Xenon booglampen: Een heldere en veelzijdige lichtbron

Een xenon booglamp is een type gasontladingslamp die licht produceert door stroom te laten gaan door geïoniseerd xenongas onder hoge druk. Xenon booglampen hebben een gladde emissiecurve in het ultraviolette tot het zichtbare spectrum, met karakteristieke golflengten die worden uitgestraald van 750 tot 1000 nm. Ze produceren een helder wit licht dat natuurlijk daglicht nauwkeurig nabootst, waardoor hun toepassingen zich uitstrekken tot verschillende gebieden zoals film, daglichtsimulatie, zonnetesting en onderzoek. Xenon booglampen kunnen worden verdeeld in drie categorieën: continue-output xenon kortbooglampen, continue-output xenon langbooglampen en xenon flitslampen.

Wat is een Xenon Booglamp?

Een xenon booglamp wordt gedefinieerd als een zeer gespecialiseerd type gasontladingslamp, een elektrisch licht dat licht produceert door stroom te laten gaan door geïoniseerd xenongas onder hoge druk. De term “boog” verwijst naar de elektrische stroom die stroomt tussen twee elektroden in een gasgevulde buis. De term “xenon” verwijst naar het edelgas dat als hoofdbestanddeel van het gasmengsel in de buis wordt gebruikt. Xenon wordt gekozen vanwege zijn hoge atoomnummer en lage ionisatie-energie, wat het in staat stelt om een breed spectrum van licht met hoge intensiteit en kleurrenditie uit te stralen.

Hoe werkt een Xenon Booglamp?

De basisstructuur van een xenon booglamp bestaat uit twee thoriumgedepte wolfram-elektroden die tegenover elkaar staan met een kleine kloof in een luchtdichte transparante omhulling van gefuseerd silicaat (ook bekend als kwarts). Thoriumgedept wolfram is een wolframlegering met 1 tot 2% thorium toegevoegd om de elektronemissiecapaciteit van wolfram te versterken. Gefuseerd silicaat is een niet-kristallijn transparant siliciumdioxide glas dat extra sterkte biedt en bijna nul thermische uitzetting heeft. Het kan hoge druk en hoge temperatuur weerstaan.

De omhulling of bol is gevuld met xenongas onder zeer hoge druk, meestal ongeveer 30 bar. Wanneer spanning wordt toegepast over de elektroden, begint het gasontladingverschijnsel in het xenongas in de kloof tussen de elektroden. Er zijn altijd enkele vrije elektronen in het gas vanwege thermische agitatie of kosmische straling. Door de toegepaste elektrische veld over de elektroden worden de vrije elektronen versneld en botsen met xenon-atomen. Door deze botsingen komen elektronen van de buitenste baan van de xenon-atomen los van hun positie en komen op een hogere energieniveau. Atomen met elektronen op hogere energieniveaus worden opgewonden atomen genoemd.

Wanneer de opgewonden atomen terugkeren van hun hogere energieniveau naar hun voorgaande energietoestand, geven ze de extra energie af als fotonen. De golflengte van de door de fotonen uitgestraalde energie ligt binnen het zichtbare bereik. De kleur van het licht van de xenon booglamp lijkt op daglicht. Vanwege de elektrostatische aantrekkingskracht van de anode (positieve elektrode) komen de vrije elektronen uiteindelijk bij de anode terecht en keren terug naar de bron.

Vanwege de aantrekkingskracht van de kathode (negatieve elektrode) botsen de positieve ionen (xenon-atomen die elektronen hebben verloren) uiteindelijk met de voorzijde van de kathode en genereren positieve metaalionen, neutrale xenon-atomen en vrije elektronen. Deze elektronen worden secundair uitgestoten elektronen genoemd. Deze elektronen helpen om het gasontladingproces voort te zetten.

Aangezien de kathode niet extra wordt verhit voor elektronemissie, wordt de kathode van een xenon booglamp een koude kathode genoemd.

Welke soorten Xenon Booglampen Bestaan?

Xenon booglampen kunnen grofweg worden ingedeeld in drie categorieën: continue-output xenon kortbooglampen, continue-output xenon langbooglampen en xenon flitslampen.

Continue-output Xenon Kortbooglampen

Continue-output xenon kortbooglampen zijn ontworpen voor gelijkstroom (DC) met een zeer korte booglengte (meestal minder dan 5 mm). Ze hebben een hoge lichtopbrengst (tot 75 lumen per watt) en een hoge kleurrenditie (tot 95). Ze worden wijdverspreid gebruikt voor bioscoopprojectie, zoeklichten, zonne-simulators en andere toepassingen die hoge helderheid en stabiliteit vereisen.

Continue-output Xenon Langbooglampen

Continue-output xenon langbooglampen zijn ontworpen voor wisselstroom (AC) met een langere booglengte (meestal meer dan 10 mm). Ze hebben een lagere lichtopbrengst (tot 40 lumen per watt) en een lagere kleurrenditie (tot 85) dan kortbooglampen. Ze worden voornamelijk gebruikt voor algemene verlichting, zoals straatverlichting, industriële verlichting en architectuurverlichting.

Xenon Flitslampen

Xenon flitslampen zijn ontworpen voor gepulseerde bedrijf met een zeer hoog piekvermogen (tot enkele megawatt) en een zeer korte duur (meestal minder dan 1 milliseconde). Ze hebben een laag gemiddeld vermogen (tot 10 watt) en een lage gemiddelde lichtopbrengst (tot 10 lumen per watt). Ze worden voornamelijk gebruikt voor fotografische flits, strobelichten, laserpompen en andere toepassingen die hoge intensiteit en korte duur vereisen.

Welke Voordelen Hebben Xenon Booglampen?

Xenon booglampen hebben verschillende voordelen ten opzichte van andere types lichtbronnen:

• Ze produceren een breed spectrum van licht dat het grootste deel van het zichtbare bereik en een deel van het ultraviolette en infrarode bereik dekt. • Ze hebben een hoge kleurrenditie die objecten er natuurlijker en levendiger doet uitzien. • Ze hebben een hoge kleurentemperatuur die natuurlijk daglicht simuleert en de zichtbaarheid verhoogt. • Ze hebben een lange levensduur die varieert van 500 uur (7 kW) tot 1500 uur (1 kW). • Ze hebben een stabiele boog met minder flikkering en geluid. • Ze hebben niet-verbruikbare elektroden die langdurige bedrijf zonder onderbrekingen mogelijk maken. • Ze hebben een lage milieuimpact omdat ze geen kwik of andere giftige stoffen bevatten.

Welke Nadelen Hebben Xenon Booglampen?

Xenon booglampen hebben ook enkele nadelen vergeleken met andere types lichtbronnen: