KR100228218B1 - High brightness light source forming device and method thereof - Google Patents

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Abstract

용접 및 가공 등의 공정에서 발생하는 각종 물리적 현상을 고속 촬영장치 등을 이용하여 기록하고자 할 때 소요되는 적절한 휘도를 얻기 위한 고휘도 광원 형성장치 및 그 광원 형성방법에 관한 것으로, 교류 입력 전압을 정류, 평활하기 위한 1차 정류브리지(10)와, 1차 정류브리지(10)에 의해 변환된 직류전압을 PWM 제어방식의 인버터 콘트롤 회로(90)의 제어조건에 따라 구형파 교류를 발생하기 위한 인버터(20)와, 2차 교류전압으로 변환하기 위한 트랜스포머(30)와, 다시 정류, 평활하기 위한 2차 정류브리지(40) 및 리액터(50)와, 이 리액터(50)에 연결되어 아크를 발생하는 제논램프(70)로 구성되어 있기 때문에, 용접 및 가공 기타의 공정에서 발생하는 각종 물리적 현상, 예를들면 용융현상, 발열현상, 순간변형, 이동현상 등을 고속촬영장치 등을 이용하여 기록하고자 할 때 소요되는 적절한 휘도를 얻기 위한 고휘도 광원이 얻어진다.The present invention relates to a high-brightness light source forming apparatus and a method for forming the light source for acquiring the appropriate luminance required when recording various physical phenomena generated in a process such as welding and processing by using a high speed photographing apparatus. Inverter 20 for generating square wave alternating current by the primary rectifying bridge 10 for smoothing and the DC voltage converted by the primary rectifying bridge 10 according to the control conditions of the inverter control circuit 90 of the PWM control method. ), A transformer 30 for converting to a secondary AC voltage, a secondary rectifying bridge 40 and a reactor 50 for rectifying and smoothing again, and a xenon connected to the reactor 50 to generate an arc Since it is composed of a lamp 70, various physical phenomena generated in welding and processing and other processes, such as melting, heat generation, instantaneous deformation, movement, etc. This high-intensity light source for obtaining a suitable brightness required when you want to be obtained.

Description

고휘도 광원 형성장치 및 그 광원 형성방법High brightness light source forming apparatus and method for forming the light source

본 발명은 고휘도 광원 형성장치 및 그 광원 형성방법에 관한 것으로서, 특히 용접 및 가공 등의 공정에서 발생하는 각종 물리적 현상을 고속 촬영장치 등을 이용하여 기록하고자 할 때 소요되는 적절한 휘도를 얻기 위한 고휘도 광원 형성장치 및 그 광원 형성방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high brightness light source forming apparatus and a light source forming method thereof, and particularly, to a high brightness light source for obtaining proper luminance required when recording various physical phenomena generated in a process such as welding and processing by using a high speed photographing apparatus. A forming apparatus and a light source forming method thereof.

일반적으로 고속 카메라, 이미지 프로세서 등과 같은 고속 기록장치를 이용하여 각종 물리적 현상들을 기록하고자 할 때, 현상기록의 색재현 및 기록의 정도를 높이기 위하여 광원장치는 매우 높은 밝기의 백색광을 얻을 수 있어야 하고, 최소한의 깜박거림도 배제할 수 있어야 하며, 조도의 변화가 없이 안정된 광을 얻을 수 있어야 한다.In general, when recording various physical phenomena using a high speed recording device such as a high speed camera or an image processor, the light source device should be able to obtain very high brightness white light in order to improve the color reproduction and recording degree of the development recording. Minimal flicker should be avoided and stable light should be obtained without any change in illuminance.

이러한 고휘도 광을 얻는 방법으로서 종래에는 수은등이나 나트륨등, 할로겐램프 등을 사용하는 데 촬영용으로 쓰이는 필름의 색밸런스와 관계하여 백색광 계열인 색온도 3,200K 또는 5,500K를 얻을 수 있어야 한다.As a method of obtaining such a high brightness light, a color temperature of 3,200K or 5,500K, which is a white light series, should be obtained in relation to the color balance of a film used for photographing a mercury lamp, a sodium lamp, a halogen lamp, and the like.

그러나 수은등이나 나트륨등은 이러한 색온도 영역을 크게 벗어나 촬영용으로 쓰일 때 색재현이 불가능하여 별도의 특수 광학 필터를 사용하는 경우도 있으나 실용상 많은 문제점이 있기 때문에 필터의 사용은 거의 기피되고 있는 실정이다.However, mercury lamps and sodium lamps are not easily reproduced when they are used for photographing beyond the color temperature range, and thus, a special optical filter may be used. However, the use of filters is almost avoided because of practical problems.

상기 수은등의 광학적 스펙트럼은 색온도 6,000K 이상 그리고 500㎚ 이하의 짧은 파장이 주를 이루는 빛이기 때문에 이 광원을 사용하면 청색계통이 특히 강조되어 원래의 색을 나타낼 수 없다.Since the optical spectrum of the mercury lamp is light mainly composed of a color wavelength of 6,000K or more and a short wavelength of 500 nm or less, the blue system is particularly emphasized when the light source is used, so that the original color cannot be represented.

한편 나트륨등의 출력 파장은 590㎚의 거의 단색광으로 황색계열의 빛만을 나타내므로서 470㎚~700㎚의 폭넓은 색의 재현은 불가능하다.On the other hand, the output wavelength of sodium lamp is almost monochromatic light of 590 nm, showing only yellow-based light, so that it is impossible to reproduce a wide color of 470 nm to 700 nm.

이러한 광원에 비하여 아크등이나 제논 아크등은 짧은 파장영역이 다소 강조되기는 하지만 대단히 넓은 영역의 파장을 발생하기 때문에 자연광에 버금가는 빛으로서 사용범위가 넓다.Compared to these light sources, arc lamps and xenon arc lamps have a short wavelength region, but because they generate very wide wavelengths, they have a wide range of use as natural light.

통상의 아크광원에는 다이리스터 제어형 전원장치를 채택하여 광원을 점등시키고 있는 바, 비교적 속도가 늦은 경우에는 문제점이 없으나 1,000f/s 이상의 고속촬영인 경우에는 조명의 깜박거림 현상이 발생하여 기록현상 관측시 영사 화면상에 그대로 재현되어 기록의 품질을 크게 저하시킨다.The normal arc light source uses a thyristor-controlled power supply to turn on the light source, so there is no problem when the speed is relatively slow. However, when shooting at a high speed of 1,000 f / s or higher, light flickering occurs and the recording phenomenon is observed. The picture is reproduced on the screen as it is, greatly reducing the quality of the recording.

고속촬영이나 고속관찰 기록시 조명은 1,000W이상 수 1,000W의 광원을 필요로 하게 되는 데 보통 카메라의 촬영일 경우 셔터 스피드를 1/125초로 가정하면 고속촬영일 경우 통상 1초당 500장, 가능하게는 125,000장 이상의 기록을 하게 되므로 매우 높은 휘도의 광원이 필요하며, 또한 전력의 공급은 0~100% 까지 리플[ripple 또는 脈流 : 교류 기본파에 겹친 고조파(高調波) 성분]이 없이 무단변화하여야 한다.In high-speed shooting or high-speed observation recording, lighting requires a light source of 1,000W or more and 1,000W. Normally, when shooting with a camera, the shutter speed is assumed to be 1/125 sec. Since more than 125,000 records are required, a very high brightness light source is required, and the power supply is varied from 0 to 100% without any ripple (ripple or harmonic content superimposed on the AC fundamental wave). shall.

지금까지 광원장치의 경우 전원리플을 완전히 제거할 수 없어 고속촬영시 조명용으로 사용할 경우 리플이 함유된 구간에서는 과다노출이 되며, 리플이 없는 구간에서는 노출부족 등의 현상으로 매기록 순간마다 이러한 광원의 변동에 따른 촬영속도와의 동기가 일정치 않으므로 연속적인 발광에 의한 노출변화를 배제할 수 없어 고속촬영 기록의 해상도가 크게 저하되며 경우에 따라서는 형상재현이 불가한 결과를 초래하게 된다.Until now, since the power source ripple cannot be completely removed, when used for lighting during high-speed shooting, overexposure is performed in the section containing ripple. Since the synchronization with the shooting speed due to the fluctuation is not constant, the change of exposure due to continuous light emission cannot be excluded, and the resolution of the high-speed shooting recording is greatly reduced, and in some cases, the shape reproduction is impossible.

수 1,000W의 광을 얻으려면 24V용 전구로 가정할 때 50~100A의 용량을 필요로 하며, 마찬가지로 40~200A의 전원용량이 필요하게 되며, 전력은 0~최대까지 리플이 없이 무단변화 하여야 하는 문제점이 있으며 조도변화를 "0"으로 하기 위해서는 광원(전원)의 변동을 "0"으로 하는 것이 지금까지의 적용 기술이었으며, 1,000W이하에서는 이러한 기술을 그대로 적용하였으나, 조도변화를 "0"으로 하기 위한 광원(전원)의 변동을 "0"으로 하기는 사실상 불가능하며 또한 1,000W 이상에서는 연속발광이 더욱 어렵다는 문제가 있다.To obtain a few thousand watts of light, it is required to have a capacity of 50 ~ 100A, assuming a 24V bulb, similarly need a power capacity of 40 ~ 200A, power must be changed without ripple up to 0 ~ maximum There is a problem, and in order to change the illuminance change to "0", changing the light source (power supply) to "0" has been applied so far. It is virtually impossible to set the variation of the light source (power source) to "0" and there is a problem that continuous light emission is more difficult at 1,000 W or more.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 종래 광원장치에서 야기되는 각종 문제점들을 해결하고자 발명한 것으로, 전력제어의 고속형 파워소자를 채택한 인버터 제어형 전원장치를 사용하여 조도의 변화를 "0"으로 하기 위한 광원 리플을 "0"으로 하는 종래의 기술을 피하고, 광원의 리플을 "0"으로 하지 않고 매초 기록수에 최소 2배 이상의 리플을 인위적으로 제공하여 기록수의 매순간마다 최소 2개 이상의 동일한 크기의 광 출력펄스를 제공하도록 하여 고속현상 기록상의 필름면에 조사되는 조도변화를 최소화할 수 있으며, 매우 안정된 광을 제공하여 1,000f/s 이상의 고속 촬영시에도 깜박거림이나 조도의 변화가 없도록 하며, 제논램프를 광원으로 사용하여 매우 높은 밝기의 백색광을 발생하도록 함으로써 폭넓은 색온도 영역을 갖게 하여 색재현을 가능케 할 수 있는 고휘도 광원 형성장치 및 그 광원 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve various problems caused in the conventional light source device in view of the above situation, and a light source for changing the illuminance to "0" by using an inverter controlled power supply device employing a high speed power device of power control. Avoiding the conventional technique of setting the ripple to "0", and artificially providing at least twice as much ripple to the number of recordings per second without making the ripple of the light source to "0", at least two or more equally sized lights every minute of the number of recordings. By providing output pulse, it is possible to minimize the change of illuminance irradiated on the film surface of high-speed developing record.It provides very stable light so that there is no flicker or change of illuminance even at high speed shooting over 1,000f / s. Can be used as a light source to generate white light with very high brightness, allowing a wide color temperature range to reproduce colors To provide a high luminance light source forming the light source apparatus and a forming method capable of it is an object.

제1도는 본 발명 고휘도 광원 형성장치를 나타낸 블록도.1 is a block diagram showing a high brightness light source forming apparatus of the present invention.

제2도는 종래 다이리스터 제어형 전원장치의 출력 파형도.2 is an output waveform diagram of a conventional thyristor-controlled power supply.

제3도는 본 발명에 따른 인버터 제어형 전원장치의 출력 파형도.3 is an output waveform diagram of an inverter controlled power supply according to the present invention.

제4도는 종래 다이리스터 제어형 전원장치의 출력 사이클 분포도.4 is an output cycle distribution diagram of a conventional thyristor-controlled power supply.

제5도는 본 발명에 따른 인버터 제어형 전원장치의 출력 사이클 분포도.5 is an output cycle distribution diagram of the inverter-controlled power supply according to the present invention.

제6(a)(b)도는 종래 광원 형성장치에 의하여 형성된 광을 촬영한 사진.6 (a) and (b) are photographs taken of light formed by a conventional light source forming apparatus.

제7도는 본 발명 광원 형성장치에 의하여 형성된 광을 촬영한 사진이다.7 is a photograph of the light formed by the light source forming apparatus of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 1차 정류 브리지 2 : 인버터1: primary rectification bridge 2: inverter

3 : 트랜스포머 4 : 2차 정류 브리지3: transformer 4: secondary rectification bridge

5 : 리액터 6 : 점화장치5: reactor 6: ignition

7 : 제논램프 8 : 마그네틱 렌즈7: xenon lamp 8: magnetic lens

9 : 인버터 콘트롤 회로 100 : 피드백 제어센서9: Inverter Control Circuit 100: Feedback Control Sensor

