Все современные электронные фото вспышки основаны на одних и тех же принципах работы, будь то вспышка в компактной карманной камере, плёночной 35-мм камере, цифровом зеркальном фотоаппарате, или съёмная накамерная вспышка, или мощное высокопроизводительное студийное освещение для фотостудии. Все они используют триггерный разряд накопительного электролитического конденсатора через специальную лампу-вспышку, заполненную газом ксеноном при низком давлении, чтобы произвести очень короткий всплеск белого света высокой интенсивности.
Типичная электронная вспышка состоит из пяти частей:
(R1,VD1,VD2) источник питания, (C1) накопительный конденсатор , -(C2,T1,SA1) средство генерации импульса запуска и (EL1) ксеноновая лампа, (HL1) индикатор заряда как показано ниже:
Электронная вспышка работает следующим образом:
- Электролитический конденсатор С1, подключенный к лампе, заряжается от источника питания 300 В постоянного тока (как правило). Это либо инвертор с питанием от батареи или адаптера переменного тока (карманные камеры и компактные стробоскопы), либо источник питания с питанием от сети переменного тока, использующий силовой трансформатор, удвоитель, или утроитель напряжения (высокомощные студийные «скоростные» вспышки). Это большие электролитические конденсаторы (от 100 до 20000+ мкФ при 330+ В), разработанные специально для быстрого разряда при использовании вспышек.
- «Индикатор готовности» (HL1) указывает, когда конденсатор полностью заряжен. Большинство схем контролирует напряжение на накопительном конденсаторе. Однако некоторые просто обнаруживают, что нагрузка инвертора или источника питания уменьшилась, что указывает на полный заряд.
- Ксеноновая лампа вспышки (EL1) не проводит ток, даже когда конденсатор полностью заряжен.
- Отдельный небольшой конденсатор (C2 например, 0,1 мкФ) заряжается от того же источника питания, чтобы генерировать импульс запуска.
- Контакты на затворе камеры закрываются в тот момент, когда затвор полностью открыт. Это приводит к тому, что заряд на конденсаторе запуска сбрасывается в первичную обмотку импульсного трансформатора T1, вторичная обмотка которого подключена к проволоке, полосе или металлическому отражателю в непосредственной близости от лампы вспышки. тиристор или симистор могут заменить контакты, если требуется электронный, дистанционный или подчиненный запуск.
- Импульса, генерируемого этим триггером (обычно около 4–10 кВ в зависимости от размера устройства), достаточно для ионизации газа ксенона внутри лампы-вспышки.
- Ионизированный газ ксенона внезапно становится токопроводящим, и накопительный конденсатор энергии разряжается через лампу-вспышку, вызывая к короткому вспышку яркого белого света.
В то время как некоторые детали могут отличаться, но все такие приборы, от мигающих огней на вашей местной дискотеке до фонарей в импульсных лазерах-монстрах, по сути, работают по одним и тем же принципам.
Энергия каждой вспышки примерно равна 1/2 * C * V 2 в ватт-секундах (Вт), где V – это значение напряжения накопительного конденсатора, а C – его емкость. Не вся энергия в конденсаторе используется, но она очень близка к ней. Накопительный конденсатор для карманных камер обычно составляет от 100 до 400 мкФ при напряжении 330 В (при зарядке до 300 В) с типичной энергией вспышки 10 Вт. Для стробоскопов большой мощности обычно используются 1000 мкФ при более высоких напряжениях с максимальной энергией вспышки 100 Вт или более. Другое важное отличие заключается во времени заряда. Для карманных камер это может быть несколько секунд – или намного дольше по мере разрядки батарей. Для студийного «скоростного света» быстрый набор энергии в накопительном конденсаторе является обычным.
Типичная длительность вспышки составляет миллисекунду или меньше, что приводит к кристально чистым фотографиям с стоп эффектом для большинства движущихся объектов. Однако для захвата действительно высокоскоростного движения, такого как всплеск капли воды или пули, вылетающей из винтовки, требуется до 1 миллионной доли секунды или меньше. Они могут быть предоставлены специально разработанным стробоскопическим оборудованием, но все же основаны на принципах, очень похожих на те, которые используются в карманных вспышках.
На дешевых камерах ( и на древних некоторых дорогих) физические контакты на затворе замыкают цепь запуска именно тогда, когда затвор широко открыт. В более современных конструкциях используется оптопара, управляющая тиристором или другой электронный переключатель, чтобы на контактах затвора (или разъеме горячего башмака вспышки) не возникало высокое напряжение, а также ухудшение контактов из-за их искрения и подгорания.
Обратите внимание, что для большинства камер с затворами в фокальной плоскости (фокальные затворы) максимальная короткая выдержка , которую можно использовать (X-Sync), обычно составляет от 1/60 до 1/120 секунды. Причина в том, что при более высоких скоростях затвора не все изображение экспонируется одновременно движущимися шторками (ламелями) механизма затвора. Именно ширина щели , которая перемещается перед плоскостью пленки или матрицы , определяет эффективную скорость затвора,. Например, при настройке скорости затвора 1/1000 секунды горизонтальная щель должна иметь ширину около 2,5 миллиметра для выдержки 1/60 секунды, чтобы экспонировать всю 35 мм плёнку. Поскольку длительность вспышки очень мала и намного меньше, чем время прохождения шторки в фокальной плоскости, электронная вспышка будет экспонировать только пленку за щелью.
Уменьшение эффекта «красных глаз» обеспечивается двойной вспышкой, вернее дополнительной вспышкой перед съёмкой. Идея заключается в том, что зрачки глаз испытуемых несколько закрываются из-за первой вспышки, что приводит к уменьшению эффекта красных глаз – визуализации внутренней части глазного яблока – на реальной фотографии.
Это можно сделать с помощью основной вспышки, но многие камеры используют маленькую яркую лампочку накаливания, чтобы «ослепить» глаза, когда затвор нажимается для измерения, затем он гаснет и вспышка сохраняет «закрытые» зрачки. Этот подход работает. Использование основной вспышки потребует меньше секунды, что не является проблемой при использовании энергосберегающей вспышки. Однако в противном случае это приведет к значительным дополнительным расходам (как случай с большинством камер со встроенной электронной вспышкой). Отдельная маленькая лампочка или светодиод эффективны и намного дешевле.
Автоматическое управление экспозицией. Электронные вспышки
Автоматические электронные вспышки обеспечивают замер количества света, фактически достигающего объекта, используя оптическую обратную связь. Затем вспышка прерывается на середине шага после правильной экспозиции. Это означает, что длительность вспышки будет отличаться в зависимости от экспозиции – обычно от 1 мс при полной мощности до 20 мкс или менее на близком расстоянии.
Прерывание процесса разряда конденсатора через ксеноновую лампу во всех современных вспышках обеспечивается с помощью мощного биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT), с помощью которого управляется длительность импульса, а значит мощность светового потока.
Зная принцип действия и физику процессов протекающих во вспышке , можно легко диагностировать и ремонтировать неисправности вспышек даже не имея под рукой принципиальной схемы и сервисных мануалов, так как схемотехника в общем однотипна для всех вспышек.
список использованных материалов: