Khái niệm về ánh sáng và đèn LED | myniceled.vn

2016-10-17/14:10:47

Khái niệm về ánh sáng và đèn LED

Màu sắc sống động, mạnh mẽ là yếu tố phân biệt giữa bức ảnh đẹp và bức ảnh xấu. Và việc tạo ra màu sắc chính xác trong bất kỳ trường hợp sẽ phân biệt nhiếp ảnh gia tài năng với những người tầm thường.

Máy ảnh kỹ thuật số hiện đại được thiết kế để làm việc dưới nhiều điều kiện ánh sáng khác nhau, điều này bao gồm cả ánh sáng với một loạt các màu sắc khác nhau, nhưng để thiết lập máy ảnh nắm bắt màu sắc chính xác cho các nguồn sáng khác nhau, chúng ta cần phải tìm hiểu một chút lý thuyết về nhiệt độ màu của một nguồn ánh sáng.

Không phải tất cả ánh sáng đều là màu trắng.

Ánh sáng nhìn thấy được, như chúng ta biết, là một vùng chọn nhỏ của sóng điện từ dao động ở bước sóng từ 380nm và 750nm. Ánh sáng trắng được tạo thành từ quang phổ đầy đủ của những bước sóng này. Chúng ta biết điều này bởi vì khi chúng ta cho phép một chùm ánh sáng trắng (chẳng hạn như từ mặt trời) đi qua một lăng kính, nó được phân tán vào tất cả các màu sắc của cầu vồng.

Khi chúng ta nhìn vào một đối tượng màu trắng, nó xuất hiện màu trắng bởi vì nó phản chiếu quang phổ đầy đủ ánh sáng chiếu vào nó. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu ánh sáng rơi vào đối tượng không chứa quang phổ đầy đủ? Ví dụ, nguồn ánh sáng không có các bước sóng dài, và do đó thiếu phần màu đỏ của quang phổ?

Câu trả lời ngắn gọn là ánh sáng sau đó sẽ có màu xanh nhạt, hay đúng hơn là màu xanh lam, tờ giấy màu trắng sẽ hiển thị sắc thái màu xanh lam. Và không chỉ đối tượng màu trắng sẽ xuất hiện màu xanh lam, tất cả các màu sắc được chụp dưới ánh sáng như vậy sẽ chuyển đổi như nhau đối với màu xanh lam, và một bức ảnh được thực hiện trong điều kiện như vậy sẽ có màu xanh lam, làm giảm sự tương phản màu sắc tổng thể của bức ảnh.

Tương tự như vậy, nếu ánh sáng chỉ chứa những bước sóng dài hơn 450nm sẽ nghiêng về phía màu đỏ của quang phổ, với sự thiếu hụt màu tím và xanh dương, ánh sáng sẽ có màu hơi vàng hoặc cam, và tất cả màu sắc chụp ảnh dưới ánh sáng như vậy sẽ được nhuộm màu vàng hoặc cam.

Thường thì chúng ta không biết về những khiếm khuyết màu sắc của ánh sáng xung quanh chúng ta. Đôi mắt và bộ não con người có khả năng thích ứng với sự thay đổi điều kiện ánh sáng, cho phép chúng ta nhìn thấy một đối tượng màu trắng là màu trắng, ngay cả dưới ánh sáng hơi xanh hoặc đỏ. Trong những trường hợp thông thường, đây không phải là vấn đề, thậm chí rất hữu ích; nhưng khi chụp ảnh, nó có thể là một vấn đề nghiêm trọng, bởi vì nguồn sáng đó sẽ thể hiện trong những bức ảnh.

Lý thuyết đằng sau nhiệt độ màu

Khi chúng ta đun nóng một thanh kim loại màu đen, nó sẽ thay đổi màu sắc. Nó bắt đầu từ màu đen, chuyển sang màu đỏ, sau đó màu vàng, rồi đến màu trắng, rồi màu xanh.

