Tecnologie degli emettitori e caratteristiche generali
In questa tabella si prendono in considerazione solo gli emettitori di classe cinematografica, si ignorano quindi le prestazioni dei modelli a uso domestico, industriale e teatrale. Di conseguenza le voci sotto Efficienza e Dimmerabilità indicano caratteristiche intrinseche della tecnologia di riferimento, mentre in merito a CRI e temperatura colore si possono incontrare anche specifiche molto diverse da quelle qui riportate.
| TIPOLOGIA | TEMPERATURA STANDARD | CRI (ra) | EFFICIENZA | DIMMERABILILITÀ |
| Incandescenza (Tungsteno) | 3200 °K | 100% | Bassa | Dal 100% allo 0% con progressiva riduzione della temperatura colore. |
| HID (Scarica) | 5600 °K 6000 °K | 90-98% | Media | Dal 100% a circa il 50% con progressivo aumento della temperatura colore e sensibile riduzione del CRI. |
| Fluorescenza | 3200 °K 4300 °K 5500 °K | 90-98% | Media | Sono dimmerabili solo i modelli di fascia alta, dotati dei ballast tecnologicamente più avanzati. La potenza può essere abbassata al 70-50% con una progressiva riduzione della temperatura colore e del CRI. |
| LED | 3200 °K 5600 °K | 90-99% | Alta | Dal 100% allo 0%. Temperatura colore, tinta e CRI subiscono un’alterazione che in base alla qualità dell’illuminatore può risultare modesta o elevata. |
Le lampadine tungsteno per i proiettori cinematografici hanno in genere una temperatura colore di 3200°K ma sono facilmente reperibili anche nelle versioni da 3000 e 3400°K. Rispetto agli emettitori da 3200°K quelli da 3000°K sono leggermente meno efficienti ma molto più longevi, mentre quelli da 3400°K sono leggermente più efficienti ma molto meno longevi. Le lampadine da 3400°K vengono spesso utilizzate sotto dimmer a circa l’85% di potenza, così da sviluppare una temperatura colore di 3200°K e un’intensità luminosa pari a quella delle lampadine da 3200°K, garantendo però una longevità superiore. Le classiche lampadine a incandescenza per uso domestico hanno una temperatura colore tra i 2600 e i 2800°K, facilmente ottenibile filtrando con un CTO una lampadina cinematografica da 3000°K, che sviluppando meno calore di una lampadina da 3200°K assicura una maggiore longevità al filtro.
Le lampadine tungsteno HPL hanno un’efficienza leggermente superiore alle comuni tungsteno, sono impiegate perlopiù nei sagomatori e hanno un attacco denominato appunto HPL. Sono reperibili nelle temperature colore 3050, 3200 e 3250°K e si comportano come le normali tungsteno per quanto concerne il rapporto efficienza/longevità in relazione ai °K nominali.
Le lampadine a scarica sono emettitori agli alogenuri metallici tecnicamente identificati dall’acronimo HID (High Intensity Discharge) ma abitualmente chiamati HMI (Hydrargyrum Medium-arc Iodide) che è la sigla utilizzata dalla ditta Osram, inventrice di questa tecnologia, per identificare le proprie lampadine HID.
Le lampadine a fluorescenza, talvolta indicate come FL in quanto acronimo di Fluorescent Light, possono essere lineari o compatte. Le prime hanno forma tubolare, sono molto diffuse sia in ambito domestico che cinematografico e sono comunemente chiamate neon; le seconde sono le cosiddette lampadine a risparmio energetico, sono definite CFL (Compact Fluorescent Light) e trovano scarsissima diffusione sui set, tanto che i modelli cinematografici risultano difficili da reperire. Le CFL a uso domestico hanno solitamente un CRI massimo dell’80%, di conseguenza è sconsigliabile utilizzarle come key light. Piuttosto comuni sono le CFL di produzione cinese che i rivenditori definiscono fotografiche; queste lampadine hanno in genere wattaggi relativamente elevati, superiori anche ai 40w, vengono proposte a prezzi modici e millantano un CRI del 90% che nella pratica si rivela in linea con quello delle CFL a uso domestico, ossia inadeguato all’utilizzo cinematografico.
