Жақсы жарық шығаратын құрылғы

Кіріспе

Жарық шоқтарын үнемі шығаратын құрылғы

Стробоскоп немесе стробоскопиялық шам, көбінесе строб деп аталады, – жарық шоқтарын үнемі шығаруға қолданылатын құрылғы. Бұл стробоскоп ретінде пайдаланылатын бірнеше құрылғының бірі. Сөздің шығу тегі ежелгі грек тіліндегі στρόβος, яғни "айналу әрекеті" деген сөзден басталады. Кәдімгі коммерциялық стробоскоптың энергиясы 10-ден 150 джоульге дейін, ал шығарылу уақыты бірнеше миллисекундты құрайды, нәтижесінде көбінесе бірнеше киловаттты жарық қуаты пайда болады. Ірі стробоскоптарды "үздіксіз" режимде қолдануға болады, бұл өте күшті жарық беруге мүмкіндік береді. Жарық көзі әдетте ксенон флэш-лампасы немесе флэш-түтік болып табылады, оның күрделі спектрі және түс температурасы шамамен 5600 кельвинге тең. Түрлі түсті жарық алу үшін түрлі-түсті фильтрлер қолданылуы мүмкін.

Флэш-түтіктердің ғылыми түсіндірмесі

Строб шамдары әдетте конденсатордан энергиямен қамтамасыз етілетін флэш-түтіктерді қолданады, бұл энергияны аккумуляторға ұқсас сақтау құрылғысы, бірақ энергияны әлдеқайда тез зарядтауға және босатуға қабілетті. Конденсаторды негізге алған стробода конденсатор шамамен 300 В-қа дейін зарядталады. Конденсатор зарядталғаннан кейін, жарқырауды іске қосу үшін аз мөлшерде қуат триггерлік трансформаторға, жоғары айналым қатынасы бар шағын трансформаторға бағытталады. Бұл флэш түтікте ксенон газын иондау үшін қажетті әлсіз, бірақ жоғары кернеуді тудырады. Түтіктің ішінде конденсатордың энергиясын жылдам босатуға мүмкіндік беретін, конденсатордың өту жолы ретінде қызмет ететін доға жасалады. Конденсатордың энергиясы ксенон газын тез қыздырып, өте жарық плазмалық разрядты жасайды, ол жарқырау ретінде көрінеді. Конденсаторды сақтау құрылғысы жоқ строболатор, оны іске қосқаннан кейін, түтік арқылы желілік кернеуді жай ғана босатады. Бұл типті строб жарық беруді қажет етпейді және жылдам жарқырау жиілігін қамтамасыз етеді, бірақ ұзақ уақыт бойы қуаттандырылса, флэш түтігінің қызмет ету мерзімін күрт қысқартады. Мұндай стробтарға ток шектегіш қажет, әйтпесе флэш түтік электр энергиясы көзінен жоғары ток тартуға тырысады, бұл электрлік автоматтарды іске қосуға немесе электрмен жабдықтау желісінде кернеудің төмендеуіне әкелуі мүмкін. Бір жарқыраудың ұзақтығы қолданылатын стробтың түріне және оның параметрлеріне байланысты. Студиялық жарықтандыруға арналған стробтар көбінесе қуат деңгейлерінің диапазонын ұсынады. Белгілі бір строб үшін жарық шығарудың жоғары деңгейі жарқыраудың ұзаққа созылуына сәйкес келеді. Мысалы, Flashpoint Rapid 1200 HSS Monolight ең жоғары қуат деңгейінде 5,6 мс (1/180 сек) немесе ең төменгі қуат деңгейінде 68 мкс (1/14,814 сек) жарқырау ұзақтығына ие. Саудада одан да қысқа жарқырау ұзақтығы бар стробтар бар, кейбіреулері 1 мкс-тан аз жарқырау ұзақтығын ұсынады. Мысалы, Prism Science Works компаниясының SPOT стробы 0,5 мкс шамасында жарқырау ұзақтығын қамтамасыз етеді. Кейбір стробтар тіпті үздіксіз жұмыс режимін ұсынады, онда доға сақталады, өте жоғары қарқынды жарық береді, бірақ әдетте флэш түтігінің қызып кетуіне және бұзылуына жол бермеу үшін қысқа мерзімге ғана.

