Lampy łukowe ksenonowe: Jasne i wszechstronne źródło światła

Electrical4u

Pole: Podstawowe Elektryka

China

Lampa łukowa ksenonowa to rodzaj lampy wyładowczej, która produkuje światło poprzez przepuszczanie prądu elektrycznego przez jonizowany ksenon pod wysokim ciśnieniem. Lampa łukowa ksenonowa ma gładką krzywą emisji w zakresie od ultrafioletu do widzialnej części spektrum, z charakterystycznymi długościami fal emitowanymi w zakresie od 750 do 1000 nm. Produkują one jasne białe światło, które dokładnie naśladuje naturalne światło słoneczne, co rozszerza ich zastosowanie w różnych dziedzinach, takich jak film, symulacja światła dziennego, testy słoneczne i badania. Lampy łukowe ksenonowe można podzielić na trzy kategorie: ciągłe lampa łukowa krótkołukowa ksenonowa, ciągła lampa łukowa długolukowa ksenonowa i lampa błyskowa ksenonowa.

Co to jest lampa łukowa ksenonowa?

Lampa łukowa ksenonowa to specjalizowany typ lampy wyładowczej, która produkuje światło poprzez przepuszczanie prądu elektrycznego przez jonizowany ksenon pod wysokim ciśnieniem. Termin „łuk” odnosi się do prądu elektrycznego, który płynie między dwoma elektrodami w gazowym napełnieniu rury. Termin „ksenon” odnosi się do szlachetnego gazu używanego jako główny składnik mieszaniny gazowej w rurze. Ksenon jest wybierany ze względu na swoją wysoką liczbę atomową i niską energię jonizacji, co pozwala mu emitować szeroki spektrum światła o wysokiej intensywności i oddaniu kolorów.

Jak działa lampa łukowa ksenonowa?

Podstawowa struktura lampy łukowej ksenonowej składa się z dwóch tlenkowych wolframowych elektrod ustawionych naprzeciwko siebie z małą szczeliną w hermetycznym przezroczystym obudowie z polerowanego kwarcu (także zwanym kwarcem). Tlenek wolframu to stop wolframu z dodatkiem 1 do 2% toru, który wzmacnia zdolność emisji elektronów wolframu. Polerowany kwarc to niekrystaliczny przezroczysty szklany tlenek krzemu, który zapewnia dodatkową wytrzymałość i prawie zerową rozszerzalność termiczną. Może on znieść wysokie ciśnienie i temperaturę.

Obudowa lub bańka jest wypełniona ksenonem pod bardzo wysokim ciśnieniem, zazwyczaj około 30 barów. Gdy napięcie jest zastosowane między elektrodami, zaczyna się zjawisko wyładowania gazu w ksenonie w szczelinie między elektrodami. Zawsze są jakieś wolne elektrony w gazie z powodu termicznych drgań lub promieni kosmicznych. Ze względu na zastosowane pole elektryczne między elektrodami, wolne elektrony są przyspieszane i zderzają się z ksenonowymi atomami. W wyniku tych zderzeń elektrony z zewnętrznych orbit atomów ksenonu zostają oderwane z ich pozycji i przechodzą na wyższy poziom energetyczny. Atomy z elektronami o wyższych poziomach energetycznych nazywane są pobudzonymi atomami.

Gdy pobudzone atomy wracają z wyższego poziomu energetycznego do poprzedniego stanu, wydzielają nadmiar energii w postaci fotonów. Długość fali energii emitowanej przez fotony mieści się w zakresie widzialnym. Kolor światła lampy łukowej ksenonowej przypomina światło dzienny. Ze względu na elektrostatyczną atrakcję anody (elektrody dodatniej), wolne elektrony ostatecznie docierają do anody i wracają do źródła.

Ze względu na atrakcję katody (elektrody ujemnej), dodatnie jony (atomy ksenonu, które utraciły elektrony) ostatecznie zderzają się z przednią powierzchnią katody i generują dodatnie jony metali, neutralne atomy ksenonu i wolne elektrony. Te elektrony nazywane są wtórnymi emitowanymi elektronami. Te elektrony pomagają kontynuować proces wyładowania gazu.

Ponieważ katoda nie jest dodatkowo nagrzewana do emisji elektronów, katoda lampy łukowej ksenonowej nazywana jest zimną katodą.

Jakie są rodzaje lamp łukowych ksenonowych?

Lampy łukowe ksenonowe można podzielić na trzy kategorie: ciągłe lampy łukowe krótkołukowe ksenonowe, ciągłe lampy łukowe długolukowe ksenonowe i lampy błyskowe ksenonowe.

Ciągłe lampy łukowe krótkołukowe ksenonowe

Ciągłe lampy łukowe krótkołukowe ksenonowe są zaprojektowane do pracy na prąd stały (DC) z bardzo krótką długością łuku (zazwyczaj mniej niż 5 mm). Mają wysoką efektywność świetlną (do 75 lumenów na wat) i wysoki wskaźnik oddawania kolorów (do 95). Są szeroko stosowane do projekcji kinowej, reflektorów, symulatorów słonecznych i innych zastosowań, które wymagają dużej jasności i stabilności.

Ciągłe lampy łukowe długolukowe ksenonowe

Ciągłe lampy łukowe długolukowe ksenonowe są zaprojektowane do pracy na prąd przemienny (AC) z dłuższą długością łuku (zazwyczaj więcej niż 10 mm). Mają niższą efektywność świetlną (do 40 lumenów na wat) i niższy wskaźnik oddawania kolorów (do 85) niż krótkołukowe lampy. Są głównie używane do ogólnego oświetlenia, takiego jak oświetlenie uliczne, przemysłowe i architektoniczne.

Lampy błyskowe ksenonowe

Lampy błyskowe ksenonowe są zaprojektowane do pracy impulsowej z bardzo wysoką mocą szczytową (do kilku megawatów) i bardzo krótkim czasem trwania (zazwyczaj mniej niż 1 milisekunda). Mają niskie zużycie średniej mocy (do 10 watów) i niską średnią efektywność świetlną (do 10 lumenów na wat). Są głównie używane do błysków fotograficznych, świateł stroboskopowych, pompowania laserów i innych zastosowań, które wymagają wysokiej intensywności i krótkiego czasu trwania.

Jakie są zalety lamp łukowych ksenonowych?

Lampy łukowe ksenonowe mają wiele zalet w porównaniu do innych rodzajów źródeł światła:

• Produkują szeroki spektrum światła, które obejmuje większość widzialnego zakresu oraz część ultrafioletowego i podczerwonego. • Mają wysoki wskaźnik oddawania kolorów, który sprawia, że obiekty wyglądają bardziej naturalnie i żywo. • Mają wysoką temperaturę barwową, która symuluje naturalne światło słoneczne i poprawia widoczność. • Mają długi czas życia, który wynosi od 500 godzin (7 kW) do 1500 godzin (1 kW). • Mają stabilny łuk z mniejszym migotaniem i hałasem. • Mają niekonsumpcyjne elektrody, które pozwalają na dłuższe działanie bez przerw. • Mają niskie wpływy środowiskowe, ponieważ nie zawierają rtęci ani innych toksycznych substancji.