Studio flitsers

 

.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
 
 
 
Zelfbouw
 
 
 
 
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
   
 
 
 
 
 
 
 
.
 

 

 

Studio flitsers zijn veel krachtiger dan de traditionele camera flitsers.
Ze worden dan ook rechtstreeks vanuit het lichtnet gevoed.
Het vermogen van de studio flitsers is regelbaar tussen een minimum waarde en vol vermogen.
Studio flitsers hebben ook meestal een (halogeen) pilootlamp.
Het vermogen van de pilot lamp is ook regelbaar, de piloot lamp laat toe om een inschatting te maken van de belichting en schaduwen,en vereenvoudigd het focuseren van de camera.

De flitsbuis

De studio flitser werkt analoog als camera flitser
Omdat de flitsbuis van een studio flitser een veel hogere energie moet verwerken zal hij ook groter en van een steviger constructie zijn.
De flitsbuis is cirkelvormig met een diameter van een 6-tal cm.
Rond de flitsbuis is over de volle lengte een ontsteek-electrode gewikkeld, dit om de buis bij een zo laag mogelijke condensator spanning te laten ontsteken.(zie verder)
Net zoals bij de camera flitser is de flitsbuis ook hier gevuld met Xenon gas.
Op de 2 electroden aan beide zijden van de flitsbuis wordt de + en - spanning van de ontlaad condensator aangebracht.
Sluiten we nu, op de ontsteek electrode een spanning van +/- 5KV aan, dan ontsteekt het Xenongas en vloeit een stroom door de buis, met een lichtflits tot gevolg.
De stroom (lichtflits) duurt net zo lang tot alle lading uit de condensator verdwenen is. Dan dooft de lichtflits en kan de condensator opnieuw opgeladen worden.

De flits-energie

Een van de kenmerken van een studio flitser is zijn hogere flits-energie.
Traditionele studioflitsers hebben een vermogen van 100 tot 1200Ws (Watt-seconden) , zelfs tot 3000Ws
De opgeslagen energie in de ontlaad condensator wordt weergegeven door de formule:

E =1/2. V² .C ...in Joules (J) of Wattseconden (Ws) (1J=1Ws)

Hierin is :
V: de spanning waarop de ontlaad condensator is opgeladen.
C: de capaciteit van de ontlaad condensator in F (Farad)

Een voorbeeld:

Een condensator van 1000µF , opgeladen op een spanning van 450V wordt ontladen door een flitsbuis.
Wat is de afgegeven energie aan de flitsbuis?

E= 0,5 x 450² x 1000 x 10^-6 = 101Ws

Om een flitser met een bepaald vermogen te maken kunnen we ofwel de condensator met een zo groot mogelijke capaciteit gebruiken, of de condensator opladen op een zo hoog mogelijke spanning. Verder zullen we zien dat de flitsduur toeneemt bij grotere condensatoren.
Een korte flitsduur is belangrijk om bewegingsonscherpte te vermijden. Een zo hoog mogelijke condensatorspanning is dan ook de beste optie.

De spanning:
De flitscondensatoren worden meestal opgeladen tot een spanning van 450V (gelijkspanning.)
Wanneer we 220V wisselspanning gelijkrichten kunnen we max. :220 x 1.41= 310V gelijkspanning bekomen.
De hogere spanningen wordt bekomen door een spanningsverdubbelaar toe te passen.

De ontlaad condensator
Condensatoren van 10000µF/600V bestaan wel maar zijn heel duur en volumineus.
Daarom worden meestal meerdere (10-15st) 680µF/600V condenstoren parallel geschakeld.

Flitsduur

 

Hoe korter de flits duurt voor een bepaald vermogen hoe beter de kwaliteit van de flitser.
De flitsduur wordt bepaald door de RxC tijdsconstante van de flitser .
De condensator C, samen met de spanning (V , zie hierboven) bepaalt de flitsenergie, willen we een hoog energie flitser dan zal C dus groot zijn, beter zou het natuurlijk zijn om voor een zo hoog mogelijke spanning op de condensatoren kiezen, maar hier lopen we tegen de specificatie grenzen van de flitsbuis en de kwaliteit (kostprijs) van de condenstoren aan.
Om de flitsduur kort te houden moet dus de inwendige impedantie (R) van zowel de flitsbuis als van de condensatoren zo laag mogelijk zijn.
De condensatoren worden dan ook speciaal voor deze toepasing gebouwd, omdat ze in staat zouden zijn om in de kortst mogelijke tijd hun energie af te geven aan de flitsbuis.

Flitsduur:
We zien dat de flitspuls heel snel zijn maximum vermogen bereikt om nadien exponentieel te ontladen. Op het ogenblik dat de sluiter dicht gaat is de condensator praktisch volledig ontladen.
De flitsduur die door de fabrikanten wordt gegeven in de specificaties, is meestal de" t 0,5" flitstijd .
Dit is de tijd tussen het ogenblik dat de flits 1stop lager dan zijn max. waarde bereikt en het moment dat de flitssterkte daalt onder -1stop van zijn max waarde.
Die tijd ligt afhankelijk van de kwaliteit van de flitsers rond 1ms (1/1000 sec).
Gedurende het verder ontladen van de condensator geeft de flits nog licht en draagt nog enigszins bij tot eventuele bewegingsonscherpte, maar de intensiteit van het licht neemt heel snel af. De volledig flits is zo goed als afgewerkt voor de sluiter dicht gaat.

Delay:
Wanneer de sluiter open gaat duurt het nog 3ms voordat de flitser start.
Na 2.5ms geeft de camera de opdracht om de flitser te starten, die tijd heeft de camera nodig om alle gegevens te verwerken, de draadloze trigger neemt ook nog 0,5ms voor zijn rekening om het gecodeerd signaal van de zender op de hotshoe van de camera te kontroleren en een startpuls af te geven naar de studioflitser.

 

Deze foto werd genomen bij een studioflitser ingesteld op half vermogen.

 

Regelbaar flits vermogen

  • Het flitsvermogen regelen door de condensator spanning te regelen

Uit de formule zien we dat het flitsvermogen van onze studioflitser afhangt van de spanning op de ontlaadcondensator en de capaciteit van de condensator.

Met de capaciteit bepalen we het max. flitsvermogen dat de flitser kan afleveren.
Met de spanning op de condensator kunnen we het vermogen regelen.
Het flitsvermogen verhoogt kwadratisch met de spanning op de condensator.
De hoogste spanning wordt bepaald door max. werkspanning van de condensator. (staat vermeld op de condensator), en de max toegelaten werkspanning van de flitsbuis.
De laagste spanning die we kunnen gebruiken wordt bepaald door minimum ontsteekspanning van de flitsbuis.
Die ligt normaal ergens rond de 120-150V DC

Een voorbeeld:

Onze bovenvermelde 1000µF condensator opgeladen op 450V geeft een flitsenergie van 101Ws

Laden we de condensator met een spanning waarbij de flitsbuis nog net ontsteekt. (120V)

E min= 0.5 x 120² x 1000 x10^-6 = 7,2Ws

Door de spanning tussen 120V en 450V te regelen kunnen we de flits-energie variëren van 7.2 tot 101Ws.

* Eens de condensator opgeladen op een bepaalde spanning , zal die spanning enkel verdwijnen na het ontsteken van de flitsbuis.
Willen we het vermogen van de studioflitser verminderen, dan kunnen we dat, door de laadspanning van de condensator te verminderen.
We zullen na het instellen van het verlaagde vermogen, de flitser wel eerst moeten laten onsteken om hem te ontladen (druk op de testknop).
Na de flits stelt hij zich automatisch in op het gereduceerde vermogen.
Sommige duurdere studioflitsers ontladen (flitsen) automatisch bij het reduceren van het flitsvermogen.
* De oplaadtijd van een studioflitser is 0.5-2.0sec, als de flitser opgeladen is hoor je een "beep" signaal.

Een voorbeeld:

In ons voorbeeld zien we de flitspulsen van een 300W studio flitser. De flitser wordt draadloos vanaf de camera aangestuurd met RF trigger. De oscilloscoop tijdbasis is ingesteld op 2ms/div
De camera heeft een sluitertijd van 1/125sec (=8ms) , 3ms nadat de sluiter open gaat , start de flits, de vertraging wordt veroorzaakt , enerzijds +/-2.5ms door de camera, anderzijds 0.5ms door de trigger.
Er werden 4 foto's genomen bij 4 verschillende flitsvermogens van de studio flitser, de foto's werden nadien met Photoshop op elkaar gelegd.
De flitsduur gemeten op halve sterkte (t 0,5) ligt op is ongeveer 1ms lang (zie ook Outdoor fotografie)
De t 0,5 flitsduur wordt iets langer bij bij laag flitsvermogen.
(Ook bij max flitsvermogen lijkt de t 0.5 tijd langer te worden, maar dit is hoogst waarschijnlijk te wijten aan het vastlopen van de meet-sensor en niet door de studioflitser.)

 

  • Het flitsvermogen regelen door de flitsduur te regelen

Bovenstaande methode om het flitsvermogen te regelen door de condensator spanning te varieren is de meest gebruikte methode.
Er bestaan echter ook (duurdere) studio flitsers die net zoals camera flitsers de tijdsduur van de flits kunnen regelen.
Omdat het vermogen te groot is gaat men de condensators niet kortsluiten zoals bij de oudere camera flitsers gebeurt, maar men onderbreekt de flitsstroom (moderne speedlight flitsers werken ook op dezelfde manier).
Voordeel hiervan is een sneller herladen van de flits omdat de condensatoren niet volledig ontladen worden, anderzijds is ook het afgegeven flitsvermogen constanter, en gaan de flitser batterijen langer mee.

 

Richtgetal

Het richtgetal van een flitser is een maat voor het afgegeven licht van de flitser. Hoe hoger het getal hoe sterker de flitser.

