Lámpadas de arco xenón: Unha fonte de luz brillante e versátil

A lampa de arco de xenón é un tipo de lampa de descarga de gas que produce luz pasando electricidade a través de xenón ionizado a alta presión. As lampas de arco de xenón teñen unha curva de emisión suave no espectro ultravioleta ao visible, con lonxitudes de onda característicos emitidos desde 750 a 1000 nm. Producen unha luz branca brillante que imita de forma moi próxima a luz solar natural, o que estende as súas aplicacións a diversos campos como o cine, a simulación de luz diurna, a proba solar e a investigación. As lampas de arco de xenón poden dividirse en tres categorías: lampas de arco de xenón de curtirra de saída continua, lampas de arco de xenón de longa raiada de saída continua e lampas de flash de xenón.

Que é unha lampa de arco de xenón?

Unha lampa de arco de xenón define-se como un tipo altamente especializado de lampa de descarga de gas, unha luz eléctrica que produce luz pasando electricidade a través de xenón ionizado a alta presión. O termo "arco" refírese á corrente eléctrica que fluye entre dous electrodos nun tubo cheo de gas. O termo "xenón" refírese ao gas nobre que se utiliza como o compoñente principal da mezcla de gas no tubo. Escóllese o xenón pola súa alta número atómico e baixo potencial de ionización, que permiten emitir un amplo espectro de luz con alta intensidade e reprodución de cor.

Como funciona unha lampa de arco de xenón?

A estrutura básica dunha lampa de arco de xenón consiste en dous electrodos de tungsteno toriado colocados cara a cara cun pequeno intervalo nun envoltorio transparente hermético de sílice fundida (tamén coñecido como cuarzo). O tungsteno toriado é unha liga de tungsteno con 1 a 2% de torio engadido para mellorar a capacidade de emisión de electróns do tungsteno. A sílice fundida é un vidro de dióxido de silicio non cristalino transparente que proporciona forza extra e case cero expansión térmica. Pode resistir alta presión e alta temperatura.

O envoltorio ou bombilla está cheo de gas xenón a moita presión, tipicamente uns 30 bares. Cando se aplica voltaxe aos electrodos, o fenómeno de descarga de gas comeza no xenón no intervalo entre os electrodos. Sempre hai algunhas partículas libres no gas debido á agitación térmica ou aos raios cósmicos. Debido ó campo eléctrico aplicado aos electrodos, as partículas libres aceleran e colisionan cos átomos de xenón. Debido a estas colisións, os electróns da órbita exterior dos átomos de xenón desprendense das súas posicións e van a un nivel de enerxía máis alto. Os átomos con electróns de niveis de enerxía máis altos chámase átomos excitados.

Cando os átomos excitados retornan do seu nivel de enerxía máis alto ao seu estado anterior, liberan a enerxía extra como fotóns. A lonxitude de onda da enerxía emitida polos fotóns está dentro do rango visible. A cor da luz da lampa de arco de xenón é como a luz diurna. Debido á atracción electrostática do ánodo (electrodo positivo), os electróns libres finalmente chegan ao ánodo e volven á fonte.

Debido á atracción do catodo (electrodo negativo), os íons positivos (átomos de xenón que perdiron electróns) finalmente colisionan coa superficie frontal do catodo e xeran íons metálicos positivos, átomos neutros de xenón e electróns libres. Estes electróns chámanse electróns emitidos secundariamente. Estes electróns axudan a continuar o proceso de descarga de gas.

Como o catodo non está adicionalmente aquecido para a emisión de electróns, o catodo dunha lampa de arco de xenón coñécese como catodo frío.

Que tipos de lampas de arco de xenón existen?

As lampas de arco de xenón poden dividirse grosso modo en tres categorías: lampas de arco de xenón de curtirra de saída continua, lampas de arco de xenón de longa raiada de saída continua e lampas de flash de xenón.

Lampas de arco de xenón de curtirra de saída continua

As lampas de arco de xenón de curtirra de saída continua están deseñadas para corrente directa (DC) con unha lonxitude de arco moi curta (tipicamente menos de 5 mm). Teñen alta eficacia luminosa (ata 75 lúmens por vatio) e alto índice de reprodución de cor (ata 95). Son ampliamente utilizadas para proxección cinematográfica, farolillos, simuladores solares e outras aplicacións que requiren alta luminosidade e estabilidade.

Lampas de arco de xenón de longa raiada de saída continua

As lampas de arco de xenón de longa raiada de saída continua están deseñadas para corrente alternada (AC) con unha lonxitude de arco máis longa (tipicamente máis de 10 mm). Teñen menor eficacia luminosa (ata 40 lúmens por vatio) e menor índice de reprodución de cor (ata 85) que as lampas de curtirra. Son principalmente utilizadas para propósitos xerais de iluminación, como a iluminación de rúas, industrial e arquitectónica.

Lampas de flash de xenón

As lampas de flash de xenón están deseñadas para operación pulsada con unha potencia pico moi alta (ata varios megavátios) e unha duración moi curta (tipicamente menos de 1 milisegundo). Teñen un consumo medio de potencia baixo (ata 10 vátios) e unha eficacia luminosa media baixa (ata 10 lúmens por vatio). Son principalmente utilizadas para flash fotográfico, luces estroboscópicas, bombeo de láser e outras aplicacións que requiren alta intensidade e duración curta.

Que vantaxes teñen as lampas de arco de xenón?

As lampas de arco de xenón teñen varias vantaxes sobre outros tipos de fontes de luz:

• Producen un amplo espectro de luz que cubre a maioría do rango visible e parte do ultravioleta e infravermello. • Teñen un alto índice de reprodución de cor que fai que os obxectos parezan máis naturais e vívidos. • Teñen unha alta temperatura de cor que simula a luz solar natural e mellora a visibilidade. • Teñen unha longa vida útil que vaia de 500 horas (7 kW) a 1500 horas (1 kW). • Teñen un arco estable con menos parpadeo e ruído. • Teñen electrodos non consumibles que permiten unha operación máis longa sen interrupcións. • Teñen un baixo impacto ambiental xa que non contén mercurio nin outras substancias tóxicas.

Que desvantaxes teñen as lampas de arco de xenón?

As lampas de arco de xenón tamén teñen algúns inconvenientes en comparación con outros tipos de fontes de luz:

• Requiren alta voltaxe e corrente para funcionar, o que aumenta o custo e a complexidade do suministro de enerxía e