HID e FL offrono un’efficienza luminosa che è circa quattro volte quella del tungsteno.
I LED e gli emettitori a fluorescenza soffrono spesso di un visibile slittamento cromatico verso il verde o il magenta, correggibile tramite filtri plus/minus green. Questo non ha niente a che vedere con l’indice di resa cromatica.
I LED più efficienti raggiungono un rapporto lumen/watt che è oltre il doppio di quello delle lampade a scarica, ossia quasi dieci volte quello del tungsteno. I LED dal CRI più elevato, però, si fermano abitualmente a un’efficienza 6-7 volte quella del tungsteno.
Note sull’efficienza luminosa
È possibile che un proiettore dalla tecnologia meno efficiente riesca nell’uso a eguagliare o persino a superare come intensità un proiettore di pari wattaggio e di tecnologia più moderna. Tutto dipende dal tipo di applicazione per la quale i proiettori vengono utilizzati.
Prendiamo in esame un PAR tungsteno da 300w e un bank fluorescenza da 440w. Utilizzando entrambi i proiettori per illuminare un volto a tre metri di distanza, il PAR tungsteno, essendo una sorgente di luce puntiforme la cui emissione luminosa è concentrata in avanti dalla parabola, si rivelerà ben più potente della fluorescenza, che invece è concepita per creare una luce morbida sfruttando un’ampia superficie emittente.
Il Flickering
Coi proiettori cinematografici moderni, a prescindere dalla tecnologia, è raro incorrere in fenomeni di flickering. Solo utilizzando tempi di otturazione brevissimi, come si fa per riprese a frame rate molto elevati, è ancora possibile incappare in problemi. Gli illuminatori più affidabili per evitare il flickering entro i 100fps sono i modelli a incandescenza non dimmerati, quelli a scarica o a fluorescenza con ballast elettronico flicker free e i LED di fascia alta non dimmerati. Per alcuni proiettori a scarica esistono dei ballast ad alta frequenza in grado di raggiungere anche i 1000Hz; lo scopo di questi High Speed Ballast è quello di permettere riprese flicker free fino a 1000fps. Uscendo dal mondo dei proiettori cinematografici la tecnologia di gran lunga più sicura per quanto riguarda il flickering è l’incandescenza e le meno sicure sono il LED e la fluorescenza. In relazione all’incandescenza è bene considerare che più potente è la lampadina utilizzata e minori sono le possibilità di flickering.
Per approfondire: Flickering, Hz, fps e tempi di otturazione
Approfondimento
Incandescenza
È la tecnologia più datata, semplice, economica e affidabile. La luce viene prodotta facendo attraversare dalla corrente elettrica un filamento di tungsteno sino a renderlo incandescente. È lo stesso principio di funzionamento dei phon, dei forni e delle stufe elettriche. In sostanza il filamento funge da resistenza, ma essendo molto sottile può facilmente raggiungere temperature estreme e quindi emettere luce.
I proiettori tungsteno sono così semplici dal punto di vista costruttivo e così poco sottoposti a usura nel loro utilizzo che non è raro trovare esemplari vecchi mezzo secolo ancora in uso e perfettamente funzionanti. I problemi che questi strumenti possono presentare col tempo sono rapidamente risolvibili con un minimo di competenze in campo elettrico, si tratta in genere di sostituire un cavo, una spina o un interruttore o di pulire un contatto ossidato.
Per dimmerare un proiettore a incandescenza non è richiesto alcun componente elettronico, è sufficiente un reostato adatto alla potenza della lampadina in uso.
Altri vantaggi dei proiettori tungsteno sono la leggerezza e la compattezza, che derivano appunto dalla semplicità di questa tecnologia. Un illuminatore tungsteno da 2000w può essere riposizionato da una singola persona insieme allo stativo che lo sostiene, così come può essere facilmente riggato in posizioni insolite.
La temperatura colore del tungsteno cinematografico è molto vicina a quella delle lampadine domestiche a luce calda, siano queste a incandescenza, a fluorescenza o LED. Ciò significa che un illuminatore tungsteno può essere utilizzato nelle scene d’interni per rafforzare le luci diegetiche o per creare delle key light facilmente giustificabili.