Strobe lights usually use flashtubes with energy supplied from a capacitor, an energy storage device much like a battery, but capable of charging and releasing energy much faster. In a capacitor based strobe, the capacitor is charged up to around 300 V. Once the capacitor has been charged, to trigger the flash a small amount of power is diverted into a trigger transformer, a small transformer with a high turns ratio. This generates the weak but high voltage spike required to ionize the xenon gas in a flash tube. An arc is created inside the tube, which acts as a path for the capacitor to discharge through, allowing the capacitor to quickly release its energy into the arc. The capacitor's energy rapidly heats the xenon gas, creating an extremely bright plasma discharge, which is seen as a flash. A strobe without a capacitor storage device simply discharges mains voltages across the tube once it's fired. This type of strobe requires no charging time and allows for much quicker flash rates, but drastically reduces the lifetime of the flash tube if powered for significant periods of time. Such strobes require a form of current limiting, without which the flash tube would attempt to draw high currents from the electricity source, potentially tripping electrical breakers or causing voltage drops in the power supply line. The duration of a single flash depends on the particular strobe being used and its settings. Strobes for studio lighting often have a range of power settings. For a given strobe, higher light output corresponds to a longer flash duration. For example, the Flashpoint Rapid 1200 HSS Monolight has a flash duration as long as 5.6 ms (1/180 sec) at its highest output setting, or as short as 68 μs (1/14,814 sec) at its lowest output setting. Strobes with significantly shorter flash durations are commercially available, some with flash durations less than 1 μs. For example, the SPOT strobe by Prism Science Works provides a flash duration of order 0.5 μs

Some strobes even offer continuous mode of operation whereby the arc is sustained, providing extremely high intensity light, but usually only for small amounts of time to prevent overheating and eventual breakage of the flash tube.

Шөберектер

Строб-маяк – әртүрлі салаларда назар аудару құрылғысы ретінде қолданылатын, мүмкін болатын қауіптер туралы ескерту үшін немесе потенциалды клиенттерді тарту үшін қолданылатын жылтылдайтын электр шам. Строб-маяктар айналмалы маяктарға ұқсас, бірақ энергияны тиімдірек пайдаланады, қозғалмалы бөліктері болмағандықтан сенімдірек және бұзылуға бейім емес. Газды строб-маяктарға ксенон шамы мен галогенді түрлері жатады. Газды строб-маяктар линзамен қоршалған газға толы түтікшені құрайды. Электр тогы қосылғанда, түтік жарқырап, линза арқылы күшейтіліп, 360 градусқа дейін жарық шығарады. Жарықтың қарқындылығы берілген электр қуатына байланысты. Бұл линзалар әртүрлі түстерде келеді, көбінесе мөлдір, сары, қызыл, көк және жасыл түстерде. Линзаның түсі жарықтың қарқындылығына әсер етеді. Жарықдиодты (LED) строб-маяктар негізден, жарықдиодтан немесе жарықдиодтар тобынан және қақпақтан тұрады. Негізде қатты күйдегі жылтырау контроллері орналасқан, ол жарықдиодты маяқтың әртүрлі жылтырау үлгілерінде жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Строб шамдары көбінесе ұшақтардың және теледидар мен радио мұнаралары сияқты биік тұрған стационарлық объектілердің соқтығысуға қарсы жарықтандыруында қолданылады. Басқа қолданыс орындарына сигнализация жүйелері, жедел жәрдем көліктерінің жарықтандыруы, театр жарықтандыруы (әсіресе найзағайды имитациялау үшін) және ұшақтардың соқтығысудан сақтануына арналған жарықтар жатады. Олар заң қорғау және басқа да жедел жәрдем көліктерінде әлі де кеңінен қолданылады, бірақ бұл салаларда олар LED технологиясымен бірте-бірте алмастырылуда, өйткені олардың өзі бұрын галогенді жарықтандыруды ығыстырған еді. Стробтар су астындағы жүзушілер үшін төтенше жағдайларда сигнал беру құрылғысы ретінде қолданылады.

Стробоскопиялық әсер

Секунд сайын жүздеген рет жыпылықтайтын арнайы калибрленген стробоскоптық шамдар өнеркәсіпте айналмалы және басқа да үнемі қайталамалы жұмыс істейтін механизмдердің қозғалысын тоқтату сыңайын тудыру және айналу жылдамдықтарын немесе цикл уақытын өлшеу немесе реттеу үшін қолданылады. Бұл тоқтату тек көзге көрінетін болғандықтан, айналатын дененің белгіленген нүктесі стробоскоптың жыпылықтау жиілігіне байланысты артқа немесе алға жылжиған немесе қозғалмайтын сияқты көрінеді. Егер шамның жыпылықтауы айналу периодына тең болса (немесе оның еселігі, яғни 2*π*n/ω, мұнда n – бүтін сан, ω – бұрыштық жиілік), белгіленген нүкте қозғалмайтын болып көрінеді. Жыпылықтау жиілігінің бүтін сан емес мәні болса, белгі алға немесе артқа жылжиған сияқты көрінеді, мысалы, жыпылықтау жиілігінің сәл өсуі нүктенің артқа жылжиғандай көрінуіне себеп болады. Стробоскоптық шамдарды жиі пайдаланатындардың бірі – автомобиль қозғалтқышының тиімділігін белгілі бір айналу периодында оңтайландыру үшін, шамды қозғалтқыштың бас осіндегі маховикке орналастырады. Мұндай тұтану уақытын реттеуге арналған шам құралы – уақыт шамдары деп аталады. Стробоскоптық жарықтандыру дауыс жолдарының қозғалысын әңгіме кезінде баяулатып көру үшін де қолданылған, бұл процедура видеостробоскопия деп аталады.