Chúng ta có thể đo nhiệt độ của thanh kim loại khi nó phát ra ánh sáng của một màu nhất định. Nhiệt độ này, đo bằng độ Kelvins, được gọi là nhiệt độ màu sắc của ánh sáng được phát ra. (Kelvins = nhiệt độ theo độ C + 273.15, bình thường làm tròn đến 273; vì vậy 30 độ C = 303K)

Nói đơn giản, nếu chúng ta đun nóng một thanh kim loại màu đen đến điểm mà nó bắt đầu phát ra ánh sáng màu vàng, vào khoảng 3600K, ánh sáng mà nó phát ra được cho là có nhiệt độ màu 3600K. Nếu chúng ta đun nóng nó đến 5600K, nó sẽ phát ra ánh sáng với sự phân phối quang phổ giống như ánh sáng ban ngày bình thường vào buổi trưa. Nếu chúng ta đun nóng hơn, khoảng 10000K, nó sẽ phát ra ánh sáng màu xanh.

Chúng ta có thể so sánh sự phân phối quang phổ của ánh sáng đèn sợi đốt bất kỳ (có nghĩa là nó phát ra ánh sáng khi đun nóng dây tóc) với thanh kim loại màu đen ban đầu của chúng ta. Nhiệt độ màu sắc của ánh sáng phát ra bởi nguồn ánh sáng mới bằng nhiệt độ của thanh kim loại màu đen ban đầu phát ra cùng một sự phân phối quang phổ hoặc màu sắc của ánh sáng.

Ví dụ, ánh sáng phát ra từ ngọn lửa của một cây nến có màu cam hoặc đỏ. Chúng ta sẽ đun nóng thanh kim loại màu đen khoảng 1900K (hoặc 1627 độ C) trước khi nó phát ra ánh sáng cùng màu sắc, ánh sáng từ ngọn nến được cho là có nhiệt độ màu của 1900K . Ánh sáng bóng đèn Vonfram thông thường (được tìm thấy ở hầu hết các gia đình) có nhiệt độ màu khoảng 2800K; đèn tròn, đèn studio khoảng 3200K; ánh sáng ban ngày vào buổi trưa trung bình khoảng 5500K; trong khi đèn flash ấm hơn một chút khoảng 5600K. Ánh sáng từ bầu trời trong xanh ở một nơi nào đó vào khoảng 11000K – 18000K.

Nhiệt độ màu và cân bằng trắng

Như chúng ta đã nói ở trên, khi chúng ta được bao quanh bởi ánh sáng của một nhiệt độ màu sắc cụ thể, đôi mắt chúng ta sẽ điều chỉnh với nhiệt độ màu, và chúng ta sẽ có hiệu ứng lọc màu sắc tạo ra bởi nguồn ánh sáng. Vì vậy, ngay cả khi chúng ta nhìn một đối tượng màu trắng dưới ánh sáng màu vàng rực rỡ của ánh sáng vonfram, chúng ta cũng thấy rằng đối tượng như là màu trắng.

Hầu hết các máy ảnh kỹ thuật số hiện đại có thể đạt được hiệu quả tương tự bằng cách điều chỉnh bộ cảm biến phù hợp với phổ quang màu sắc của nguồn ánh sáng cụ thể.

Bằng cách điều chỉnh thiết lập cân bằng trắng của máy ảnh để phù hợp với nhiệt độ màu của nguồn sáng, bạn có thể ghi lại các màu sắc như khi chúng xuất hiện dưới ánh sáng trắng.

Lựa chọn cân bằng màu sắc chính xác

Hầu hết máy ảnh kỹ thuật số, cho dù máy nhỏ gọn hay SLR, đều có thể tự động điều chỉnh nhiệt độ màu theo những gì nó nghĩ là thiết lập chính xác nhất – nhưng cũng có thể không chính xác, thậm chí với loại máy ảnh rất đắt tiền.

Hầu hết máy ảnh kỹ thuật số cho phép các nhiếp ảnh gia lựa chọn một trong số các thiết lập cài đặt trước, thông thường sẽ bao gồm đèn flash, đèn vonfram, đèn halogen, ánh sáng ban ngày (nắng), ánh sáng ban ngày (nhiều mây) và ánh sáng ban ngày (bóng râm). Đây là những cài đặt hữu ích nếu bạn biết chính xác loại nguồn ánh sáng thực tế mà bạn đang sử dụng, nhưng cũng chỉ xấp xỉ. Trong khi ánh sáng vonfram đo được là 2800K, ánh sáng khác là 3200K và nếu bạn thiết lập trước, bạn có thể nhận được ánh sáng màu vàng.

