专利名称：功率控制同步电子闪光灯的制作方法
技术领域：
本实用新型用于专业及非专业摄影主光源和辅助光源，属照像机械电子技术领域。
据本项实用新型的发明人所知，有助于理解、检索和审查的现有技术为电子技术，摄影理论及相应的照像光学，有关本申请的内容请参阅中国摄影出版社出版的《摄影手册》中闪光灯部分的叙述章节。
申请本实用新型的目的在于在普通电子闪光灯上追加少量的元器件使普通电子闪光灯向高档闪光灯转换；在原有的基础上实现三档功率输出；提高闪光灯精度；使底片拍摄曝光准确；适应反转片拍摄的光亮度控制要求；借助于内部电路的改进，从而增加电池的使用寿命；实现三档功率输出下的同步遥控连闪，为摄影者提供补光、辅助光源与主灯三种不同功率输出下的同步；提高性能与价格之比，利用国内的电子元器件生产高性能的闪光灯；在专利的保护下，以其特有的低成本和性能优势加强在国内外市场上的竞争力，增加出口创汇能力。
一、功率控制同步电子闪光灯的性能简介及系统原理。
(一)性能简介1.主光源可以实现1／1、1／2和1／4功率输出此时对应的指数分别为标称指数的1／1，22]]>和 1/2 ，并分别用红绿黄三支发光二极管显示其相应的功率输出。
2.各档功率输出下的精度折合成曝光量均小于等于±0.5EV。
3.作辅助光源时，当照像机主闪光灯闪光时，该灯可在15米范围内，并在三档功率输出中任一档与主灯实现遥控光同步连闪。
4.当电池电压不低于5.2伏时，红色发光管指示可进行反转片的拍摄。
5.电池的使用次数与寿命高于普通闪光灯。
(二)系统原理1.功率输出在闪光灯指数上的反应。
设一闪光灯的标称数为GNo，则任意功率输出下的闪光指数为GN。
GN=GNo/2i2······(i)]]>当i取0，1，2，……时，对应的功率输出为1／1，1／2，1／4，………。
以指数30的闪光灯为例1／1功率对应的指数GN1/1=GNo/202=GNo=30]]>1／2功率对应的指数GN1/2=GNo/212=22GNo=21.21]]>1／4功率对应的指数GN1/4=GNo/222=12GNo=15]]>2.功率划分的意义闪光灯曝光公式GN＝D·f……(Ⅱ)其中GN－指数，D－被摄体到闪光灯的距离，f－光圈系数。
1／1功率输出时，光圈系数f1／1＝ (GNo)/(D)
1／2功率输出时，光圈系数f1／2＝ (GN1／2)/(D) ＝22]]>· (GNo)/(D)1／4功率输出时，光圈系数f1／4＝ (GN1／4)/(D) ＝ 1/2 · (GNo)/(D)假如指数为30的闪光灯，其1／1、1／2、1／4功率对应的指数分为30、21.21、15假定D为7.5米，则f1／1＝GNo／D＝30／7.5＝4f1／2＝22]]>·4＝2.8f1／4＝2由此可见，功率的递减正好与光圈的递增相吻合。
由于被摄体到闪光灯的距离变化是任意的，所以根据公式(Ⅰ)(Ⅱ)计算出相应的三档功率曝光表。以指数30灯为例，再考虑胶卷感光度的变化，列出相应的曝光表，参看图3、图4。
由图3，当闪光灯充电一段时间后，红绿黄三个发光二级管中的任一个发光时，可根据该灯左边所列的一排光圈数曝光，曝光时要考虑距离和胶卷感光度ASA(DIN)数的影响。
图4是为适应不同胶卷的感光度而设计的。
3.精度的计数及其在指数上的反应。
由上述功率划分意义的叙述中可以得到这样的结论，即相邻两档功率输出选择的光圈正好相差一档(D－定)，曝光量相差一个EV。
由于闪光灯的指数受到电池电压，内部线路中诸如升压变压器，闪光管和大电容容值误差的影响，作为批量生产的产品，每台指数均不相同。对单一的一台闪光灯而言，变压器、闪光管和大电容所决定的误差为常数，而电池电压对闪光指数的影响为一变量。国家标准是新灯出厂时，电源电压为标称(满额)值下的闪光指数必须为标称指数的1/214]]>，即GN≥GNo／2，i取0.5，例如24、28、30指数的闪光灯出厂时必须分别大于等于20.18，23.54和25.21，反应在曝光上误差为负半档光圈(－0.5EV)，一旦电池电力下降，最大误差可达负一档半光圈(－1.5EV)，这就意味着底片曝光量的严重不足。对于彩色负片来说，其曝光宽容度为±0.5EV。
