# Photographie/Éclairage/Les flashes électroniques

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## Données historiques

Les premiers flashes électroniques étaient des engins de forte taille alimentés par des batteries souvent très lourdes. Leur coût les réservait en pratique aux usages professionnels, en particulier dans le domaine du reportage, de la photographie de mode, de mariage, etc.
Pendant les années 1950 on a commencé à commercialiser des flashes appropriés à l'usage par les amateurs. Les dimensions ont sérieusement diminué, en particulier vers la fin des années 1960 avec l'apparition de sources d'énergie plus efficaces et de composants électroniques modernes.
Vers 1968 on a vu apparaître une nouvelle génération de flashes équipés d'une cellule CdS capable de capter la lumière réfléchie par le sujet et d'interrompre l'éclair lorsque la quantité de lumière émise est suffisante pour assurer une exposition correcte. Il fallait évidemment fournir au flash les données appropriées et donc introduire manuellement la sensibilité du film utilisé et l'ouverture du diaphragme affichée sur l'appareil.
Ces premiers flashes automatiques étaient très gourmands en énergie. La charge du condensateur était toujours amenée à son maximum et l'interruption de l'éclair se faisait tout simplement en court-circuitant le tube à éclairs ; l'énergie excédentaire était alors dissipée en pure perte dans une bobine. Par la suite, on a pu réaliser des systèmes beaucoup plus économiques capables de préserver la charge non utilisée et donc de la rendre disponible pour l'éclair suivant, de sorte que le temps de recyclage pouvait devenir d'autant plus court que l'énergie demandée à chaque éclair était plus faible.
Ensuite sont apparus des flashes commandés directement par l'appareil. Le simple fait de fixer le flash dans la griffe permettait, grâce à un jeu de contacts électriques, de transmettre les indications de sensibilité, de diaphragme et parfois de distance de mise au point. Avec les appareils reflex munis d'un obturateur à rideaux, la mise en service du flash règle l'obturateur sur la vitesse de synchronisation afin d'éviter d'obtenir des clichés dont une bande seulement a été exposée

## Constitution et alimentation

Un flash électronique classique comporte toujours 4 éléments principaux :
* un ou plusieurs condensateurs permettant de stocker une certaine quantité d'énergie électrique,
* un tube à décharge émetteur de lumière, contenant généralement du xénon
* un circuit électronique,
* un réflecteur et/ou un diffuseur permettant de « façonner » la lumière qui sera envoyée vers la scène à photographier.
L'énergie nécessaire peut être fournie par le secteur ou le plus souvent par des piles ou des accumulateurs. Beaucoup de flashes peuvent fonctionner indifféremment de façon autonome avec leur propre source d'électricité ou sur secteur, avec évidemment « un fil à la patte ». Il va sans dire que le fonctionnement sur secteur, quand il est possible, est de loin le plus économique.
La tension fournie par les piles ou les accumulateurs ne dépasse pas quelques volts et se limite même à 1,5 lorsqu'un seul élément est utilisé. Un convertisseur fly-back permet de charger le ou les condensateurs qui vont appliquer au tube une tension beaucoup plus élevée, par exemple 300 V, afin de le mettre en état de fonctionner. Un témoin lumineux peut être ajouté au circuit pour indiquer au photographe que la charge du condensateur est complète.
Pour obtenir la décharge il faut rendre le gaz conducteur à l'aide d'un circuit électronique de type transformateur qui provoque un pic de tension très brutal de plusieurs kV. Le condensateur se vide alors dans le tube et l'excitation du gaz engendre un très bref mais très intense éclair lumineux.
Les interventions nécessaires à la maintenance et à la réparation des flashes ne sont pas sans danger et des accidents plus ou moins graves peuvent survenir lorsque les condensateurs ne sont pas totalement déchargés. Un interrupteur de sécurité est donc indispensable pour court-circuiter les condensateurs, au moins pour les flashes d'une certaine puissance.
La réalisation d'un flash électronique peut être envisagée par tout amateur ayant les connaissances suffisantes en électronique, en particulier pour obtenir des appareils offrant des caractéristiques particulières.
Depuis quelques années, on a vu apparaître des flashes dans lesquels le tube à décharge est remplacé par des diodes électroluminescentes, mais pour l'instant, en 2015, cette technique reste limitée aux sources de faible puissance.

## Sources lumineuses utilisables pour la réalisation de flashes électroniques
### Lampes à décharge

à venir

### Diodes électroluminescentes

Ces sources ont fait récemment leur apparition pour remplacer les lampes à décharge dans les appareils numériques compacts et les « photophones ». L'industrie électronique sait désormais fabriquer des sources suffisamment puissantes, les diodes Ceramos de la société allemande Osram, filiale de Siemens bien connue il y a quelques années pour ses productions d'ampoules électriques. Le flux produit atteint 90 lumens pour un courant de 500 mA.
Les diodes ayant naturellement une émission colorée, l'obtention d'une lumière suffisamment blanche est en fait obtenue non pas par une seule diode, mais par association de diodes dont les émissions conjuguées produisent ensemble un rayonnement de composition spectrale acceptable.
Il est vraisemblable que la proportion d'appareils munis de flashes à diodes électroluminescentes va croître très rapidement au cours des prochaines années.

## Différents types de flashes
### Flashes de studio

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Les flashes de studio peuvent être des appareils mobiles ou des installations de forte ou très forte puissance. Ils sont presque toujours utilisés avec des accessoires permettant de « modeler » la lumière : parapluies, cônes, diffuseurs, boîtes à lumière, etc. Ces accessoires ont une caractéristique commune : ils absorbent beaucoup de lumière, d'où la nécessité de disposer, au départ, de flux lumineux très importants.
Les flashes de studio mobiles relativement anciens comportent ordinairement un générateur relié au secteur et une ou plusieurs « torches » montées sur des trépieds.
* Flash Balcar T-1005 (vers 1960)

## Énergie et nombre-guide des flashes

Les posemètres conventionnels ne conviennent pas pour mesurer la lumière fournie par les flashes, en raison de la trop courte durée des éclairs. Il existe cependant des posemètres spéciaux, ou flashmètres, qui permettent, en studio, d'obtenir directement le bon réglage du diaphragme.

### Le nombre-guide

La détermination des conditions d'exposition se fait à l'aide du nombre guide, qui est le produit de la distance lampe-sujet, exprimée en mètres, par l'ouverture relative du diaphragme. Il dépend de plusieurs facteurs :
* l'énergie lumineuse L émise par le tube, exprimée en lumen.seconde (lumen.s);
* le coefficient de réflectance M du réflecteur du flash. Ce coefficient, très important, peut varier de 3 à I5 ;
* la sensibilité S du film en ISO.
Ces facteurs sont reliés entre eux par la formule :
Nombre-guide $(NG)={\sqrt {0,005\times L\times M\times S}}$
0,005 est un coefficient qui dépend des unités employées.

### L'énergie lumineuse

L'énergie lumineuse L émise dépend de l'énergie électrique J accumulée dans le condensateur situé dans le circuit du tube, exprimée en joules, et du rendement lumineux K exprimé en lumens par watt. Le rendement peut varier de 20 à 70 lumens par watt :
$L=K\times J\,$
L'énergie électrique (exprimée en joules) est le facteur le plus important (ce qui incite certains constructeurs à ne caractériser leurs appareils que sous cette forme) mais elle ne peut en aucun cas se traduire directement par un nombre-guide. Des flashes dont les éclairs ont la même énergie électrique peuvent fort bien avoir des rendements lumineux différents, donc des nombres-guides différents, car les coefficients de réflexion de leurs réflecteurs dépendent de la taille, de la forme et de l'état de surface des surfaces utilisées.

## Unités ECPS et BCPS

Les unités ECPS (Effective candlepower.seconds) ou BCPS (Beam candlepower-seconds) traduisent l'énergie lumineuse effective. Ces unités regroupent toutes les caractéristiques de l'ensemble constitué par le tube, le réflecteur et les circuits électriques. Ils s'écrivent :
$(ECPS)={\frac {1}{4\pi }}\times K\times J\times M$
de ce fait le nombre guide peut s'écrire :
$(NG)={\sqrt {0,005\times (ECPS)\times S}}$
Pour un flash de 200 joules caractérisé par 3 500 unités ECPS, le nombre-guide pour un film type lumière du jour de 50 ISO sera :
$(NG)={\sqrt {0,005\times 3500\times 50}}=30$
Donc, à une distance lampe-sujet de 5 mètres, le diaphragme à utiliser sera proche de f/5,6.

## Détermination pratique du nombre guide

Lorsque l'ECPS du flash est inconnu, on peut déterminer le nombre-guide à partir d'une série de 6 expositions d'intervalle un demi-diaphragme sur un film inversible couleur type lumière du jour. Le sujet doit être placé à une distance de quelques mètres, dans une pièce aux murs moyennement réfléchissants.
Après examen des clichés, on choisit le meilleur et on multiplie l'ouverture de diaphragme à laquelle il a été exposé par la distance lampe-sujet, exprimée en mètres, pour obtenir le nombre-guide. Ce dernier correspondra à la combinaison flash et sensibilité du film, dans la pièce donnée.
La valeur trouvée dépendra des caractéristiques de la pièce, elle sera plus élevée si les murs et le décor sont clairs, plus basse si l'ambiance générale est sombre.
Connaissant le nombre guide (NG) du flash pour un film de sensibilité S (exprimée en ISO), le nombre guide (NG)' pour un film de sensibilité X sera donné par la formule :
$(NG)'={\sqrt {\frac {X}{S}}}$
Par exemple, si le nombre-guide d'un flash est de 30 pour un film de 50 ISO lumière du jour, la valeur pour un film de 160 ISO et de même type sera :
$(NG)'=30{\sqrt {\frac {160}{50}}}=54$

## Synchronisation lente

Ce mode de fonctionnement permet de combiner la lumière émise par un flash en un temps très bref avec la lumière d'ambiance agissant pendant un temps beaucoup plus long.
Lorsque le flash est utilisé seul en présence d'un sujet présentant une certaine profondeur, les premiers plans sont violemment éclairés, voire surexposés, tandis que les arrière-plans demeurent très sombres. Naturellement c'est toute l'ambiance de la scène qui est perdue.
Un sujet sombre photographié sans flash pose d'un autre côté divers problèmes. Même si l'on opère sur pied pour éviter le bougé de l'appareil, on n'évite pas le flou si c'est le sujet qui est mobile.
En combinant une pose longue avec un éclair, on obtient en principe des arrière-plans plus ou moins lumineux, éventuellement un peu flous, tandis que le sujet principal est correctement éclairé et parfaitement net. Le mode « synchronisation lente » devrait être utilisé plus souvent ...

## Bibliographie

* Détermination des conditions d'exposition à la lumière d'un flash électronique. In : Courrier professionnel Kodak, n° 39, mai 1971, p. 13. (Kodak-Pathé, 37-39 Av. Montaigne 75008 Paris).

## Images en attente

* Double prise de synchronisation
* Griffe d'un Minolta SRT 101
* Griffe d'un Minolta 7000
* montage pour réaliser une cellule esclave de déclenchement de flash électronique en photographie
* portrait avec « Ring-flash »
* Éclairage artificiel
* Les sources lumineuses, généralités (A)
* Éclairage à incandescence (A)
* Lampes à arc (AB)
* Tubes et lampes fluorescents (AB)
* Diodes électroluminescentes (A)
* Les flashes magnésiques
* Les flashes électroniques
* Utilisation des flashes électroniques
* Ministudios