Luz estroboscópica

Una luz estroboscópica o lámpara estroboscópica, comúnmente llamada estroboscópica, es un dispositivo que se utiliza para producir destellos de luz regulares. Es uno de varios dispositivos que se pueden utilizar como estroboscopio. La palabra se originó del griego antiguo στρόβος (stróbos), que significa "acción de girar".

Una luz estroboscópica comercial típica tiene una energía de destello en la región de 10 a 150 julios y tiempos de descarga tan cortos como unos pocos milisegundos, lo que a menudo resulta en una potencia de destello de varios kilovatios. Las luces estroboscópicas más grandes se pueden usar en modo "continuo", produciendo una iluminación extremadamente intensa.

La fuente de luz suele ser una lámpara de destello de xenón, o tubo de destello, que tiene un espectro complejo y una temperatura de color de aproximadamente 5600 Kelvin. Para obtener luz coloreada se pueden utilizar geles coloreados.

Scientific explanation of flash tubes

Las luces estroboscópicas suelen utilizar tubos de flash con energía suministrada por un condensador, un dispositivo de almacenamiento de energía muy parecido a una batería, pero capaz de cargar y liberar energía mucho más rápido. En una luz estroboscópica basada en condensador, el condensador se carga hasta alrededor de 300 V. Una vez que el condensador se ha cargado, para activar el flash, se desvía una pequeña cantidad de energía a un transformador de activación, un pequeño transformador con una alta relación de transformación. Esto genera el pico débil pero de alto voltaje requerido para ionizar el gas xenón en un tubo de destello. Se crea un arco dentro del tubo, que actúa como un camino para que el capacitor se descargue, lo que permite que el capacitor libere rápidamente su energía en el arco. La energía del capacitor calienta rápidamente el gas xenón, creando una descarga de plasma extremadamente brillante, que se ve como un destello.

Una luz estroboscópica sin un dispositivo de almacenamiento de condensador simplemente descarga los voltajes principales a través del tubo una vez que se dispara. Este tipo de luz estroboscópica no requiere tiempo de carga y permite tasas de flash mucho más rápidas, pero reduce drásticamente la vida útil del tubo de flash si se enciende durante períodos de tiempo significativos. Tales luces estroboscópicas requieren una forma de limitación de corriente, sin la cual el tubo de destellos intentaría extraer altas corrientes de la fuente de electricidad, disparando potencialmente los interruptores eléctricos o causando caídas de voltaje en la línea de suministro de energía.

La duración de un único destello depende de la luz estroboscópica particular que se utilice y de su configuración. Las luces estroboscópicas para iluminación de estudio a menudo tienen una variedad de configuraciones de potencia. Para una luz estroboscópica dada, una mayor salida de luz corresponde a una mayor duración del flash. Por ejemplo, el Flashpoint Rapid 1200 HSS Monolight tiene una duración de flash de hasta 5,6 ms (1/180 s) en su configuración de salida más alta, o de tan solo 68 μs (1/14 814 s) en su configuración de salida más baja. Las luces estroboscópicas con duraciones de flash significativamente más cortas están disponibles comercialmente, algunas con duraciones de flash inferiores a 1 μs. Por ejemplo, la luz estroboscópica SPOT de Prism Science Works proporciona una duración de flash del orden de 0,5 μs.

Algunas luces estroboscópicas incluso ofrecen un modo de funcionamiento continuo en el que el arco se mantiene, lo que proporciona una luz de intensidad extremadamente alta, pero normalmente solo durante breves periodos de tiempo para evitar el sobrecalentamiento y la eventual rotura del tubo de destello.

Aplicaciones

Balizas estroboscópicas

Una baliza estroboscópica es una lámpara eléctrica intermitente utilizada en una variedad de industrias como un dispositivo para llamar la atención, ya sea para advertir sobre posibles peligros o para atraer clientes potenciales. Las balizas estroboscópicas son similares a las balizas giratorias, pero son más eficientes energéticamente y sin partes móviles, son más confiables y menos propensas a romperse.

Las balizas estroboscópicas de gas incluyen lámparas de destello de xenón y variedades halógenas. Las balizas estroboscópicas de gas consisten en un tubo lleno de gas rodeado por una lente. Cuando se aplica electricidad, el tubo destella y es magnificado por la lente, y se emite una luz de 360 grados. La intensidad de la luz depende de la cantidad de electricidad proporcionada.

Estos lentes vienen en una variante de colores, principalmente transparente, amarillo, ámbar, rojo, azul y verde. El color de la lente puede afectar la intensidad de la luz.

Las balizas LED estroboscópicas constan de una base, un LED o grupo de LED y una cubierta. Un controlador de flash de estado sólido está ubicado dentro de la base, lo que permite que la baliza LED funcione en una variedad de patrones de flash.

Las luces estroboscópicas se utilizan a menudo para la iluminación anticolisión de las aeronaves, tanto en las propias aeronaves como en objetos estacionarios altos, como torres de radio y televisión. Otras aplicaciones se encuentran en sistemas de alarma, iluminación de vehículos de emergencia, iluminación teatral (sobre todo para simular rayos) y como luces para evitar colisiones de aeronaves de alta visibilidad. Todavía se usan ampliamente en vehículos policiales y de emergencia, aunque están siendo reemplazados lentamente por la tecnología LED en esta aplicación, ya que ellos mismos reemplazaron en gran medida la iluminación halógena. Los buceadores utilizan las luces estroboscópicas como dispositivo de señalización de emergencia.

Efecto estroboscópico

Las luces estroboscópicas calibradas especiales, capaces de parpadear hasta cientos de veces por segundo, se utilizan en la industria para detener la apariencia de movimiento de maquinaria giratoria y de funcionamiento repetitivo y para medir o ajustar las velocidades de rotación o los tiempos de ciclo. Dado que esta parada es solo aparente, un punto marcado en el cuerpo giratorio parecerá moverse hacia atrás o hacia adelante, o no moverse, según la frecuencia del destello estroboscópico. Si el destello ocurre igual al período de rotación (o un múltiplo par, es decir, 2*π*n/ω, donde n es un número entero y ω la frecuencia angular), el punto marcado parecerá no moverse. Cualquier configuración de parpadeo que no sea de números enteros hará que la marca parezca moverse hacia adelante o hacia atrás, p. un ligero aumento de la frecuencia del destello hará que el punto parezca moverse hacia atrás.

Un uso común de un flash estroboscópico es optimizar la eficiencia del motor de un automóvil en un cierto período de rotación dirigiendo la luz estroboscópica hacia una marca en el volante en el eje principal del motor. La herramienta de luz estroboscópica para tal tiempo de encendido se llama luz de tiempo. La iluminación estroboscópica también se ha utilizado para ver los movimientos de las cuerdas vocales en cámara lenta durante el habla, un procedimiento conocido como videoestroboscopia.

Otro

Strobe Lights are often used to give an illusion of slow motion in night clubs and raves, and are available for home use for special effects or entertainment.

Historia

El origen de la iluminación estroboscópica se remonta a 1931, cuando Harold Eugene "Doc" Edgerton empleó una lámpara intermitente para hacer un estroboscopio mejorado para el estudio de objetos en movimiento, lo que eventualmente resultó en fotografías dramáticas de objetos como balas en vuelo.

EG [ahora una división de URS] fue fundada por Harold E. Edgerton, Kenneth J. Germeshausen y Herbert E. Grier en 1947 como Edgerton, Germeshausen y Grier, Inc. y hoy lleva sus iniciales. En 1931, Edgerton y Germeshausen habían formado una asociación para estudiar técnicas fotográficas y estroboscópicas de alta velocidad y sus aplicaciones. Grier se unió a ellos en 1934, y en 1947 se incorporó EG plaga. Durante la Segunda Guerra Mundial, el Proyecto Manhattan del gobierno hizo uso de los descubrimientos de Edgerton para fotografiar explosiones atómicas; fue una evolución natural que la compañía apoyaría a la Comisión de Energía Atómica en su investigación y desarrollo de armas después de la guerra. Este trabajo para la Comisión proporcionó la fundación histórica a la base tecnológica actual de la Compañía.

Los estrobotrones activados internamente (tiratrones optimizados para la salida de luz) estaban disponibles, así como las fuentes de luz estroboscópica de vacío controladas por rejilla tipo CRT de haz de inundación con fósforos rápidos.

La luz estroboscópica se popularizó en la escena de los clubes durante la década de 1960, cuando se usaba para reproducir y mejorar los efectos de los viajes con LSD. Ken Kesey usó luces estroboscópicas en coordinación con la música de Grateful Dead durante sus Acid Tests. A principios de 1966, el ingeniero de luces de Andy Warhol, Danny Williams, fue pionero en el uso de múltiples estroboscopios, diapositivas y proyecciones de películas simultáneamente en el escenario durante los espectáculos de 1966 Exploding Plastic Inevitable, y a pedido de Bill Graham, Williams construyó un Espectáculo mejorado de luces estroboscópicas que se usará en Fillmore West.

Color Fechner

El parpadeo rápido de una luz estroboscópica puede dar la ilusión de que la luz blanca está teñida de color, lo que se conoce como color Fechner. Dentro de ciertos rangos, el color aparente puede ser controlado por la frecuencia del flash. Las frecuencias de los estímulos efectivos van desde 3 Hz hacia arriba, con frecuencias óptimas de alrededor de 4 a 6 Hz. Los colores son una ilusión generada en la mente del observador y no un color real. La parte superior del Benham demuestra el efecto.

Luces estroboscópicas y epilepsia

A veces, la iluminación estroboscópica puede desencadenar convulsiones en la epilepsia fotosensible. Un evento infame tuvo lugar en 1997 en Japón cuando un episodio del anime de Pokémon, "Dennō Senshi Porygon" (comúnmente traducido como "Soldado eléctrico Porygon"), presentaba una escena que representaba una gran explosión utilizando luces rojas y azules intermitentes extremadamente brillantes con un efecto estroboscópico de aproximadamente 12 Hz, lo que provocó que aproximadamente 685 de los niños espectadores se quedaran enviado a los hospitales. Aunque el 95% de los 685 solo se quejó de mareos, algunos fueron hospitalizados. Los organizadores dijeron más tarde que no sabían sobre el umbral de la luz estroboscópica.

La mayoría de las luces estroboscópicas a la venta al público están limitadas de fábrica a alrededor de 10 a 12 Hz (10 a 12 destellos por segundo) en sus osciladores internos, aunque las luces estroboscópicas activadas externamente a menudo parpadean con la mayor frecuencia posible. Los estudios han demostrado que la mayoría de las personas que son susceptibles a los efectos estroboscópicos pueden tener síntomas, aunque rara vez, a 15 Hz-70 Hz. Otros estudios han mostrado síntomas epilépticos a una frecuencia de 15 Hz con más de 90 segundos de observación continua de una luz estroboscópica. Muchas alarmas contra incendios en escuelas, hospitales, estadios, etc. emiten luces estroboscópicas a una frecuencia de 1 Hz.