Non è da sottovalutare il fatto che le lampadine tungsteno E14 ed E27, i due passi a vite più diffusi, possono essere inserite in lampadari, piantane e abat-jour per sostituire le CFL o i LED di scarsa qualità trovati in location. Avere a disposizione un po’ di lampadine a incandescenza in attacco E14 ed E27, di vari wattaggi, si rivela spesso molto utile. Queste lampadine esistono anche in versione soft tone, ossia con vetro bianco traslucido anziché trasparente, atto a diffondere la luce emessa dal filamento per renderla leggermente più morbida; ovviamente l’opacità del vetro riduce l’efficienza della lampadina.
Qualsiasi tipo di lampadina a incandescenza funziona appieno sino a un attimo prima di bruciarsi. L’usura del filamento non modifica in alcun modo la quantità né la qualità della luce emessa.
Il principale svantaggio degli illuminatori tungsteno è la scarsa efficienza, ovvero il fatto che trasformino in calore anziché in luce il 90-95% dell’energia utilizzata. Ciò significa che i set illuminati a tungsteno possono diventare molto caldi, ma soprattutto che per ottenere elevate emissioni luminose sono necessari wattaggi estremi, in particolare se si necessita di luce fredda e si devono quindi utilizzare filtrazioni CTB.
La maggior parte delle lampadine a incandescenza a uso cinematografico ha una vita media tra le 50 e le 400 ore. Questa ridotta longevità è dovuta proprio all’elevata temperatura che il filamento di tungsteno deve raggiungere per emettere luce.
L’ampiezza spettrale del tungsteno è eccellente e la ricchezza nelle frequenze dei toni caldi di questo illuminante favorisce la riproduzione degli incarnati. In ragione di ciò è lecito supporre che il tungsteno avrà ancora lunga vita in ambito cinematografico nonostante le lampadine a incandescenza per uso domestico stiano scomparendo dal mercato.
Rispetto alle lampadine a incandescenza modello Edison del 1800 le attuali utilizzano il tungsteno in luogo del cotone carbonizzato e contengono all’interno dell’ampolla un gas alogeno inerte il cui scopo è ridurre i pericoli di implosione e rallentare l’azione di consumo dei fotoni sul vetro e sul filamento. Queste innovazioni rendono gli attuali emettitori a incandescenza più efficienti, più longevi e capaci di raggiungere temperature colore più elevate di un tempo, nonché di offrire, grazie al tungsteno, un indice di resa cromatica approssimabile a quello della luce solare.
Le lampadine a incandescenza a vetro singolo non devono essere toccate a mani nude perché il grasso della pelle potrebbe depositarsi sul vetro, surriscaldarsi e provocare un’esplosione. È inoltre consigliabile non sottoporre a vibrazioni una lampadina a incandescenza, soprattutto mentre è accesa, perché il filamento di tungsteno potrebbe rompersi.
Scarica
Sono illuminatori daylight ad alta efficienza e disponibili anche in wattaggi molto elevati. In virtù della loro potenza e temperatura colore sono spesso utilizzati per illuminare gli interni giorno dall’esterno, così da produrre un effetto naturale in termini di propagazione della luce e permettere a camera e attori la massima libertà di movimento. Gli emettitori HID di maggior potenza sono i più utilizzati per controbilanciare la luce solare in esterna.
Per quanto riguarda il funzionamento delle lampade HID, un arco elettrico viene fatto scoccare in un ambiente ad alta pressione contenente una miscela di atomi di alogenuri metallici e di mercurio. Da questi viene emessa sia radiazione ultravioletta che visibile; un particolare vetro filtra le radiazioni ultraviolette lasciando passare la luce visibile. Per migliorare le prestazioni, ai gas contenuti nel tubo di scarica viene aggiunta una certa quantità di sodio. Per funzionare i proiettori a scarica necessitano di ballast voluminosi il cui scopo è regolare la tensione di funzionamento, prima innalzandola per innescare la scarica e poi stabilizzandola a un voltaggio inferiore. La componente elettronica dei proiettori a scarica è piuttosto complessa e in caso di problemi è quasi sempre necessario l’intervento di un riparatore specializzato.