Het richtgetal is het product: van "de afstand tot het voorwerp maal het diafragma" ,wat nodig is om een goede belichting te geven, bij ISO 100, bij een 50mm objectief

Vb : bij een flitser met richtgetal 20 heb je bij flitsen op vol vermogen :
een diafragma van f:20 nodig om op een afstand van 1m, bij ISO 100 een voorwerp goed te belichten, in een normale huiselijke omgeving

Heb je een studio lichtmeter, dan kan je eenvoudig zelf het richtgetal van uw flitser meten. (ISO :100 gemeten op 1m afstand)




Relatie richtgetal vs flits-energie (Ws)

Bij camera flitsers wordt meestal het richtgetal opgegeven, bij studio flitsers: de flits-energie (Ws), soms ook het richtgetal.

De Ws geven het vermogen weer, dat door in de ontlaad condensatoren van de studio flitser kan worden opgeslagen, het richtgetal is een maat voor de lichtintensiteit, gemeten op een afstand van 1m.
Uiteraard zal veel afhangen van de opbouw van de flitser, hoe efficiënt de elektrische energie wordt omgezet in beschikbaar licht.
Hier spelen zowel de verliezen in de flitscondensator (impedantie) , het rendement van de flitsbuis en de reflector (weerkaatsing en openingshoek) een rol.
Om toch een idee te hebben van de relatie tussen beide, hier enkele praktische waarden:

Vermogen Richtgetal
50Ws 18
100 Ws 25
300 Ws 50
600 Ws 78
1000 Ws 98

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Het blokschema van een studioflitser met variabele condensator spanning

De netspanning wordt via een triac schakeling (AC Voltage control) aan een spanningsverdubbelaar toegevoerd.
Na gelijkrichting van de netspanning in de spanningsverdubbelaar wordt de spanning aan de ontlaad condensatoren aangeboden.
Met de triac schakeling kan de spanning op de ontlaad condensatoren geregeld worden. Vandaar gaat de spanning naar de Xenon flitslamp.
De AC voltage control schakeling zorgt er ook voor dat gedurende de flits, de stroomtoevoer wordt afgeschakeld, anders blijft de flitsbuis branden door de stroom die via het net geleverd wordt.

Voor de aansturing van de flitslamp volgen we het trigger circuit , waarmee een optocoupler wordt geactiveerd. Die is nodig om de netscheiding van het circuit dat aangesloten is op de netspanning en de rest van de schakeling te verzekeren. De optocoupler schakelt de thyristor die op zijn beurt stroom door de 5Kv transfo stuurt. Hierdoor ontsteekt de flitsbuis.
De 5Kv transfo verzekert ook de netscheiding tussen het netgedeelte en de sturing dit is nodig omdat de draden van de ontsteek electrode van de flitsbuis aangeraakt kunnen worden.

De reflectie schermen

Op de studioflitser kunnen verschillende reflectieschermen gemonteerd worden. Hiertoe zijn de flitsers uitgerust met een voet (fitting) waarmee het reflectiescherm op de flitser kan gemonteerd worden. Er bestaan een aantal gestandardiseerde fittings , de Bowens fitting is een veel gebruikte.
Mogelijke attributen zijn: paraplu, softbox , honingraat filters, snoot, enz...

Het statief

De studioflitser is gevoelig voor schokken, vooral de halogeen pilootlamp en de flitsbuis kunnen niet al te best schokken absorberen.
Daarom is het belangrijk dat het statief stevig is , zodat het geheel niet gemakkelijk omvalt. Verder kies je best voor een pneumatisch afgeveerd statief zodat het in en uitschuiven van het statief geleidelijk gebeurt,en niet plots in elkaar kan klappen.

De piloot lamp (of instellamp)

In het center van de studioflitser is een (halogeen) pilootlamp gemonteerd.
Bedoeling is de lamp is om vooraf een idee te hebben hoe de belichting met de flits er zal uit zien. Het laat ook toe om de camera beter te laten focuseren.
De lichtsterkte van de pilootlamp wordt samen met flitssterkte geregeld.
Omdat de kleurtemperatuur van de pilootlamp en de flits verschilt is het mogelijk om de pilootlamp automatisch te laten doven op het ogenblik dat de flits werkt.
Het constant in en uitschakelen van de pilootlamp is echter niet erg bevorderlijk voor de levensduur van de lamp.
Het vermogen van de pilootlamp ligt ergens tussen 50-150W. De kleurtemperatuur ligt tussen 3000°K en 5500°K afhankelijk van het type lamp.

Koeling

Omdat bij het opladen van de condensatoren, in het elektronisch circuit en ook door de flitsbuis , nogal wat vermogen wordt gediscipeerd , zijn de meeste studioflitsen uitgerust met een interne ventilator die de koeling moet verzorgen.

Veiligheid

Maak zelf geen studioflitser open!
Niet alleen staat het inwendige circuit van de studioflitser onder netspanning, de spanning die op de condensatoren blijft, na het afschakelen van het net, is voldoende om een olifant te doden.
Als je die spanning aanraakt, zelfs dagen na het laatste gebruik van de flitser, is de kans heel groot dat je dit niet overleeft.
Een uitgebreide rubriek tav veiligheid van flitsers vind je hier

 

© Beertje 30-12-2011