Басқа

Строб-жарықтар көбінесе түнгі клубтар мен рейвтерде қозғалысты баяулатқандай сезім тудыру үшін қолданылады, сондай-ақ арнайы эффекттер немесе ойын-сауық мақсатында үйде де қолдануға болады.

Тарих

Стробтық жарықтандырудың тарихы 1931 жылға дейін жетеді, ол кезде Харольд Юджин "Док" Эджертон қозғалыстағы объектілерді зерттеу үшін жақсартылған стробоскоп жасау мақсатымен шамды қолданды, нәтижесінде ұшып бара жатқан оқтар сияқты объектілердің керемет суреттері түсірілді. EG&G [қазір URS бөлімшесі] 1947 жылы Гарольд Э. Эджертон, Кеннет Дж. Гермешаузен және Герберт Э. Гриерлер құрған, алғашқыда Edgerton, Germeshausen and Grier, Inc. деп аталған және бүгінде олардың әріптерімен танылады. 1931 жылы Эджертон мен Гермешаузен жоғары жылдамдықты фотосуреттеу және стробоскопиялық техниканы, сондай-ақ олардың қолданылуын зерттеу үшін серіктестік құрды. Гриер 1934 жылы оларға қосылды, ал 1947 жылы EG&G компаниясы тіркелді. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде үкіметтің Манхэттен жобасы Эджертонның атомдық жарылыстарды суретке түсіруге қатысты жаңалықтарын пайдаланды; содан кейін компанияның Атомдық Энергия Комиссиясын қару-жарақ зерттеу және әзірлеу ісінде қолдауы табиғи эволюция болды. Комиссия үшін атқарылған бұл жұмыс Компанияның қазіргі технологиялық базасының тарихи негізін қалады. Іштен иницияланатын Strobotrons (жарық шығаруды оңтайландырылған тиратрондар), сондай-ақ CRT типті, тормен басқарылатын, жылдам фосфорлы вакуумдық стробоскопиялық жарық көздері қол жетімді болды. Строб жарығы 1960 жылдары клубтарда ЛСД-нің әсерін қайта жаңғырту және күшейту үшін танымал болды. Кен Кизи өзінің Acid Tests кезінде Grateful Dead музыкасымен үйлестіре отырып, строб жарықтандыруын қолданды. 1966 жылдың басында Энди Уорхолдың жарық инженері Дэнни Уильямс 1966 жылғы Exploding Plastic Inevitable шоуларында бірнеше стробоскоптарды, слайдтарды және фильмдерді бір уақытта сахнада көрсетуді алғаш рет енгізді, ал Билл Грэмнің сұрауымен Уильямс Fillmore West-те пайдалануға арналған күшейтілген стробоскоптық жарық шоуын жасады.

Фехнер түсі

Стробоскоптық жарықтың жылдам жыпылықтауы ақ жарықтың түстің реңіне боялған сияқты көрінуіне себеп болуы мүмкін, бұл құбылыс Фехнер түсі деп аталады. Белгілі бір шектеулерде, көрінетін түс жыпылықтау жиілігі арқылы бақылана алады. Тиімді стимул жиілігі 3 Гц-тен басталады және оңтайлы жиілік шамамен 4–6 Гц құрайды. Бұл түстер – бақылаушының санасында туындайтын көрініс, нақты түс емес. Бенхамның айналмалы дискісі осы әсерді көрсетеді.

Қамаулар

Кейде күлдіреуші жарықтар құрысуды тудыруы мүмкін. Жарыққа сезімтал эпилепсияның бірнеше жағдайы тіркелді. Қоғамға сатылатын көптеген күлдіреуші жарықтардың ішкі осцилляторлары зауыттық деңгейде шамамен 10–12 Гц (секундына 10–12 рет жыпылықтау) жиілігімен шектеледі, бірақ сыртқы түрде қосылатын күлдіреуші жарықтар мүмкіндігінше жиі жыпылықтайды. Зерттеулер көрсеткендей, күлдіреу әсеріне бейім адамдардың көпшілігі 15 Гц-тан 70 Гц-қа дейін сирек болса да, белгілерді сезіне алады. Басқа зерттеулер 15 Гц жиілігінде 90 секундтан астам уақыт бойы күлдіреуші жарыққа үнемі қарауда эпилепсиялық белгілердің пайда болатынын көрсетті. Мектептерде, ауруханаларда, стадиондарда және т.б. көптеген өрт сигнализациясы 1 Гц жиілігімен жыпылықтайды.