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 고휘도 광원 형성장치는 교류 입력전압을 정류, 평활하는 1차 정류브리지(1)에 캐패시터를 통해 1차 정류브리지(1)에 의해 변환된 직류전압을 입력하여 PWM 제어방식의 인버터 콘트롤 회로(9)의 제어조건에 따라 제어기의 제어로 구형파 교류를 발생시키는 인버터(2)를 연결하고, 상기 인버터(2)에다 입력되는 1차 교류전압을 2차 교류전압으로 변환하는 트랜스포머(3)를 연결함과 더불어 제어기를 통해 상기 인버터 콘트롤 회로(9)를 연결하며, 상기 인버터(2)에 인버터(2)의 출력을 정류하는 2차 정류브리지(4)를 통해 2차 정류브리지(4)의 출력을 평활하는 리액터(5)를 연결하고, 상기 리액터(5)에다 아크를 발생하는 제논램프(7)를 연결함과 더불어 상기 제논램프(7)의 초기 아크발생을 용이하게 하기 위한 고전압 회로구성의 점화장치(6)를 연결하며, 상기 제논램프(7)의 일측에 음극 전자방출을 유도하기 위한 마그네트 렌즈(8)를 연결함과 더불어 타측에는 아크 안정시 제논램프(7)에 흐르는 전류에 따라 일정 출력을 얻게 하여 아크안정을 지속시키기 위한 피드백 신호원인 피드백 제어센서(100)를 연결하고, 상기 인버터 콘트롤 회로(9)에다 상기 2차 정류브리지(4)와 피드백 제어센서(100)를 연결하여 구성된 것을 특징으로 한다.The high brightness light source forming apparatus of the present invention for achieving the above object inputs a DC voltage converted by the primary rectifying bridge 1 through a capacitor to a primary rectifying bridge 1 rectifying and smoothing an AC input voltage and PWM. Inverter 2 for generating square wave alternating current under the control of the controller according to the control condition of the inverter control circuit 9 of the control method and converting the primary AC voltage input to the inverter 2 into the secondary AC voltage To the transformer 3 and to the inverter control circuit 9 through a controller, and to the inverter 2 through a secondary rectifying bridge 4 to rectify the output of the inverter 2. A reactor 5 for smoothing the output of the rectifying bridge 4 is connected, and an xenon lamp 7 for generating an arc is connected to the reactor 5, and an initial arc generation of the xenon lamp 7 can be easily performed. Of high voltage circuit The ignition device 6 is connected, and a magnet lens 8 for inducing cathode electron emission is connected to one side of the xenon lamp 7, and on the other side according to the current flowing in the xenon lamp 7 during arc stabilization. By connecting a feedback control sensor 100 which is a feedback signal source for sustaining arc stability by obtaining a constant output, and connecting the secondary rectifying bridge 4 and the feedback control sensor 100 to the inverter control circuit 9 Characterized in that configured.

또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 고휘도 광원 형성방법은 용접, 가공 등 기타의 공정에서 발생하는 각종 물리적 현상을 고속 촬영장치 등을 이용하여 기록하고자 할 때 소용되는 광원 형성방법에 있어서, 교류 입력전원을 1차 정류브리지(1)로 에 의해 정류, 평활하는 공정과; 변환된 직류전압을 PWM 제어방식의 인버터 콘트롤회로(90)의 제어조건에 따라 제어기의 제어로 인버터(2)에 의해 구형파 교류를 발생시켜 트랜스포머(3)에 급전하여 2차 교류전압으로 변환하는 공정과; 변환된 상기 교류전압을 2차 정류브리지(4)와 리액터(5)로 정류, 평활하는 공정 및; 상기 정류, 평활한 전압을 제논램프(7)에 공급하여 아크를 발생시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the high brightness light source forming method of the present invention for achieving the above object is a method for forming a light source used when recording various physical phenomena generated in other processes such as welding, processing, etc. using a high-speed imaging device, AC input power Rectifying and smoothing by the primary rectifying bridge 1; A process of converting the converted DC voltage into a secondary AC voltage by feeding the transformer 3 by generating square wave AC by the inverter 2 under the control of the controller according to the control condition of the inverter control circuit 90 of the PWM control method. and; Rectifying and smoothing the converted AC voltage to a secondary rectifying bridge (4) and a reactor (5); The rectified and smooth voltage is supplied to the xenon lamp 7 to generate an arc.

상기 본 발명 고휘도 광원 형성방법에서 상기 트랜스포머(3)에서 변환되는 2차 교류전압은 최대 촬영기록시 하나의 화면에 적어도 2개 이상의 광펄스를 부가할 수 있는 제어주파수를 가지며, 상기 제논램프(7)의 초기 아크발생은 점화장치(6)의 고전압을 이용한다. 또 상기 제논램프(7)에서 발생된 아크는 피드백 제어센서(100)에 의해 검출되는 신호로서 전류의 안정을 꾀하여 아크의 안정을 지속시켜 주며, 상기 제논램프(7)는 마그네트 렌즈(8)에 의하여 음극전자 방출이 유도되는 것이 바람직하다.In the method of forming the high brightness light source of the present invention, the secondary AC voltage converted by the transformer 3 has a control frequency capable of adding at least two or more optical pulses to one screen of the maximum photographing proxy, and the xenon lamp 7 The initial arc generation of) uses the high voltage of the ignition device (6). In addition, the arc generated by the xenon lamp 7 is a signal detected by the feedback control sensor 100 to stabilize the current to maintain the stability of the arc, and the xenon lamp 7 is connected to the magnet lens 8. It is preferable that the emission of the cathode electrons is induced.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명 고휘도 광원 형성장치 및 그 광원 형성방법은 입력 교류전압을 정류 평활하여 인버터 콘트롤 회로(9)에 의해 현재까지 적용되고 있는 고속현상 기록의 속도중 높은 영역인 10,000f/s를 기준할 때 하나의 요소 필드(field)당 최소 2개이상의 광출력 펄스를 줄 수 있도록 충분히 높은 주파수로 제어 및 구형파 교류로 변환한 다음, 트랜스포머(3)에 급전하여 변환된 출력을 2차 정류 평활 하여 매우 안정된 출력전원을 제논램프(7)에 공급하여 아크를 발생시킴으로써 깜박거림이 없이 매우 높은 밝기의 안정된 광을 얻을 수 있다.The high brightness light source forming apparatus and the light source forming method of the present invention configured as described above are rectified and smoothed at an input AC voltage to be 10,000 f / s, which is a high region among the speeds of the high-speed development recording applied to date by the inverter control circuit 9. Is converted to control and square wave alternating current at a sufficiently high frequency so as to give at least two light output pulses per element field, and then the transformer 3 is fed to the secondary to rectify the converted output. By supplying a smooth and very stable output power to the xenon lamp 7 to generate an arc, stable light of very high brightness can be obtained without flickering.

본 발명은 각종 물리적 현상 등을 고속촬영장치 등으로 기록하고자 할 때 적정 촬영조건에 필요한 고휘도 광원 형성장치로서 매우 높은 밝기의 백색광 계열인 색온도 3,200K 또는 5,500K를 얻을 수 있으며, 고속촬영 시나 여하의 경우에도 깜박거림 등의 현상이 없는 매우 안정된 조도를 얻을 수 있는 효과가 있다.The present invention provides a high brightness light source forming apparatus required for proper shooting conditions when recording various physical phenomena with a high speed photographing apparatus, etc., and can obtain a color temperature of 3,200K or 5,500K, which is a very high brightness white light series, Even in this case, there is an effect of obtaining a very stable illuminance without a phenomenon such as flickering.

[실시예]EXAMPLE

이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명 고휘도 광원 형성장치를 나타낸 블록도, 제2도는 종래 다이리스터 제어형 전원장치의 출력파형도, 제3도는 본 발명에 따른 인버터 제어형 전원장치의 출력파형도, 제4도는 종래 다이리스터 제어형 전원장치의 출력 사이클 분포도, 제5도는 본 발명에 따른 인버터 제어형 전원장치의 출력 사이클 분포도이다.1 is a block diagram showing a high brightness light source forming apparatus of the present invention, FIG. 2 is an output waveform diagram of a conventional die Lister controlled power supply, and FIG. 3 is an output waveform diagram of an inverter controlled power supply according to the present invention. Output Cycle Distribution Diagram of Controlled Power Supply, FIG. 5 is an output cycle distribution diagram of the Inverter Controlled Power Supply according to the present invention.

제1도에 도시한 바와 같이 본 발명은 교류 입력 전압을 정류, 평활하기 위한 1차 정류브리지(1)와, 1차 정류브리지(1)에 의해 변환된 직류전압을 PWM 제어방식의 인버터 콘트롤 회로(9)의 제어조건에 따라 제어기의 제어로 구형파 교류를 발생하기 위한 인버터(2)와, 2차 교류전압으로 변환하기 위한 트랜스포머(3)와, 다시 정류 평활하기 위한 2차 정류브리지(4) 및 리액터(5)와, 이 리액터(5)에 연결되어 아크를 발생하는 제논램프(7)로 기본 구성된다.As shown in FIG. 1, the present invention uses the primary control rectification bridge (1) for rectifying and smoothing the AC input voltage and the direct current voltage converted by the primary rectification bridge (1). Inverter 2 for generating square wave alternating current, transformer 3 for converting into secondary AC voltage, and secondary rectifying bridge 4 for rectifying smoothing under control of the controller according to (9). And a xenon lamp 7 connected to the reactor 5 and generating an arc.

상기 리액터(5)에는 제논램프(7)의 초기 아크발생을 용이하게 하기 위한 고전압 회로구성의 점화장치(6)를 구비하고 있으며, 상기 제논램프(7)의 일측에는 음극 전자방출을 유도하기 위한 마그네트 렌즈(8)가 접속 연결되어 있고, 상기 제논 램프(7)의 타측에는 아크 안정시 제논램프(7)에 흐르는 전류에 따라 일정 출력을 얻게 하여 아크안정을 지속시키기 위한 피드백 신호원인 홀센서 소자로 구성되는 피드백 제어센서(100)가 부가 설치되어 있다.The reactor 5 includes an ignition device 6 having a high voltage circuit configuration for facilitating the initial arc generation of the xenon lamp 7, and on one side of the xenon lamp 7 for inducing cathode electron emission. The magnet lens 8 is connected and connected, and the other side of the xenon lamp 7 is a Hall sensor element which is a feedback signal source for sustaining arc stability by obtaining a constant output according to the current flowing in the xenon lamp 7 during arc stabilization. The feedback control sensor 100 is configured to be additionally installed.

이와 같이 구성된 본 발명 고휘도 광원 형성장치의 작용을 설명한다.The operation of the high brightness light source forming apparatus of the present invention configured as described above will be described.

교류전원을 상기 1차 정류브리지(1)에 의해 정류, 평활하고 인버터(2)에서 20㎑ 이상의 구형파 교류를 발생시키도록 인버터 콘트롤 회로(9)에서 PWM 제어하여 트랜스포머(3)에 급전함으로써 상용 교류전원을 매우 높은 주파수의 구형파 교류영역으로 변환하여 준다.AC power is rectified and smoothed by the primary rectifying bridge 1, and the inverter control circuit 9 feeds the transformer 3 by PWM control in order to generate a square wave alternating current of 20 kV or more in the inverter 2. It converts the power supply into the square wave AC region of very high frequency.

상기 트랜스포머(3)에 의한 변환된 전압을 2차 정류브리지(4)와 리액터(5)로서 2차정류, 평활하여 상기 제논램프(7)에 공급함으로써 아크를 발생시킨다.An arc is generated by supplying the converted voltage by the transformer 3 to the xenon lamp 7 by rectifying and smoothing it as the secondary rectifying bridge 4 and the reactor 5.

상기 점화장치(6)는 초기 아크발생을 용이하게 하기 위한 장치로서 소정의 고전압을 발생하며, 상기 마그네트 렌즈(8)는 제논램프(7)의 음극으로 부터의 전자방출을 유도하여 주며, 상기 피드백 제어센서(100)는 아크 방전시 제논램프(7)에 흐르는 전류에 따른 일정신호를 얻게 하여 아크의 안정을 지속시켜 준다.The ignition device 6 is a device for facilitating initial arc generation, and generates a predetermined high voltage. The magnet lens 8 induces electron emission from the cathode of the xenon lamp 7, and the feedback The control sensor 100 obtains a constant signal according to the current flowing in the xenon lamp 7 during arc discharge to maintain the stability of the arc.

아크안정 즉, 안정된 광을 얻으려면 전원의 출력이 0~최대까지 무단 변화하여야 하는 데, 종래 다이리스터 제어방식에서의 전원장치는 리플이 "0"인 DC전원을 만들기가 매우 어렵다.In order to achieve arc stability, that is, stable light, the output of the power supply must be changed from 0 to maximum. However, the power supply device in the conventional thyristor control method is very difficult to make a DC power supply with a ripple of "0".

리플이 함유된 전원을 사용하면 조명광의 밝기가 변하므로 고속 관찰기록의 기록된 상의 밝기가 일정치 않아 영상의 분석이 어렵기 때문에 영상의 밝기를 일정하게 하기 위하여 사진 1프레임(frame) 내에 조사되는 빛 에너지량 즉, 각 프레임당 조사되는 빛의 에너지량(pulse)을 일정하게 되도록 제어한다. 확률적으로 1프레임당 2개 이상의 일정한 펄스를 갖게 하면 영상의 밝기는 거의 변화가 없으며 광펄스 출력이 4개 이상이면 전혀 문제가 없이 영상의 밝기가 일정하게 나타난다.When using a power source containing ripple, the brightness of the illumination light changes, so the brightness of the recorded image of the high-speed observation record is not constant. Therefore, the image is difficult to analyze. The amount of light energy, that is, the amount of energy (pulse) of light irradiated per frame is controlled to be constant. If there are two or more constant pulses per frame, the brightness of the image is almost unchanged. If the light pulse output is 4 or more, the brightness of the image is constant without any problem.

촬영용 광원은 촬영용으로 쓰이는 필름의 색온도 밸런스와 관계하여 표준 백색광 계열인 색온도 3,200K 또는 5,500K를 얻을 수 있어야 한다.The photographing light source should be able to obtain a color temperature of 3,200K or 5,500K, which is a standard white light series, in relation to the color temperature balance of the film used for photographing.

그러나 수은등이나 나트륨등은 이러한 색온도 영역을 크게 벗어나므로 촬영용으로 쓰일때 색재현이 불가능하다. 이러한 광원에 비하여 제논 아크등은 대단히 넓은 영역의 파장을 내기 때문에 자연광에 버금가는 빛으로서 사용범위가 넓다.However, mercury lamps and sodium lamps are greatly out of this color temperature range, so color reproduction is impossible when used for photography. Compared with these light sources, xenon arc lamps have a very wide wavelength, and thus have a wide range of use as light similar to natural light.

따라서 본 발명에서의 광원으로 제논 아크등을 사용하였다. 또한 종래의 다이리스터 제어형 전원장치의 점등시 깜박거림 현상은 교류 입력전원의 주파수 영향에 의한 것으로, 제4도에 나타낸 바와 같이 매 기록 수마다 필름면에 조사되는 광출력 펄스의 크기가 일정치 않다.Therefore, a xenon arc lamp was used as a light source in the present invention. In addition, the flickering phenomenon of the conventional thyristor-controlled power supply is caused by the frequency influence of the AC input power supply, and as shown in FIG. 4, the magnitude of the light output pulse irradiated onto the film surface is not constant for each recording number. .

이를 방지하기 위하여 인버터 제어형 전원장치를 사용함으로써 제5도에 나타낸 바와 같이 매 기록 수마다 필름 면에 조사되는 광출력 펄스의 크기가 일정하며, 또한 한 화면에 광출력 펄스의 수를 최소한 2개 이상이 되도록 스위칭 주파수를 제어하여 매우 안정된 출력을 얻을 수 있도록 하여 조도변화가 없이 고속 현상 기록의 품질을 매우 만족시킬 수 있는 고휘도 광을 얻을 수 있다.In order to prevent this, by using an inverter-controlled power supply, as shown in FIG. 5, the number of light output pulses irradiated onto the film surface is constant for each recording number, and at least two light output pulses are displayed on one screen. By controlling the switching frequency so as to obtain a very stable output, it is possible to obtain a high brightness light that can satisfactorily satisfy the quality of the high-speed developing recording without changing the illuminance.

제6도는 종래의 광원장치에 의하여 형성된 광을 촬영한 사진, 제7도는 본 발명 광원 형성장치에 의하여 형성된 광을 촬영한 사진이다. 제6도의 (a)에서는 불안정한 저휘도에 의하여 어두운 부분이 순간적으로 촬영된 사진이며, (b)는 1프레임당 적정수의 펄스를 가진 경우의 촬영사진이다.FIG. 6 is a photograph photographing light formed by a conventional light source apparatus, and FIG. 7 is photograph photographing light formed by the light source forming apparatus of the present invention. In FIG. 6 (a), the dark part is photographed at the moment due to unstable low brightness, and (b) is the picture taken when there is an appropriate number of pulses per frame.

이와 같이 종래의 광원장치에서는 촬영에 필요로 하는 휘도를 보장받지 못하여 어두운 부분과 정상부분이 교차되어 촬영되는 것이며, 본 발명 장치에 의할 때에는 제7도에 나타낸 바와 같이 어느 부분에서나 고른 휘도를 형성하여 정상적인 각종 물리적인 현상의 분석이 가능하게 되는 효과가 있다.As described above, in the conventional light source device, the brightness required for photographing is not guaranteed, and the dark part and the normal part are photographed alternately, and according to the device of the present invention, even brightness is formed in any part as shown in FIG. Therefore, there is an effect that enables the analysis of various normal physical phenomena.

따라서, 본 발명 고휘도 광원 형성장치 및 그 광원 형성방법은 용접 및 가공 기타의 공정에서 발생하는 각종 물리적 현상, 예를들면 용융현상, 발열현상, 순간변형, 이동현상 등을 고속촬영장치 등을 이용하여 기록하고자 할 때 소요되는 적절한 휘도를 얻기 위한 고휘도 광원이 얻어진다.Therefore, the high brightness light source forming apparatus and the method of forming the light source of the present invention use various high-speed imaging apparatuses for various physical phenomena, such as melting phenomenon, exothermic phenomenon, instantaneous deformation, moving phenomenon, etc., generated in welding and processing processes. A high brightness light source is obtained to obtain the proper brightness required when recording.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 각종 물리적 현상 등을 고속촬영장치 등으로 기록하고자 할 때 적정 촬영조건에 필요한 매우 높은 밝기의 백색광 계열인 색온도 3,200K 또는 5,500K를 얻을 수 있으며, 고속촬영 시나 여하의 경우에도 깜박거림 등의 현상이 없는 매우 안정된 조도를 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, when recording various physical phenomena and the like with a high speed photographing device, a color temperature of 3,200K or 5,500K, which is a very high brightness white light series necessary for proper shooting conditions, can be obtained. Even in this case, there is an effect of obtaining a very stable illuminance without a phenomenon such as flickering.

Claims (4)

교류 입력전압을 정류, 평활하는 1차 정류브리지(1)에 캐패시터를 통해 1차 정류브리지(1)에 의해 변환된 직류전압을 입력하여 PWM 제어방식의 인버터 콘트롤 회로(9)의 제어조건에 따라 제어기의 제어로 구형파 교류를 발생시키는 인버터(2)를 연결하고, 상기 인버터(2)에다 입력되는 1차 교류전압을 2차 교류전압으로 변환하는 트랜스포머(3)를 연결함과 더불어 제어기를 통해 상기 인버터 콘트롤 회로(9)를 연결하며, 상기 인버터(2)에 인버터(2)의 출력을 정류하는 2차 정류브리지(4)를 통해 2차 정류브리지(4)의 출력을 평활하는 리액터(5)를 연결하고, 상기 리액터(5)에다 아크를 발생하는 제논램프(7)를 연결함과 더불어 상기 제논램프(7)의 초기 아크발생을 용이하게 하기 위한 고전압 회로구성의 점화장치(6)를 연결하며, 상기 제논램프(7)의 일측에 음극 전자방출을 유도하기 위한 마그네트 렌즈(8)를 연결함과 더불어 타측에는 아크 안정시 제논램프(7)에 흐르는 전류에 따라 일정 출력을 얻게 하여 아크안정을 지속시키기 위한 피드백 신호원인 피드백 제어센서(100)를 연결하고, 상기 인버터 콘트롤 회로(9)에다 상기 2차 정류브리지(4)와 피드백 제어센서(100)를 연결하여 구성된 것을 특징으로 하는 고휘도 광원 형성장치.In accordance with the control conditions of the inverter control circuit 9 of the PWM control method by inputting the DC voltage converted by the primary rectifying bridge 1 through the capacitor to the primary rectifying bridge 1 rectifying and smoothing the AC input voltage. Connect the inverter 2 for generating square wave alternating current by the control of the controller, and connect the transformer 3 for converting the primary AC voltage input to the inverter 2 into the secondary AC voltage and through the controller. A reactor (5) connecting the inverter control circuit (9) and smoothing the output of the secondary rectifying bridge (4) through the secondary rectifying bridge (4) rectifying the output of the inverter (2) to the inverter (2). And an xenon lamp (7) generating an arc to the reactor (5) and an ignition device (6) of a high voltage circuit configuration for facilitating initial arc generation of the xenon lamp (7). And a cathode electron at one side of the xenon lamp 7 The feedback control sensor 100 which is a feedback signal source for maintaining the arc stability by connecting a magnet lens 8 for inducing the discharge and obtaining a constant output according to the current flowing in the xenon lamp 7 during arc stabilization on the other side And a secondary rectifying bridge (4) and a feedback control sensor (100) connected to the inverter control circuit (9). 용접, 가공 등 기타의 공정에서 발생하는 각종 물리적 현상을 고속 촬영장치 등을 이용하여 기록하고자 할 때 소용되는 광원 형성방법에 있어서, 교류입력전원을 1차 정류브리지(1)로 에 의해 정류, 평활하는 공정과; 변환된 직류전압을 PWM 제어방식의 인버터 콘트롤회로(90)의 제어조건에 따라 제어기의 제어로 인버터(2)에 의해 구형파 교류를 발생시켜 트랜스포머(3)에 급전하여 2차 교류전압으로 변환하는 공정과; 변환된 상기 교류전압을 2차 정류브리지(4)와 리액터(5)로 정류, 평활하는 공정과; 상기 정류, 평활한 전압을 제논램프(7)에 공급하여 아크를 발생시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고휘도 광원 형성방법.In the method of forming a light source used when recording various physical phenomena generated in other processes such as welding, processing, etc. by using a high speed photographing apparatus, the AC input power is rectified and smoothed by the primary rectifying bridge 1. Process of doing; A process of converting the converted DC voltage into a secondary AC voltage by feeding the transformer 3 by generating square wave AC by the inverter 2 under the control of the controller according to the control condition of the inverter control circuit 90 of the PWM control method. and; Rectifying and smoothing the converted AC voltage to a secondary rectifying bridge 4 and a reactor 5; And supplying the rectified and smooth voltages to the xenon lamp (7) to generate an arc. 제2항에 있어서, 상기 트랜스포머(3)에서 변환된 2차 교류전압이 최대 촬영기록시 하나의 화면에 적어도 2 개 이상의 광펄스를 부가할 수 있는 제어 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 고휘도 광원 형성방법.The method of claim 2, wherein the secondary AC voltage converted by the transformer 3 has a control frequency capable of adding at least two or more optical pulses to one screen of the maximum photographing proxy. . 제2항에 있어서, 상기 제논램프(7)에서 발생된 아크는 피드백 제어센서(100)에 의해 검출되는 신호로서 전류의 안정을 꾀하여 아크의 안정을 지속시키고, 상기 제논램프(7)가 마그네트 렌즈(8)에 의하여 음극전자 방출이 유도되는 것을 특징으로 하는 고휘도 광원 형성방법.The arc generated by the xenon lamp (7) is a signal detected by the feedback control sensor 100 to stabilize the current to maintain the stability of the arc, the xenon lamp (7) is a magnet lens A method of forming a high brightness light source, characterized in that the cathode electron emission is induced by (8).
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