照相機閃光燈工作原理

2022-05-04 02:57:01 字數 2943 閱讀 8331

如果您讀過單鏡反光機工作原理一文,便會了解到將一張清晰的影象**到膠卷上需要大量光線。對於大多數室內攝影(周圍的光線相對較弱)而言,您需要將膠卷長時間**或瞬間增加光線強度才能獲得清晰的**。對於大多數拍攝物件而言,增加**時間並不合適,這是因為任何快速運動(包括相機本身的移動)都會使**變得模糊。

電子閃光燈可以解決攝影這個固有的問題,並且使用簡單、**低廉。它們的唯一用途是在您按下快門時發出瞬間亮光,從而在膠卷**的瞬間照亮房間。

在這篇文章中,我們將確切了解這些裝置如何執行這項重要任務。我們將發現,標準照相機閃光燈有力地說明了基本電子元件如何在乙個簡單的電路中協同工作。

正如全自動相機中所介紹的,乙個基本的照相機閃光燈系統有三個主要部分。

一塊用作電源的小電池

乙個實際產生閃光的氣體放電管

乙個用於連線電源和放電管的電路(由多個電子元件組成)

系統兩端的兩個元件非常簡單。將電池的兩極接通電路時,電池將強制電子通過電路從電池的一極流向另一極。正在移動的電子(即電流)向連線到電路的各個元件提供能量(有關詳細資訊,請參閱電池工作原理)。

放電管與霓虹燈或螢光燈非常相似。它由乙個充滿氙氣的管子構成,管子的兩端是電極,中間是乙個金屬觸發板。

它的基本原理是通過燈管中的氙氣將電流從乙個電極傳導(移動自由電子)至另乙個電極。自由電子在移動時將使氙氣原子通電,從而使其發出可見光子(有關原子如何生成光子的詳細資訊,請參見光的原理)。

處於正常狀態的氙氣無法導電,這是因為其中的自由電子非常少,也就是說,幾乎所有電子都與原子結合在一起,使得氙氣中幾乎沒有帶電粒子。要使氙氣能夠導電,必須向電子與原子的結合體提供自由電子。

這正是金屬觸發板的作用所在。如果向該板瞬間施加乙個很高的正電壓(電動勢),它將對原子中的負電子施加很強的引力。如果該引力足夠強,則它將從原子中拖出電子。

這種除去原子中的電子的過程稱作離子化。

由於自由電子具有負電荷,因此它們在處於自由狀態後,將從負電極移動到正電極。電子在移動時將與其他原子發生碰撞,使得這些原子也失去電子,從而使氙氣離子化。高速運動的電子將與氙氣原子發生碰撞,從而使其通電並產生光(有關更多資訊,請參見螢光燈工作原理)。

完成此過程需要相對較高的電壓(電「壓力」)。在兩個電極之間移動電子需要數百伏電壓,而產生足以使氙氣導電的自由電子需要幾千伏電壓。

由於典型的照相機電池只提供1.5伏電壓,因此閃光燈電路需要大幅增大電壓。在下一節,我們將了解其工作原理。

在上一節中,我們了解到閃光燈電路需要將電池的低電壓轉換為高電壓,以便使氙氣管發光。設計這種公升壓電路有很多方法,但大多數方法中均包含相同的基本元件。其他博聞網文章對所有這些元件進行了介紹:

電容——通過聚集觸發板上的電荷來儲存電能的裝置(請參見電容器工作原理)

電感器——通過產生磁場來儲存電能的金屬線圈(請參見電感器工作原理)

二極體——使電流只在乙個方向自由流動的半導體裝置(請參見半導體工作原理)

電晶體——可用作電控開關或放大器的半導體裝置

下圖顯示了所有這些元件在基本閃光燈電路中的構成。

該圖總體看來可能顯得有點複雜,但如果將其分解為各個元件,則會看起來簡單一些。

首先我們將介紹該電路的核心元件——主變壓器,它實際上是乙個用於增大電壓的裝置。該變壓器由兩個緊密相鄰的電感器組成(例如,乙個電感器可能纏繞另乙個電感器,同時這兩個電感器可能纏繞乙個鐵芯)。

如果您閱讀了電磁體工作原理,便會知道通過金屬線圈傳遞電流將產生磁場。如果您閱讀了電感器工作原理,便會知道由交流電流產生的交流磁場將使導體中的電壓發生變化。 變壓器的基本原理是通過乙個電感器(主線圈)產生電流以磁化另乙個電感器(副線圈),從而使副線圈中的電壓發生變化。

如果改變兩個電感器的大小(每個線圈的匝數),則可以增大(或減小)從主線圈到副線圈的電壓。在公升壓變壓器(如閃光燈電路中的變壓器)中,副線圈的匝數大於主線圈。因此,副線圈中的磁場和(放大的)電壓大於主線圈中的磁場和電壓,但副線圈的電流小於主線圈的電流。

通過這種方式增大電壓需要提供交流電,如家用ac電流(交流電流)。但電池輸出的是不變化的恆定dc電流(直流電流)。只有當直流電流最初通過電感器的磁場時,該磁場才會出現變化。

在下一節,我們將了解閃光燈電路如何解決此問題。

在上一節中,我們了解到變壓器需要交變電流才能正常工作。閃光燈電路通過頻繁中斷直流電流(傳遞快速、很短的直流電流脈衝使磁場不斷變化)來提供這種電流波動。

該電路使用簡單的振盪器執行此過程。振盪器的主要元件包括變壓器的主線圈和副線圈、另乙個電感器(反饋線圈)和用作電控開關的電晶體。

當您按充電按鈕時,振盪器將關閉充電開關,從而使電流的短脈衝群通過反饋線圈從電池流動到電晶體的基極。向電晶體的基極通電可以使電流從電晶體的集電極流動到發射極,從而使電晶體瞬間導電。

當電晶體以這種方式「開啟」時,電流脈衝可以從電池流動到電晶體的主線圈。電流脈衝使副線圈中的電壓發生變化,從而使反饋線圈中的電壓發生變化。反饋線圈中的此電壓將電流傳導至電晶體的基極,從而使電晶體再次導電,然後再次重複這個過程。

電路通過這種方式中斷自身,從而通過變壓器逐漸增大電壓。當閃光燈充電時,此**操作將產生可以聽到的刺耳的嗚嗚聲。

然後,高電壓電流將流經用作整流器的二極體,電流在二極體中只能單向流動,從而將變壓器中的交流電流重新轉換為穩定的直流電流。

閃光燈電路將這個高電壓電荷儲存在乙個大型電容中。與電池一樣,電容在接通至閉合電路之前將一直儲存電荷。

電容始終與閃光燈管的兩極相連,除非氙氣已被離子化,否則閃光燈管不會導電,從而導致電容無法放電。

電容電路還可以通過電阻器連線到更小的氙氣放電管。當電容中的電壓足夠高時,電流可以流經電阻器以使這個小放電管發光。該放電管可以用作指示器燈,指示閃光燈何時準備工作。

閃光燈觸發器連線到快門結構。拍攝**時,觸發器將瞬間關閉,從而將電容連線到二級變壓器。該變壓器可將電容器中的200伏電流最大增加至1,000和4,000伏之間,並將高電壓電流傳導至閃光燈管旁邊的金屬板。

金屬板上的瞬間高電壓提供了使氙氣離子化所必需的電能,從而使氙氣可以導電。所以閃光燈在快門開啟時會閃光。

不同的電子閃光燈所具有的電路可能比該閃光燈複雜,但大多數電子閃光燈的基本工作原理相同,只需增加電池電壓即可觸發小型氙氣放電燈。

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