Các máy ảnh cao cấp cho phép nhiếp ảnh gia điều chỉnh cân bằng trắng trong các bước nhỏ như 60K. Điều này rất chính xác và đem lại kết quả xuất sắc, cung cấp cho bạn biết nhiệt độ màu thực tế của nguồn ánh sáng.

Phương pháp tham khảo, có sẵn trên nhiều máy DSLR, là để cho máy ảnh đọc nhiệt độ màu, hoặc trực tiếp từ nguồn ánh sáng, hoặc từ một đối tượng cụ thể trung lập màu được lựa chọn, chẳng hạn như một tờ giấy trắng hoặc thẻ màu xám. Phương pháp này khác chế độ tự động, máy ảnh sẽ không đọc tổng thể khung cảnh mà đọc từ một mẫu đại diện đặc biệt được chọn, cho phép nó có được phép đo chính xác.

Đối với phương pháp chính xác về việc đọc như thế nào, tham khảo hướng dẫn sử dụng máy ảnh, nhưng nó thường liên quan đến việc chụp ảnh của nguồn ánh sáng, hoặc của một đối tượng trung lập, chẳng hạn như một tờ giấy trắng hoặc thẻ màu xám. Sự phơi sáng này được sử dụng bởi bộ xử lý nội bộ của máy ảnh để xác định nhiệt độ màu thực tế của ánh sáng, và sau đó điều chỉnh cho phù hợp.

Cân bằng trắng và RAW

Nếu bạn thích chụp ảnh ở định dạng RAW, và sẵn sàng cho quá trình hậu xử lý, bạn có thể điều chỉnh thiết lập cân bằng trắng sau khi bạn đưa các hình ảnh vào máy tính. Khi bạn mở hình ảnh bằng phần mềm xử lý RAW của máy ảnh chuyên dụng, hoặc phần mềm Adobe Camera Raw, bạn sẽ lựa chọn nhiệt độ màu để chỉnh sửa màu sắc trên màn hình mà không làm giảm chất lượng hình ảnh.

Đây là một lợi thế lớn bởi vì nó cho phép bạn thử nghiệm những thiết lập khác nhau, ngay cả trên những bức ảnh đã chụp từ lâu, nhưng tôi vẫn thích điều chỉnh tại thời điểm chụp, và sau đó chỉ thực hiện chỉnh sửa nhỏ trong giai đoạn hậu xử lý ảnh.

Nhớ rằng điều này chỉ hiệu quả nếu bạn chụp ở định dạng RAW, không làm việc với JPEG hoặc TIFF.

Xử lý nguồn sáng kết hợp

Nếu khung cảnh được chiếu sáng bởi 2 nguồn ánh sáng với nhiệt độ khác nhau, chẳng hạn như khi bạn chụp ảnh nội thất được chiếu sáng bởi đèn vonfram, nhưng gần cửa sổ được chiếu sáng bởi ánh sáng mặt trời, và cả 2 nguồn sáng cần phải xuất hiện một cách chính xác?

Trong thời kỳ nhiếp ảnh phim, chỉ có một lựa chọn duy nhất là điều chỉnh nhiệt độ màu của nguồn ánh sáng mà bạn có thể thao tác dễ dàng nhất. Trong trường hợp đề cập ở trên, bạn sẽ che bớt ánh sáng vonfram bằng một tấm nhựa màu xanh để lọc các tia màu vàng và có hiệu quả làm tăng nhiệt độ màu của ánh sáng vonfram để phù hợp với ánh sáng bên ngoài.

Trong thời đại nhiếp ảnh kỹ thuật số, phương pháp này vẫn hiệu quả, nhưng bạn cũng có 2 phương pháp khác.

Thứ nhất, bạn thực hiện 2 lần phơi sáng, một lần với thiết lập cân bằng trắng cho ánh sáng ban ngày – một lần cho ánh sáng vonfram, và sau đó kết hợp lại trong Photoshop.

Thứ hai, bạn thực hiện 1 lần phơi sáng, chắc chắn rằng nó ở định dạng RAW, sau đó mở hình ảnh và điều chỉnh nó cho ánh sáng ban ngày, lưu dưới một tên khác.

Tiếp theo mở hình ảnh RAW ban đầu một lần nữa, và điều chỉnh nó cho ánh sáng vonfram, lưu dưới một tên khác. Bây giờ mở 2 hình ảnh đã lưu và kết hợp chúng như bạn thực hiện trong phương pháp thứ nhất.

Phương pháp thứ 2 có ưu điểm là bạn không cần sử dụng giá chân máy để giữ cho máy ảnh cố định giữa các lần phơi sáng và thậm chí bạn có thể sử dụng phương pháp này trên các đối tượng chuyển động nhanh, bởi vì bạn không cần chụp ảnh giống hệt nhau.

Hiệu suất làm việc

Hiệu suất ánh sáng – hay nói chính xác hơn là hiệu quả ánh sáng – được tính theo đơn vị Lumen đạt được trên mỗi Watt. Đối với đèn huỳnh quang chất lượng tốt có thể đạt được 35. Đèn LED với một nguồn cấp năng lượng tốt có thể đạt mức trên 100. Bên cạnh đó còn có một đối thủ cạnh tranh mang tính thực tế hơn, trên phương diện hiệu quả và ánh sáng, đó chính là đèn HMI. HMI viết tắt của Hydrargurum medium-arc iodide, được phát minh ra và phát triển bởi Osram vào thập niên 60, với mục đích cụ thể là cung cấp ánh sáng hiệu suất cao cho các ngành công nghiệp điện ảnh và truyền hình. Hydrargyrum là tên tiếng Latin của thủy ngân ( có nghĩa là “bạc lỏng”), phát ra ánh sáng tia cực tím khi có dòng điện kích thích. Cùng kim loại halogenua-iot dùng để chuyển đổi ánh sáng tia cực tím này sáng ánh sáng trắng có quang phổ rộng.

Biểu hiện màu và mật độ phân bổ nguồn

Công nghệ LED hiện tại chưa thể đạt được biểu hiện ám màu tốt như công nghệ HMI, hoặc ngay cả mật độ phân bổ năng lượng để có thể chế tạo một máy chiếu ánh sáng cũng chưa đạt, vì vậy nên vẫn còn nhiều giải thưởng lớn đang chờ những nhà phát triển có thể tạo ra 1 đèn LED duy nhất đạt công suất 100W. Cho đến lúc đó thì hiện tại chúng ta vẫn đang phải sử dụng những cụm đèn LED trong đó mỗi đèn đạt công suất trong phạm vi khoảng 5W. Tuy nhiên những hệ thống đèn LED và HMI tốt vẫn đang là những thiết bị ánh sáng đạt hiệu quả ánh sáng cao – khoảng 100, có thể là 110 Lumens trên mỗi Watt, gấp 4 lần đèn huỳnh quang.

Khả năng sử dụng

Khi xem xét trên khả năng sử dụng thực tế thì đèn LED rõ ràng thắng đèn HMI trên nhiều phương diện khác nhau. Đèn LED có thể được sử dụng với một nguồn DC không đổi, cung cấp ra ánh sáng khung bị nhiễu rung dù ở bất cứ tốc độ khung hình nào, và đèn LED có độ bền khá cao. Các thiết vị điện tử, ngay cả với thiết kế phức tạp của thiết bị phản hồi quang để cân chỉnh màu sắc, vẫn đơn giản hơn so với HMI, hoặc ít nhất là rẻ hơn so với chấn lưu của đèn HMI. Đèn LED không gặp bất cứ vấn đề gì về nhiệt độ và quan trong nhất đối với phát sóng truyền hình, đèn LED có thể điều chỉnh cường độ sáng mà không gây ra hiện tượng biến màu.

LED – viết tắt của cụm từ Light Emitting Diode, tạm dịch là Điốt phát quang. Là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một bán dẫn loại P ghép với một bán dẫn loại N. Tương tự như bóng đèn tròn dùng sợi đốt nhưng không phải chiếu sáng bằng sợi đốt, đèn LED được coi là loại đèn tiết kiệm điện năng nhất, tạo ra hiệu suất ánh sáng tốt nhất , tỏa nhiệt ít hơn so với các thiết bị chiếu sáng thông thường.

