נורות קסנון: מקור אור בהיר ומגוון

אַ מנורת קשת אַרקסיאן היא סוג של מנורת פליטה גזית שמייצרת אור על ידי מעבר חשמל דרך גז אַרקסיאן מיאוניזי בלחץ גבוה. מנורות קשת אַרקסיאן מתארות עקומה חלקה של פליטה מהספקטרום האולטרה סגול ועד לספקטרום הנראה, עם אורך גל מאפיין שנפלט בין 750 ל-1000 ננומטר. הן מייצרות אור לבן בהיר שמחקה בצורה הדוקה את אור השמש הטבעי, מה שמאפשר את השימוש שלהן במגוון תחומים כגון סרטים, סימולציה של אור יום, בדיקות סולריות ומחקר. ניתן לחלק את מנורות הקשת של הארקסיאן לשנייה קטגוריות: מנורות קשת אַרקסיאן קצרות מתח tục, מנורות קשת אַרקסיאן ארוכות מתח tục ומנורות פלאש אַרקסיאן.

מהו מנורת קשת אַרקסיאן?

מנורת קשת אַרקסיאן מוגדרת כסוג מיוחד מאוד של מנורת פליטה גזית, מנורת חשמל שמייצרת אור על ידי מעבר חשמל דרך גז ארקסיאן מיאוניזי בלחץ גבוה. המונח "קשת" מתיחס לזרם חשמלי שזורם בין שתי אלקטרודות בערימה מלאה בגז. המונח "אַרקסיאן" מתיחס לגז הנצחי שנבחר להיות המרכיב העיקרי של התערובת הגזית בערימה. אַרקסיאן נבחר בשל מספר האטומי הגבוה שלו והפוטנציאל הנמוך של האינוזציה, המאפשרים לו להפיק טווח רחב של אור עם עוצמה גבוהה ומיתוג צבע גבוה.

איך עובדת מנורת קשת אַרקסיאן?

המבנה הבסיסי של מנורת קשת אַרקסיאן כולל שתי אלקטרודות טונגסטן תורייטיות הנמצאות מול פניהן עם הפסקה קטנה בערימה שקופת סיליקה מומסת (ידועה גם בשם קוורץ). טונגסטן תורייטי הוא אלוי טונגסטן עם 1 עד 2% תוריום שנוספה כדי להגביר את יכולת הפליטת אלקטרונים של הטונגסטן. סיליקה מומסת היא זכוכית סיליקון דו חמצני לא קריסטלית שקוף שמספקת חוזק נוסף ותרחיש כמעט אפס של הרחבת תרמית. היא יכולה לעמוד בלחץ גבוה ובטמפרטורה גבוהה.

הערימה או הכדור מלאים בגז ארקסיאן בלחץ מאוד גבוה, בדרך כלל בערך 30 בר. כאשר מתח מופעל בין האלקטרודות, תופעת ההפרדה הגזית מתחילה בגז הארקסיאן בחלל בין האלקטרודות. תמיד יש אלקטרונים חופשיים בגז עקב רעידת חום או קרניים קוסמיות. עקב המתח החשמלי המופעל בין האלקטרודות, האלקטרונים החופשיים מקבלים תאוצה ופוגעים באטומי ארקסיאן. כתוצאה מהנגעונות הללו, אלקטרונים מהמסלול החיצוני של אטומי הארקסיאן נתקעים מהמקום שלהם ונכנסים לרמה אנרגטית גבוהה יותר. אטומים עם אלקטרונים ברמות אנרגיה גבוהות נקראים אטומים מושכים.

כאשר האטומים המושכים חוזרים לרמת האנרגיה הקודמת שלהם, הם משחררים את האנרגיה הנוספת כפוטונים. אורך הגל של האנרגיה המשוחררת על ידי הפוטונים נמצא בתווך הנראה. צבע האור של מנורת הקשת הארקסיאן דומה לאור היום. עקב המשיכה האלקטרוסטטית של האנודה (אלקטרודה חיובית), האלקטרונים החופשיים בסופו של דבר מגיעים לאנודה וחוזרים למקור.

בגלל המשיכה של הקתודה (אלקטרודה שלילית), האיונים החיוביים (אטומי ארקסיאן שאיבדו אלקטרונים) בסופו של דבר מתנגשים בשטח החזית של הקתודה ויוצרים איונים מתכות חיוביים, אטומי ארקסיאן ניטרלים ואלקטרונים חופשיים. האלקטרונים הללו נקראים אלקטרונים משניים פלואים. האלקטרונים הללו עוזרים להמשיך בתהליך ההפרדה הגזית.

מכיוון שהקתודה אינה מתחממת באופן נוסף לפליטת אלקטרונים, הקתודה של מנורת קשת ארקסיאן מכונה קתודה קרה.

מהם הסוגים של מנורות קשת ארקסיאן?

מנורות קשת ארקסיאן ניתן לחלק באופן כללי לשנייה קטגוריות: מנורות קשת ארקסיאן קצרות מתח tục, מנורות קשת ארקסיאן ארוכות מתח tục ומנורות פלאש ארקסיאן.

מנורות קשת ארקסיאן קצרות מתח tục

מנורות קשת ארקסיאן קצרות מתח tục תוכננו לתפעול בזרם ישר (DC) עם אורך קשת מאוד קצר (בדרך כלל פחות מ-5 מ"מ). יש להם יעילות לומיניסנטית גבוהה (עד 75 לומן למג"ו) ומדד הצבע גבוה (עד 95). הם נמצאים בשימוש נרחב עבור הקרנת סרטים, прожекторים, סימולציות סולריות ומשימות אחרות שדורשות בהירות גבוהה ויציבות.

מנורות קשת ארקסיאן ארוכות מתח tục

מנורות קשת ארקסיאן ארוכות מתח tục תוכננו לתפעול בזרם חילופין (AC) עם אורך קשת ארוך יותר (בדרך כלל מעל 10 מ"מ). יש להם יעילות לומיניסנטית נמוכה יותר (עד 40 לומן למג"ו) ומדד צבע נמוך יותר (עד 85) מאשר מנורות קשת קצרות. הם משמשים בעיקר לצרכים של תאורה כללית, כגון תאורת רחוב, תאורת תעשייה ותאורת אדריכלות.

מנורות פלאש ארקסיאן

מנורות פלאש ארקסיאן תוכננו לתפעול בפולסים עם עוצמה מרבית מאוד גבוהה (עד כמה מגהוואט) ומשך זמן מאוד קצר (בדרך כלל פחות מ-1 מילישנייה). יש להם צריכת אנרגיה ממוצעת נמוכה (עד 10 ואט) ויעילות לומיניסנטית ממוצעת נמוכה (עד 10 לומן למג"ו). הם משמשים בעיקר לפלאש צילום, נורות סטרוב, שאיבת לייזר ומשימות אחרות שדורשות עוצמה גבוהה ומשך זמן קצר.

מהן היתרונות של מנורות קשת ארקסיאן?

מנורות קשת ארקסיאן יש להן מספר יתרונות על פני מקורות אור אחרים:

• הן מייצרות טווח רחב של אור שמכסה את רוב טווח הנראה ואת חלק מהספקטרום האולטרה סגול והאינפרא אדום. • יש להם מדד צבע גבוה שגורם לעצמים להראות טבעיים וחדים יותר. • יש להם טמפרטורת צבע גבוהה שמחקה את אור השמש הטבעי ומגדילה את הראות. • יש להם תוחלת חיים ארוכה שמתמדת מ-500 שעות (7 קילוואט) עד 1500 שעות (1 קילוואט). • יש להם קשת יציבה עם פחות נפיצה ורעש. • יש להם אלקטרודות לא נצריכות שמאפשרות פעולה ארוכה מבלי להפסיק. • יש להם השפעה סביבתית נמוכה כי הן לא מכילות כספית או חומרים רעילים אחרים.

מהן החסרונות של מנורות קשת ארקסיאן?

מנורות קשת ארקסיאן יש להן גם כמה חסרונות בהשוואה למקורות אור אחרים:

• הן דורשות מתח גבוה וזרם כדי לפעול, מה שמעלים את עלויות המערכת והשליטה. • הן מייצרות הרבה חום שדורש מערכות קירור יעילות. • הן פולטות קרינה אולטרה סגולת שיכולה לגרום לנזק לעיניים או סרטן עור אם לא מסוננות או מוגנות נכון. • הן רגישות לנגיף ורעידות שיכולות להרוס או לשבור את המעטפת הזכוכית או האלקטרודות. • הן יקרות לרכישה ולתחזוקה בהשוואה למקורות אור אחרים.

מהן כמה היישומים של מנורות קשת ארקסיאן?