依据这一准则，本实用新型申请的功率控制同步闪光灯的三档功率输出的任一档误差均控制在±0.5EV之内。反应在指数上1／1功率输出控制在(GNo-GNo/20.52)-GNo]]>1／2功率输出控制在GN/21.52-GNo/20.52]]>1／4功率输出控制在GNo/22.52-GNo/21.52]]>以30指数的闪光灯为例，功率输出，指数、曝光量误差的关系为表1所示。
表1
申请人在工作中发现这样一个事实，即普通原始闪光灯的电源电压的高低最终决定着大电容二端的高压，且成正比例关系。升压变压器的初次级圈数比和大电容的容值对特定型号的一台闪光灯为定值，闪光灯的闪光指数与高压成正比，由此得到闪光指数正比于电源电压。对于20指数以上的闪光灯而言，其电源电压通常取6伏，申请人通过对同类指数和不同类指数的闪光灯的大量测试，统计出这样一组代表数据，并在表2的最右二排列出24指数和30指数的闪光灯指数。
表2
而本实用新型申请的功率控制同步电子闪光灯又是如何实现上述三档功率输出的呢？详细的内容将在下面电路实现内容里穿扦加以说明。
二、电路实现由附
图1，E，T1、C1、R2、B1、D8、C2、R10C3B2及闪光管构成普通原始闪光灯。
D1D2D3为IN4001型硅整流二级管，由于硅材料的一致性很好，每个管子的正向压降均为0.7V。我们将利用这点实现功率控制。
(一)IC的作用IC为CMOS门电路，它与R3、R4、R5、R6、R7、R1D4、D5、D6、D7构成高压检测及显示电路。
CMOS门电路有这样的特点输入端的“0”与“1”电平转换点在抗干扰电平值的45％发生变化，D4为3.2伏的稳压二级管，R1提供偏置电流，对于图1电路中的IC，输入端a、b、c三点的转换电平值为1.5伏，当输入端电压低于1.5伏时，对于IC输入端来说其电平为“0”一旦达到1.5伏，IC的输入电平由“0”变“1”，R1D4设置的另一目的是为了防止闪光灯电源(电池)的电压变化给IC逻辑带来干扰而设置。
很显然，B点的电位能很好地反映大电容二端电压的幅度，且成线性和正比例。这里取B点电位UB为大电容二端电压的 1/80 。
IC的直值表如表3所示。
根据表2，调整R5、R4、R3，使得大电容二端电压在200伏时UC＝1.5伏，大电容二端电压在245伏时Ub＝1.5伏，大表3
电容二端电压达到320伏时Ua＝1.5伏，至此由IC充当的检测与显示调试完毕。当电路接通后，作为发光二极管的D5，D6，D7可以逐次点亮熄灭。红色发光管D5显示1／1功率输出，绿色发光管显示1／2功率输出，黄色发光管显示1／4功率，由表3我们可以看出三个输出端在电压达到200伏以上时只有一端为高电平，我们正是用这个高电平来驱动发光管并指示功率输出状态的。
以上讨论了IC在整个电路中作为功率检测和显示的作用，下面我们讨论由于SW1和D1D2D3的加入从而达到功率控制的作用。
(二)二极管的作用A电池电压为5.2～6.0伏之间任一值时(参照表1)。
1.SW1置于Ⅰ合上SW2将其置于M，闪光灯充电，高压到200伏黄灯亮，随后高压至245伏黄灯灭绿灯亮，达到320伏时绿灯灭红灯亮，此时输出的是全功率1／1。
2.SW1置于Ⅱ
合上SW2，将其置于M，闪光灯充电，高压到200伏时黄灯亮由于D、D2二个二极管的正向压降为0.7×2＝1.4伏，所以图1A点到地的电压值最终为(5.2－1.4)伏～(6－1.4)伏，由表2可以看出闪光灯最终高压停滞在245－320伏之间，绿灯亮黄灯灭，此时输出1／2功率。
3.SW1置于Ⅲ合上SW2置于M后，由于三只二极管的正向压降为2.1伏，类似于(1)、(2)所讨论的那样，大电容二端的高压最终稳定在200伏～245伏之间，此时黄灯亮，表示1／4功率输出。
B电池电压低于5.2伏时一般电池空载电压低于4.8伏时均不能使用。当然这一界限是因普通电池、碱性电池和充电电池的不同而不同。
SW1置于Ⅰ档，合上SW2置M，若黄灯亮后绿灯不亮，则此时电池电力已很弱，只能用于1／4功率档的能量输出。
若黄灯亮后一段时间绿灯也亮，此时使用者可有二种选择一是用1／2档；二是用1／4档。若使用前者，使用者任其充电下去而不需变动开关SW1，电压最终会稳定在1／2功率所对应的电压范围245伏～320伏内。若是使用1／4功率，只需在黄绿灯交替亮时将SW1置于Ⅱ此时高压会滞留在1／4功率所对应的电压范围，也即200伏～245伏。
当闪光灯充电15秒钟后黄灯仍不亮说明电池已不能使用，须更换新电池。
以上我们讨论了电池在不同电压下SW1置于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档，SW2置于M下的各种功率输出。当SW2置于同步端S而不是M时，其它条件同上，则结果还是一样的，只是本实用新型作为辅助光源，触发光源来自主闪光灯。
可见，门电路检测和显示与二极管的功率控制作用这二者的结合能准确地实现功率控制的目的。
(三)遥控光同步环节在附图1中，SW2置于off时，触发源电压的电容C3两端电平对地短路，这就保证在关机后不能再触发闪光灯闪光，从而将多余的能量储存起来。
当SW2置于M时，可以由图1看到当SW3或相机快门接触时，触发线圈提供给闪光管一个触发高压，从而使闪管闪光。
当SW2置于S时，此时闪光灯作为辅助光源，当主闪光灯闪光时，光敏管T2的等效电阻减小，R9两端电压升高可控制硅导通，触发线圈提供高压触发闪光管闪光。
由图1，当SW2置于S时，SW1置于不同档后高压将最终落在表2的某电压区域，由R8提供的偏置电流使D8稳定在12伏，从而保证光的遥控同步触发。也就保证了闪光灯在三档不同功率输出下的遥控光同步连闪。
三、整机结构由附图2，各机件说明如下(1).灯头／伸缩头(5).热靴座(2).旋转／俯仰组合件(6).电池门(3).电眼(7).前主壳体(4).锁紧螺母(8).后主壳体我们着重需要说明的是后主壳体(8)垂直于电池门(6)的那一面结构，如附图3附图4所示
由附图3，各部分说明如下(1)为适应不同焦距的相机镜头和相应的伸缩头焦距而设计的一组被摄体到闪光灯的距离数。
(2)为三只发光二极管。自上而下为红色、绿色和黄色，分别代表1／1，1／2和1／4功率输出。
(3)为适应不同功率输出，不同的拍摄距离而设计的三组光圈系数值。
(4)胶卷感光度适应推钮。
(5)胶卷感光度适应值显示窗。
(6)功率控制开关，此开关就是电路中SW1。最左边对应电路中Ⅰ档……。
(7)电源、手动和同步开关。
附图4是不同感光度三档功率输出下的光圈系数数组推板。
四、本实用新型的构成以及相互之间的连接关系由附图1，功率控制同步电子闪光灯的电路是在由E，T1、C1、R2、B1、D8、C2、R10、C3、B2及闪光管构成的普通原始闪光灯的基础上，加置D1、D2、D3、SW1构成的低压功率控制部分；加置R1、R3、R4、R5、R6、R7、D4、D5、D6、D7以及集成电路IC构成的功率检测及显示部分以及遥控光同步环节。
低压功率控制部分的三只二极管D1、D2、D3是互相串联的，串联时的极性按同一方向排列，而这三只管子和SW1作为控制功率的环节有一个输入端和一个输出端，只需将原始闪光灯低压回路中电源正或电源负断开将此控制功率的环节加入即可控制功率。三只二极管均为正向连接。
图3中的6即为图1中的SW1三档开关，当图3中的6打到最左边的位置时，对应于图1则SW1位于Ⅰ档的位置。同理，当图3中的6拨到中间和右边时，相应在图1上的SW1则分别在Ⅱ、Ⅲ两档。