Hình vẽ cho thấy Led được cấu tạo từ một mối nối bán dẫn PN, khi chất bán dẫn Silicon cho pha Indium (có 3 nối hóa trị, khi gắn nó vào mạng Silicon cần 4 nối, sẽ có một nối thiếu điện tử và cho ra 1 lỗ trống) chúng ta sẽ có chân bán dẫn loại P và khi cho pha với Phosphor (có 5 nối hóa trị, khi gắn nó vào mạng Silicon cần 4 nối, sẽ dư ra 1 hạt điện tử), chúng ta có chân bán dẫn loại N.

Chất bản dẫn loại P tạo điều kiện dẫn điện bằng các lỗ trống (Hole), đó chính là các nối hóa trị thiếu điện tử. Còn chất bán dẫn loại N có điểu kiện dẫn điện là do các điện tử tự do (điện tử dư ra do phosphor có 5 điện tử hóa trị mà trong kết nối tinh thể chỉ cần có 4 ).

Khi mối nối PN được cho phân cực thuận với nguồn pin ngoài, một dòng điện kích thích khi chảy qua mối nối bán dẫn PN sẽ tạo các dao động của các điện tử (Bạn xem hình) và các dao động này sẽ phát ra sóng điện từ trường đó chính là các tia sáng. Tóm lại Led có 2 chân, gọi là chân âm cực hay Cathode ( do chân này cho nối vào cực âm của pin) và chân dương cực hay Anode (do chân này cho nối vào cực dương của pin), khi chúng ta cho dòng điện chảy qua một Led nó sẽ phát ra chùm tia sáng, và để có điềm sáng đủ mạch, chúng ta dùng vật liệu nhựa trong suốt làm kính hội tụ (Bạn xem hình cấu tạo của Led).

Hình chụp trên đây cho Bạn thấy các Led màu có nhiều kích cở, các Led này thường là các điểm sáng nhỏ thường dùng làm các Led chỉ thị. Như:

* Chỉ thị mức âm lượng mạnh yếu, người ta tạo ra các vạch sáng bằng Led hình dẹp.

* Chỉ thị 3 tranh thái của máy: Đỏ – Xanh – Vàng, người ta dùng Led đôi ra 3 chân.

* Chỉ thị máy có mở nguồn hay tắt, người ta dùng Led tròn đỏ, trắng…

Dĩ nhiên, mỗi Led được xem là một điểm sáng, mà Ban biết hình ảnh chữ sổ đều có thể tạo ra từ các điểm sáng nhỏ này, do đó Bạn có thể dùng nhiều Led để ghép theo hình và theo chữ, theo số, như vậy Bạn đã có một bảng đèn hay một vật thể phát sáng nhiều màu, lung linh nhấp nháy trông rất đẹp mắt.

Ngày nay người ta muốn dùng Led làm nguồn chiếu sáng mạnh để thay thế các đèn chiếu sáng cổ điển, vì Led có hiệu suất rất cao, an toàn, tuổi thọ dài, ít hao điện và rất dễ dùng. Hình trên đây cho thấy hình dạng của các Led công suất lớn, hiện nó đã là nguồn sáng lạnh rất mạnh và trong một tương lai gần thôi nó sẽ thay thế các đèn chiếu sáng nóng như loại đèn sợi nung, loạiđèn chiếu sáng ồn, gây nhiều nhiễu, như đèn ống huỳnh quang.

Do Led có quán tính nhỏ, nghĩa là nó có thể nhấp nháy với nhịp nhanh, nói cho dễ hiểu, là nó tắt nhanh và sáng nhanh, không như loại đèn sợi nung có quán tính nhiệt quá chậm. Với Led người ta có thể dùng làm loại đèn số theo mã 7 đoạn, dùng loại đèn này để làm các mạch đếm rất tiện (Bạn xem hình, một khối đèn số 7 đoạn có thể cho hiện ra các số thập lục phân).

Nhiều Bạn trẻ thích “ngông”, dùng Led tạo hình rồi dùng transistor điều khiển cho các hình nhấp nháy, tạo ra các hình đèn động rất ngộ nghĩnh, như hình đứa trẻ, hình người đạp xe…Còn hình gì nữa, tôi nghĩ chắc Bạn sẽ tự nghĩ ra thôi.