Xenon ív lámpák: Egy fényes és sokoldalú fényforrás
A xénón ív tűz egy olyan gázdiszcharge lámpa, amely fényt állít elő azáltal, hogy áramot vezet át ionizált xénongázon magas nyomásban. A xénón ív tűz sima emisziós görbével rendelkezik az ultravörös és a látható spektrum területén, jellemző hullámhosszú fényt termel 750 és 1000 nm között. Egy világos fehér fényt állít elő, ami nagyon hasonló a természetes napfényre, ami kiterjeszti alkalmazását számos területre, mint például a film, a napsimuláció, a napsugárzás tesztelése és a kutatás. A xénón ív tűz három kategóriába osztható: folyamatos kimeneti xénón rövidíves tűz, folyamatos kimeneti xénón hosszúíves tűz, és xénón impulzus tűz.
Mi a xénón ív tűz?
A xénón ív tűz egy nagyon specializált fajtája a gázdiszcharge lámpának, egy elektrikus fényforrás, amely áramot vezet át ionizált xénongázon magas nyomásban. Az „ív” kifejezés utal az elektromos áramra, amely áramlik két elektrodák között egy gázzal töltött tüben. A „xénón” kifejezés utal a szélesgázra, amelyet a tűzben használt gázkeverék fő összetevőjeként használnak. A xénónot a magas atomi száma és alacsony ionizációs potenciálja miatt választották, ami lehetővé teszi, hogy széles spektrumú fényt sugározzon ki nagy intensitással és színrendítéssel.
Hogyan működik a xénón ív tűz?
A xénón ív tűz alapvető szerkezete két thoriumozott wolframelektrodából áll, amelyek egymásnak szemben helyezkednek el egy kis résnyire, egy átható, tiszta síkquarz (vagy más néven kvart) burkolóban. A thoriumozott wolfram egy wolfram-ötvözet, amelybe 1-2% thorium hozzáadásával javítják a wolfram elektron-emissziós képességét. A kvart egy nemkristályos, átható szilika-dioxid üveg, ami extra erősséget és majdnem nulla hőmérséklet-függő bővülést biztosít. El tudja viselni a magas nyomást és a magas hőmérsékletet.
A burkoló vagy a gömböt xénongázzal töltik fel nagyon magas nyomásban, általában körülbelül 30 bar. Amikor feszültséget alkalmaznak az elektrodák között, a gázdiszcharge jelenség kezdődik a xénongázban az elektrodák közötti résnyiben. Mindig van néhány szabad elektron a gázban, amelyek hőmozgásból vagy kosmikus sugarakból származnak. Az alkalmazott elektromos mező miatt a szabad elektronok gyorsulnak, és ütköznek a xénon atomokkal. Ezek ütközései során az elektronok a xénon atomok külső pályájáról eltávolodnak, és magasabb energiás szintre kerülnek. Az elektronokkal magasabb energiás szinten lévő atomokat izált atomoknak nevezik.
Amikor az izált atomok visszatérnek a magasabb energiás szinthez képest korábbi energiás szintükre, a további energiát fotonek adnak. A fotónok által kibocsátott energia hullámhossza a látható spektrumon belül van. A xénón ív tűz fénye napfényhez hasonló. Az anód (pozitív elektroda) elektrosztatikus vonzására a szabad elektronok végső soron az anódhoz érnek, és visszatérnek a forráshoz.
Az katód (negatív elektroda) vonzására a pozitív ionok (xénon atomok, amelyek elvesztették az elektronokat) végül ütköznek a katód előlapjával, és pozitív fémionokat, semleges xénon atomokat és szabad elektronokat generálnak. Ezeket az elektronokat másodlagos emittált elektronoknak nevezik. Ezek az elektronok segítenek folytatni a gázdiszcharge folyamatot.
Mivel a katód nem külön melegítik elektron-emissziós célra, a xénón ív tűz katódját hideg katódnak nevezik.
Milyen típusú xénón ív tűzek léteznek?
A xénón ív tűzeket három kategóriába oszthatjuk: folyamatos kimeneti xénón rövidíves tűz, folyamatos kimeneti xénón hosszúíves tűz, és xénón impulzus tűz.
Folyamatos kimeneti xénón rövidíves tűz
A folyamatos kimeneti xénón rövidíves tűzeket direct current (DC) működésre tervezték, nagyon rövid ív hosszúsággal (általában 5 mm-nél kevesebb). Magas fényhatékonysággal (akár 75 lumen per watt) és magas színrendítési indexszel (akár 95) rendelkeznek. Széles körben használják mozi-projektorokban, keresőfényekben, napsimulátorokban, és más alkalmazásokban, ahol magas fényerő és stabilitás szükséges.
Folyamatos kimeneti xénón hosszúíves tűz
A folyamatos kimeneti xénón hosszúíves tűzeket alternating current (AC) működésre tervezték, hosszabb ív hosszúsággal (általában 10 mm-nél több). Alacsonyabb fényhatékonysággal (akár 40 lumen per watt) és alacsonyabb színrendítési indexszel (akár 85) rendelkeznek, mint a rövidíves tűzök. Főleg általános megvilágítási célokra használják őket, mint például utcakészülékek, ipari megvilágítás, és építészeti megvilágítás.
Xénón impulzus tűz
A xénón impulzus tűzeket pulzus működésre tervezték, nagyon magas csúcshatékonysággal (akár több megawatt) és nagyon rövid időtartammal (általában 1 milliszekundumnál kevesebb). Alacsony átlagos hatékonysággal (akár 10 watt) és alacsony átlagos fényhatékonysággal (akár 10 lumen per watt) rendelkeznek. Főleg fotográfiai impulzusok, stroboszkópok, lézer pompázás, és más alkalmazásokban használják őket, ahol magas intenzitás és rövid időtartam szükséges.
Milyen előnyei vannak a xénón ív tűznek?
A xénón ív tűznek több előnye is van más fényforrásokhoz képest:
• Széles spektrumú fényt állít elő, ami lefedi a látható tartományt, valamint a széles ultravörös és infravörös tartományt. • Magas színrendítési indexsel rendelkezik, ami természetesebb és élethűbbé teszi a tárgyakat. • Magas szín-hőmérséklettel rendelkezik, ami a természetes napfényt szimulálja és növeli a láthatóságot. • Hosszú élettel rendelkezik, ami 500 órától (7 kW) 1500 óráig (1 kW) terjed. • Stabil ívvel rendelkezik, kevesebb pislogással és zajjal. • Felhasználhatatlan elektrodákkal rendelkezik, ami hosszabb működést engedélyez anélkül, hogy megszakadna. • Kevés környezeti hatással rendelkezik, mivel nem tartalmaz gyöngyöt vagy más mérgező anyagokat.
