Ксенонови дъгови лампи: Ярък и универсален източник на светлина

Ксеноновата дъгова лампа е вид газов разрядна лампа, която произвежда светлина, като пропуска електричество през ионизиран ксенонов газ под високо налягане. Ксеноновите дъгови лампи имат гладка излъчваща крива в ултравиолетовия до видим спектър, с характерни дължини на вълните, излъчвани от 750 до 1000 нм. Те произвеждат ярка бяла светлина, която прилича на естественото слънце, което разширява техните приложения в различни области, такива като филми, симулация на денна светлина, тестове на слънчевата енергия и научни изследвания. Ксеноновите дъгови лампи могат да бъдат разделени на три категории: непрекъснато-изходящи ксенонови дъгови лампи с кратък дъгов пробив, непрекъснато-изходящи ксенонови дъгови лампи с дълъг дъгов пробив и ксенонови блесналки.

Какво е ксенонова дъгова лампа?

Ксеноновата дъгова лампа е дефинирана като специализиран тип газов разрядна лампа, електрическа лампа, която произвежда светлина, като пропуска електричество през ионизиран ксенонов газ под високо налягане. Терминът „дъга“ се отнася за електрически ток, който протича между две електроди в газовата тръба. Терминът „ксенон“ се отнася за благородния газ, който се използва като основен компонент на газовата смес в тръбата. Ксенонът е избран поради своята висока атомна номерация и ниско ионизационно потенциално напрежение, които позволяват на него да излъчва широк спектър от светлина с висока интензивност и цветова репродукция.

Как работи ксеноновата дъгова лампа?

Основната конструкция на ксеноновата дъгова лампа се състои от две торировани вълфрамови електроди, поставени един срещу друг с малък разстояние в герметично прозрачен обвив от фузирани кварц (известен също като кварц). Торираният вълfram е вълфрамов сплав с добавено 1 до 2% торий, за да се подобри емисията на електрони от вълфрама. Фузираният кварц е некристалическо прозрачно стъкло от диоксид на силиций, което предоставя допълнителна здравина и почти нулево термично разширение. То може да издържа високо налягане и висока температура.

Обвивът или колбата е пълнена с ксенонов газ под много високо налягане, обикновено около 30 бара. Когато напрежението се приложи между електродите, явление на газов разряд започва в ксеноновия газ в разстоянието между електродите. Винаги има някои свободни електрони в газа поради термична агитация или космически лъчи. Благодарение на приложено електрическо поле между електродите, свободните електрони се ускоряват и се сблъскват с ксенонови атоми. Благодарение на тези сблъсквания, електроните от външната орбита на ксеноновите атоми се отделят от своите позиции и се изкачат на по-високо енергийно ниво. Атомите с електрони на по-високо енергийно ниво се наричат възбудени атоми.

Когато възбудените атоми се възвръщат от своето по-високо енергийно ниво към предходното си енергийно състояние, те излъчват допълнителната енергия като фотони. Дължината на вълната на излъчваната от фотоните енергия е в видимия спектър. Цветът на светлината на ксеноновата дъгова лампа е като дневна светлина. Благодарение на електростатичната атракция на анода (положителен електрод), свободните електрони в крайна сметка достигат анода и се връщат към източника.

Благодарение на атракцията на катода (отрицателен електрод), положителните йони (ксенонови атоми, които са загубили електрони) в крайна сметка се сблъскват с лицевата повърхност на катода и генериращи положителни метални йони, неутрални ксенонови атоми и свободни електрони. Тези електрони се наричат вторично излъчени електрони. Тези електрони помагат да продължи процеса на газов разряд.

Тъй като катодът не е допълнително затоплен за емисия на електрони, катодът на ксеноновата дъгова лампа се нарича студен катод.

Какви са видовете ксенонови дъгови лампи?

Ксеноновите дъгови лампи могат да бъдат раздelenи на три категории: непрекъснато-изходящи ксенонови дъгови лампи с кратък дъгов пробив, непрекъснато-изходящи ксенонови дъгови лампи с дълъг дъгов пробив и ксенонови блесналки.

Непрекъснато-изходящи ксенонови дъгови лампи с кратък дъгов пробив

Непрекъснато-изходящите ксенонови дъгови лампи с кратък дъгов пробив са предназначени за работа с постоянен ток (DC) с много кратък дъгов пробив (обикновено по-малко от 5 мм). Те имат висока светлинна ефективност (до 75 люмена на ват) и висок показател на цветова репродукция (до 95). Те са широко използвани за проекция на филми, прожектори, симулатори на слънчева светлина и други приложения, които изискват висока яркост и стабилност.

Непрекъснато-изходящи ксенонови дъгови лампи с дълъг дъгов пробив

Непрекъснато-изходящите ксенонови дъгови лампи с дълъг дъгов пробив са предназначени за работа с променлив ток (AC) с по-дълъг дъгов пробив (обикновено повече от 10 мм). Те имат по-ниска светлинна ефективност (до 40 люмена на ват) и по-нисък показател на цветова репродукция (до 85) от лампите с кратък дъгов пробив. Те се използват главно за общи осветителни цели, такива като улично осветление, промишлено осветление и архитектурно осветление.

Ксенонови блесналки

Ксеноновите блесналки са предназначени за пулсираща работа с много висока върхова мощност (до няколко мегавата) и много кратка продължителност (обикновено по-малко от 1 милисекунда). Те имат ниско средно потребление на мощност (до 10 вата) и ниска средна светлинна ефективност (до 10 люмена на ват). Те се използват главно за фотографски блискавки, стробоскопи, насочване на лазери и други приложения, които изискват висока интензивност и кратка продължителност.

Какви са предимствата на ксеноновите дъгови лампи?

Ксеноновите дъгови лампи имат няколко предимства пред други видове източници на светлина:

• Те произвеждат широк спектър от светлина, който покрива повечето от видимия спектър и част от ултравиолетовия и инфрачервен спектър. • Те имат висок показател на цветова репродукция, който прави обектите да изглеждат по-естествени и живописни. • Те имат висока цветова температура, която симулира естественото слънце и подобрява видимостта. • Те имат дълъг живот, който варира от 500 часа (7 кВт) до 1500 часа (1 кВт). • Те имат ст