Ksenon buepær: En lyssterk og multifunksjonell lyskilde

En xenongasslykt er en type gasslykt som produserer lys ved å sende elektrisitet gjennom ionisert xenongass under høytrykk. Xenongasslykter har en jevn utslippskurve i ultraviolett til synlig spektrum, med karakteristiske bølgelengder som utslippes fra 750 til 1000 nm. De produserer et sterkt hvitt lys som tett imiterer naturlig dagslys, noe som utvider deres anvendelse innen ulike felt som film, dagslyssimulering, soltest og forskning. Xenongasslykter kan deles inn i tre kategorier: kontinuerlige xenongasslykter med kort bue, kontinuerlige xenongasslykter med lang bue, og xenonblitslykter.

Hva er en xenongasslykt?

En xenongasslykt er definert som en svært spesialisert type gasslykt, en elektrisk lysekjel som produserer lys ved å sende elektrisitet gjennom ionisert xenongass under høytrykk. Begrepet "bue" refererer til den elektriske strøm som flyter mellom to elektroder i en gassfylt rør. Begrepet "xenon" refererer til edelgassen som brukes som hovedkomponent i gassblandingen i røret. Xenon velges for sin høye atomnummer og lav ioniseringspotensial, som lar den utstråle et bredt spekter av lys med høy intensitet og fargegjenprodusering.

Hvordan fungerer en xenongasslykt?

Den grunnleggende strukturen av en xenongasslykt består av to thoriumforstyrkte wolfram-elektroder plassert mot hverandre med en liten gap i en lufttett, transparent omhulling av fuset silika (også kjent som kvarts). Thoriumforstyrket wolfram er en wolframlegering med 1 til 2% thorium lagt til for å forbedre wolframs elektronemisjonskapasitet. Fuset silika er en ikkekristallinsk, transparent silikadioksidglass som gir ekstra styrke og nesten null termisk utviding. Det kan tåle høyt trykk og høy temperatur.

Omhullen eller ampulen er fylt med xenongass under veldig høyt trykk, typisk omtrent 30 bar. Når spenning påføres over elektrodene, starter gassutslippet i xenongasset i gapet mellom elektrodene. Det er alltid noen frie elektroner i gassen på grunn av termisk bevegelse eller kosmiske stråler. På grunn av den påførte elektriske felt over elektrodene, blir de frie elektronene akselerert og kolliderer med xenon-atomer. På grunn av disse kollisjonene, blir elektroner fra ytre banen av xenon-atomene løsrevet fra sin posisjon og kommer til en høyere energinivå. Atomer med elektroner på høyere energinivå kalles opphissete atomer.

Når de opphissete atomene returnerer fra sitt høyere energinivå til sitt tidligere energitilstand, slipper de den ekstra energien som fotoner. Bølgelengden av energien utstrålt av fotonene ligger innen synlig område. Fargen av lyset fra xenongasslykten er som dagslys. På grunn av den elektrostatiske tiltrekningen av anoden (positiv elektrode), kommer de frie elektronene til slutt til anoden og returnerer til kilde.

På grunn av tiltrekningen av katoden (negativ elektrode), kolliderer de positive ionene (xenon-atomer som har mistet elektroner) til slutt med katodens frontflate og genererer positive metallioner, nøytrale xenon-atomer, og frie elektroner. Disse elektronene kalles sekundært utløste elektroner. Disse elektronene hjelper med å fortsette gassutslippet.

Siden katoden ikke er ytterligere varmet for elektronemisjon, kalles katoden i en xenongasslykt en kald katode.

Hva er typer av xenongasslykter?

Xenongasslykter kan grovt deles inn i tre kategorier: kontinuerlige xenongasslykter med kort bue, kontinuerlige xenongasslykter med lang bue, og xenonblitslykter.

Kontinuerlige xenongasslykter med kort bue

Kontinuerlige xenongasslykter med kort bue er designet for direkte strøm (DC) drift med en veldig kort buelengde (typisk mindre enn 5 mm). De har høy lyskraft (opp til 75 lumen per watt) og høy fargegjenproduseringsindeks (opp til 95). De brukes vidt for kinoprojeksjon, søkelys, solsimulatorer, og andre applikasjoner som krever høy lysstyrke og stabilitet.

Kontinuerlige xenongasslykter med lang bue

Kontinuerlige xenongasslykter med lang bue er designet for vekselstrøm (AC) drift med en lengre buelengde (typisk mer enn 10 mm). De har lavere lyskraft (opp til 40 lumen per watt) og lavere fargegjenproduseringsindeks (opp til 85) enn kort-buelamper. De brukes hovedsakelig for generell belysning, som gatebelysning, industriell belysning, og arkitektonisk belysning.

Xenonblitslykter

Xenonblitslykter er designet for pulsdrift med en veldig høy topp effekt (opp til flere megawatt) og en veldig kort varighet (typisk mindre enn 1 millisekund). De har lav gjennomsnittlig strømforbruk (opp til 10 watt) og lav gjennomsnittlig lyskraft (opp til 10 lumen per watt). De brukes hovedsakelig for fotografisk blits, strobelys, laserpumping, og andre applikasjoner som krever høy intensitet og kort varighet.

Hva er fordelene med xenongasslykter?

Xenongasslykter har flere fordeler sammenlignet med andre typer lyskilder:

• De produserer et bredt lysspekter som dekker det meste av det synlige området og deler av ultraviolett- og infrarødspekteret. • De har et høyt fargegjenproduseringsindeks som gjør at objekter ser mer naturlige og levende ut. • De har en høy fargetemperatur som simulerer naturlig dagslys og forbedrer synligheten. • De har en lang levetid som strekker seg fra 500 timer (7 kW) til 1500 timer (1 kW). • De har en stabil bue med mindre blink og støy. • De har ikke-konsumable elektroder som tillater lengre drift uten avbrudd. • De har en lav miljøpåvirkning da de ikke inneholder kvikksølv eller andre giftige stoffer.

Hva er ulemper med xenongasslykter?

Xenongasslykter har også noen ulemper sammenlignet med andre typer lyskilder: