一种水下无闪烁照明装置设计

卢海洋

[摘 要]针对水下高速摄像时照明灯的频闪问题，设计了一种无闪烁照明装置，主要应用于水下高速拍摄领域。采用三相电整流和三只照明灯同时提供照明，有效降低了频闪效应对高速摄像机拍摄的影响。

[关键词]无闪烁照明；高速摄像；频闪；整流器

中图分类号：S802 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）26-0062-01

0 引言

水下高速摄像机在水下拍摄时，由于光的衰减和在空气与水的分界面折射等因素影响，使得水下自然光照条件很差，在深水区自然光的照明非常微弱，需要提供水下照明来保证水下高速摄像机的正常拍摄，水下照明装置就成了水下高速摄像机拍摄时必不可少的设备[1]。

水下照明装置一般采用市电（AC220V）供电，市电电压的频率为50Hz。采用市电对水下照明装置供电，由于市电工频干扰的影响，水下照明装置会产生频闪，进行水下高速摄像时，影响水下高速摄像的效果[2]。

水下无闪烁照明装置主要应用于水下高速拍摄领域，满足水下高速摄像机拍摄时对照明光线条件的要求。本文提出一种水下无闪烁照明装置设计方案，有效地解决了水下高速摄像机拍摄时的频闪效应，保证了水下高速摄像机拍摄质量。

1 系统工作原理

水下高速摄像时，由于水下照明装置的频闪问题，拍摄时灯光有明暗、条纹闪烁现象，导致拍摄的影像不清晰，影响拍摄质量和效果。本文根据水下照明装置产生频闪的原因，通过将三相变压器输出的三相交流电两两交叉连接对三只照明灯供电，降低照明装置频闪对拍摄的影响[3]。

设计的无闪烁照明装置，主要由三相交流变压器、整流器、照明灯组成，原理图如图1所示。交流變压器将380V50Hz交流电降压为交流220V50Hz三相交流电，整流器将交流220V50Hz整流成直流电压给照明灯供电。设计时，采用三只照明灯为高速摄像机提供光源，将变压器输出的220V50Hz三相交流电两两交叉连接对每只照明灯供电[4][5]。

无闪烁照明装置实现原理：变压器输出的A、B、C三相交流电电压为

，，

，

经整流器整流后输出电压为U1=|U|。

2 系统设计

根据无闪烁照明装置工作原理，设计的无闪烁照明装置的电路图如图2所示。无闪烁照明装置主要由交流变压器、整流器、照明灯、密封筒组成。交流变压器将AC380V50Hz交流电变压为三相AC220V50Hz电压，将三相变压器输出的AC220V50Hz交流电两两与整流器连接。AC220V50Hz交流电经整流器整流后变为直流电给照明灯供电，密封筒用于安装整流器、照明灯并提供密封作用。

整流器输入电压AC22050Hz交流电压波形如图3所示，整流后电压波形如图4所示。由图3、图4可知，AC22050Hz交流电经整流后，电压频率降低一倍。水下高速摄像时，三只照明灯同时工作，能够有效降低拍摄时的频闪效应。

3 结论

采用市电对水下照明装置进行供电时，频闪效应不可避免，拍摄时灯光有明暗、条纹闪烁现象，严重影响水下高速摄像的拍摄效果。本文提出了一种水下水下无闪烁照明系统，原理简单，易于实现，能够有效解决水下高速摄像时频闪问题，实际拍摄效果良好。

参考文献

[1] 吴中平.水下电视摄像与照明系统.电视技术.1999年第9期.

[2] 高中兰.电光源频闪问题的初步探讨.中国照明电器.2015年第6期.

[3] 孙志锋，林伟坚，罗婉霞.LED灯具的频闪产生原因和处理措施.照明工程学报.201627（4）.

[4] 牛占彪.健康照明与无频闪护眼灯.灯与照明.201539（1）.

[5] 刘艳滢，李桂菊，冯晓勇.高速数字式摄像机的控制与数据流远距离传输的研究.电工技术学报.201530（12）.