I principali aspetti negativi di questi illuminatori sono il peso e le dimensioni – già superati gli 800w i proiettori diventano ingestibili da una sola persona – nonché il prezzo sia dei proiettori che delle lampadine e dei ballast necessari per alimentarle.
Così come gli emettitori fluorescenza, le lampadine HID hanno bisogno di restare accese alcuni minuti prima di stabilizzarsi e tendono con l’usura a modificare sia la propria temperatura colore che il proprio bilanciamento cromatico, oltre che a ridurre la propria efficienza. La vita media di un bulbo HID varia molto in base al modello e al wattaggio, in genere supera decisamente quella del tungsteno ma non raggiunge quella della fluorescenza. Prima di affittare un proiettore a scarica è bene analizzarne l’emissione luminosa con un termocolorimetro e nel caso che questa risulti eccessivamente alterata chiedere una sostituzione della lampadina. In ogni caso sui set è consigliabile tenere a disposizione dei filtri CTO, CTB, Minus e Plus Green al fine di correggere le alterazioni cromatiche e le probabili discrepanze di resa tra i vari HID utilizzati. Un tempo i bulbi HID non permettevano l’hot restrike, ossia necessitavano, una volta spenti, di raffreddarsi prima di poter essere riaccesi; oggi quasi tutte le lampadine HID supportano la riaccensione a caldo.
È bene tener presente che il consumo energetico di un illuminatore a scarica è strettamente legato all’efficienza del suo ballast e per questo può risultare notevolmente superiore al wattaggio del bulbo in uso. Non è scontato, ad esempio, che un HID da 2.5Kw possa essere alimentato da un comune impianto domestico da 3Kw. L’efficienza di un ballast è indicata dal suo Power Factor, un valore considerato buono se pari o superiore a 0,95.
Fluorescenza
È una tecnologia ormai destinata all’estinzione in favore del LED, che può svolgere le stesse funzioni offrendo al contempo efficienza, longevità, praticità, resistenza meccanica e versatilità di gran lunga superiori.
Dal punto di vista del funzionamento le lampade a fluorescenza sono delle lampade a scarica a bassa intensità. Sono composte da un tubo di vetro rivestito al suo interno da uno strato di polveri fluorescenti, contenente vapore di mercurio a bassa pressione. Alle due estremità del tubo sono fissati due elettrodi ricoperti da sostanze capaci di rilasciare, se sollecitate, un flusso di elettroni tale da causare l’innesco della scarica. La lampada, una volta alimentata, produce un arco tra il catodo e l’anodo posti alle estremità del tubo, gli elettroni in movimento tra i due elettrodi eccitano gli atomi di mercurio e questi emettono radiazione ultravioletta non visibile dall’occhio umano. La speciale strato di polvere fluorescente di cui è ricoperto il tubo, investito da tali radiazioni, emette luce visibile. Diversi tipi di polveri fluorescenti permettono di ottenere differenti tipologie di luce. Gli illuminatori a fluorescenza necessitano sia di uno starter che di un ballast; questi componenti servono prima per innalzare la tensione della corrente ricevuta al fine di innescare la scarica e poi per mantenere costante un voltaggio inferiore.
In ambito cinematografico la fluorescenza è utilizzata principalmente sotto forma di neon e di bank, ossia di illuminatori contenenti diversi neon delle stesse dimensioni posizionati in parallelo. I neon a fluorescenza, grazie alla loro lunghezza e al vetro bianco traslucido anziché trasparente, forniscono un’illuminazione morbida senza necessità di modificatori. Essendo di uso comune anche al di fuori dell’ambito cinematografico, questi illuminatori possono essere facilmente integrati nei set come luci diegetiche. Dal momento che un portalampada per neon fluorescenza non può alimentare, se non modificato, un tubo LED, disporre di una scorta di neon di alta qualità può risultare molto utile per sostituire i tubi a fluorescenza che capita di trovare in location e che in genere hanno un basso CRI, forti dominanti cromatiche e una temperatura colore tra i 4200 e i 4400°K.