由集成电路IC为主的功率检测及显示部分有三个输入端和三个输出端，三个输入端分别输入三个取样电压值经IC运算后使IC三个端的一端为高电平，IC的三个输出端分别接三个发光二极管，红色表示1／1功率，绿色表示1／2功率、黄色表示1／4功率，D5为红色，D6D7分别为绿黄。
对照图1和图3，图3中的2即为三只发光二极管，自上而下分别是D5、D6、D7。
电源和遥控光同步开关SW2(由图1)在图3中为7。
五、与现有技术的比较据本实用新型发明人所知1.就不同功率输出下的遥控光同步这一功能属国际首创。我们通过香港合资方卢丽峰工程师对国际市场方面的调查，公司技术开发部张宗义高级工程师通过各种途径对资料的查阅证实这一点。
2.仅功率输出这一点而言，国外现有技术是利用自动光圈闪光灯线路中自动部分外加R和C，利用RC的积分时间对闪光灯管实施闸流控制而实现不同功率输出的。就其工作方式来看，必须是闪光灯充足电后取出一部分能量作为不同功率输出，特征是实施高压控制，因此不是节能方式，且自动光圈线路的成本较高，关键性原件如闸流管，阻尼放电管和无极电容价格高且需进口。
而本实用新型的电路控制方式是输出多少功率，电池就提供多少相应的能量；特征是实施低压控制，因此是节能方式，且成本远远小于现有技术实现该种功能所需成本。
3.现有的闪光灯电路无一不用氖泡作为闪光预备指示用，国外的氖泡起辉电压一般为220～230伏，国内各厂家从220～260伏不等。
从表2可以看出，从220伏到370伏之间实际上跨越了三种功率输出，电池新的时候，现有技术所制作的闪光灯可能为1／1功率输出，而电池旧到刚好能使氖泡起辉时的功率输出可能为1／2或1／4，而闪光灯上的曝光表是按标称指数GNo而设计的，这样一来曝光最大误差可达负一档半到二档光圈，致使底片严重欠曝，现有技术的解决办法是靠使用者本人的经验，而这种经验却是很难摸到的，初学者认为氖泡一亮即可拍照。
而本实用新型申请的功率控制同步电子闪光灯能很好地解决这一点。对初次摄影的人使用该灯，经过充电后任一档的发光二极管指示出一排可供选择的光圈数，误差严格地控制在正负半档光圈之内。这无疑极大方便了摄影者。
4.节省电池能量也是本设计优于现有技术的特点之一。
对于新电池可以用低功率输出开大光圈延长电池寿命。
对于旧电池可以利用其现有技术所不能利用的那部分能量，现有技术将电池不足以起辉氖泡作为报废处理，而本设计却能使其有效地输出1／4功率。
5.在反转片的拍摄中，现有技术不能确定严格的曝光量，反转片要求曝光准确只允许负向偏差半档光圈，利用本实用新型可在红色发光二极管点亮后准确地拍摄反转片，对专业摄影者使用是很方便准确的。
6.成本和推广意义本设计立足于在普通闪光灯线路上加置少量的元件而实现多种功能，提高性能与价格之比，从而提高产品的普及和竞争力，二极管门电路成本不高，因此为应用提供了很好的条件，加之发光二极管取代传统的氖泡以及曝光表的设计，使外观美观醒目。
权利要求1.功率控制同步电子闪光灯电路是由普通原始同步电子闪光灯线路，低压功率控制和功率检测显示这三部分所组成的完整电路，其特征是低压功率控制部分由三只二极管和一只三档开关组成。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征是三只二极管正向串联，同时与一个三档开关一起串联在低压供电回路。
专利摘要一种功率控制同步电子闪光灯，该实用新型属于照像机械电子技术领域。主要解决了普通闪光灯电路(不含自动灯自动部分线路)在低压部分实施三挡功率控制，使输出达到1/1，1/2和1/4功率输出；三挡任意功率输出下作为辅助光源的同步；任意挡次曝光精度小于等于±0.5EV的实现；集成电路的采用；电池的节能与寿命的延长；以及用低成本实现等问题。
文档编号H05B41/30GK2034289SQ8820945
公开日1989年3月15日 申请日期1988年8月13日 优先权日1988年8月13日
发明者王秦, 张宗义, 宋锦华 申请人:银燕电子闪光灯有限公司技术开发部