyjnym? Nie i to nie tylko ze względu na niedoskonałość technologii, która wciąż nie jest w stanie zastąpić całkowicie jednego rozwiązania drugim. Ważnym czynnikiem jest również przyzwyczajenie realizatorów do pewnych rozwiązań, ale również brak wiedzy, że coś można zrobić inaczej, wcale nie tracąc na jakości.
Tekst: Prolight