Gli emettitori fluorescenza devono stare accesi qualche minuto prima di stabilizzarsi come flickering, temperatura colore e tinta; avvicinandosi al termine della propria vita si alterano visibilmente sia per quanto riguarda queste tre caratteristiche sia come efficienza. La vita di una lampada fluorescente si calcola in migliaia di ore ma col tempo l’emissione luminosa risulta visibilmente alterata sia in termini di qualità che di quantità. In fase di noleggio è consigliabile verificare l’emissione dei proiettori fluorescenza e nel caso si dimostri inadeguata richiedere una sostituzione dei neon o delle lampadine. In ogni caso sui set è sempre bene tenere a disposizione dei filtri CTO, CTB, Minus e Plus Green al fine di correggere le variazioni cromatiche e le eventuali disparità di resa tra le varie lampade a fluorescenza utilizzate.
È stata la ditta Kino Flo a introdurre in campo cinematografico gli illuminatori a fluorescenza sia sotto forma di tubi singoli che come bank e CFL; per questo motivo il nome della ditta viene spesso utilizzato per indicare i proiettori fluorescenza a uso cinematografico in generale.
Un’ultima considerazione riguarda la complessità costruttiva dei proiettori che utilizzano questa tecnologia: riparare un emettitore a fluorescenza è sicuramente più complesso che mettere mano a un tungsteno e va oltre le capacità di un utente medio.
LED
Acronimo di Light Emitting Diode. Esistono in forma tubolare, possono essere pannelli rigidi e flessibili, PAR, strisce e lampadine. Gli emettitori LED sono suddivisibili nelle due grandi categorie tecnologiche di led multipli e di COB (acronimo di Chip On Board). I primi utilizzano un gruppo di singoli emettitori chiaramente distinguibili, come si vede per esempio nei pannelli, mentre i secondi impiegano led multipli legati fra loro a formare una sorgente di luce unica.
Grazie alla loro efficienza, anche per emissioni di luce considerevoli i LED possono avere dimensioni contenute ed essere alimentati da batterie di taglia palmare. I LED possono produrre qualsiasi tipo di colore e una moltitudine di effetti luce senza bisogno di applicare filtri o di costruire light gag. In quanto a efficienza, praticità e versatilità, i LED non hanno concorrenti.
Venendo ai lati negativi, la temperatura di lavoro massima sostenibile da un LED è di soli 85°C e la maggior parte dei proiettori LED integra un sistema di sicurezza che interrompe la corrente già a 71°C. Di conseguenza, anche a bassi wattaggi gli illuminatori LED richiedono sistemi di raffreddamento attivi e spesso rumorosi e/o ampie superfici di dissipazione. È per questo motivo che il volume dei proiettori LED più potenti è quasi interamente dedicato al sistema di raffreddamento, abitualmente composto da un radiatore e da una o più ventole. Per lo stesso motivo non esistono ancora in commercio proiettori LED di wattaggio sufficiente a rimpiazzare gli HID o i tungsteno più potenti, mentre la produzione di proiettori a scarica sotto gli 800w è già crollata.
Va infine considerato che la complessità costruttiva dei proiettori LED, soprattutto dei più evoluti, può essere piuttosto elevata e in larga parte non revisionabile da un utente medio.
La vita dei migliori LED può raggiungere le 70000 ore ma attorno alle 10000 è comune notare una visibile dominante verdastra e una rilevante diminuzione dell’emissione luminosa. In ragione del naturale slittamento verso il verde, in genere si preferiscono emettitori LED che da nuovi tendano leggermente verso il magenta.
Note finali
Giudicando la qualità di una luce sulla base del CRI e della pulizia cromatica si è inevitabilmente portati a pensare che il tungsteno sia sempre la scelta migliore. Non è così. Luoghi come i supermercati e gli ospedali sono legati nel nostro immaginario all’effetto “sintentico” della luce a neon. Quando ci si trova a raffigurare ambientazioni di questo tipo gli illuminatori FL si rivelano spesso i più indicati. L’HID, invece, emette una luce dalle connotazioni fortemente “elettriche”, decisamente in linea con certe ambientazioni futuristiche. In breve le connotazioni qualitative di una luce vanno ben oltre quel che un paio di parametri possono indicare.