Xenongasbelysning: En ljusstark och mångsidig ljuskälla

En xenongasbåglampa är en typ av gasutsläppslampa som producerar ljus genom att låta elektricitet passera genom ioniserad xenongas under högtryck. Xenongasbåglampor har en jämn utsläppskurva från ultraviolett till synligt spektrum, med karakteristiska våglängder som utstrålas mellan 750 och 1000 nm. De producerar ett starkt vitt ljus som liknar naturligt solljus, vilket utvidgar deras användningsområden inom olika fält såsom film, dagsljussimulering, soltester och forskning. Xenongasbåglampor kan indelas i tre kategorier: kontinuerliga xenon kortbåglampor, kontinuerliga xenon långbåglampor och xenon bländlampor.

Vad är en xenongasbåglampa?

En xenongasbåglampa definieras som en mycket specialiserad typ av gasutsläppslampa, en elektrisk lampa som producerar ljus genom att låta elektricitet passera genom ioniserad xenongas under högtryck. Termen "båge" hänvisar till den elektriska ström som flödar mellan två elektroder i en gassfylld rör. Termen "xenon" hänvisar till det ädla gasen som används som huvudkomponent i gasblandningen i röret. Xenon väljs för sitt höga atomnummer och låga ionisationspotential, vilket gör att den kan utstråla ett brett spektrum av ljus med hög intensitet och färgåtergivning.

Hur fungerar en xenongasbåglampa?

Den grundläggande strukturen av en xenongasbåglampa består av två thoriumbehandlade wolfram-elektroder placerade ansikte mot ansikte med en liten gapa i ett lufttätt, transparent kuvert av smält kvarts (även kallat kvarts). Thoriumbehandlad wolfram är en wolframlegierung med 1 till 2 % thorium tillsatt för att förbättra wolframs elektronemissionsförmåga. Smält kvarts är en icke-kristallin, transparent silikadioksidglas som ger extra styrka och nästan noll termisk expansion. Den kan stå emot högt tryck och hög temperatur.

Kuvertet eller glödlampan är fyllt med xenongas under mycket högt tryck, vanligtvis omkring 30 bar. När spänning appliceras över elektroder, börjar gasutsläpps-fenomenet i xenongasen i gapet mellan elektroder. Det finns alltid några fria elektroner i gasen på grund av termisk agitation eller kosmiska strålar. På grund av den applicerade elektriska fältet över elektroder, får de fria elektroner acceleration och kolliderar med xenon-atomer. På grund av dessa kollisioner, elektroner från ytterorbiten av xenon-atomerna lossnar från sin position och kommer till en högre energinivå. Atomer med elektroner på högre energinivåer kallas upphetsade atomer.

När de upphetsade atomen återvänder från sin högre energinivå till sin tidigare energitillstånd frigör de extra energi som fotoner. Våglängden av energin som frigörs av fotoner ligger inom det synliga området. Färgen på ljuset från xenongasbåglampan liknar dagsljus. På grund av elektrostatisk attraktion av anoden (positiv elektrod), kommer de fria elektroner slutligen till anoden och återvänder till källan.

På grund av katodens (negativa elektroden) attraktion, kolliderar de positiva jonerna (xenon-atomer som förlorat elektroner) slutligen med katodens framsida och genererar positiva metalljon, neutrala xenon-atomer och fria elektroner. Dessa elektroner kallas sekundärt frigjorda elektroner. Dessa elektroner hjälper till att fortsätta gasutsläppsprocessen.

Eftersom katoden inte är ytterligare uppvärmad för elektronemission, kallas katoden i en xenongasbåglampa för en kall katod.

Vilka typer av xenongasbåglampor finns det?

Xenongasbåglampor kan grovt delas in i tre kategorier: kontinuerliga xenon kortbåglampor, kontinuerliga xenon långbåglampor och xenon bländlampor.

Kontinuerliga xenon kortbåglampor

Kontinuerliga xenon kortbåglampor är designade för direktström (DC) drift med en mycket kort båglängd (vanligtvis mindre än 5 mm). De har hög ljuseffektivitet (upp till 75 lumen per watt) och hög färgåtergivningsindex (upp till 95). De används vid bioprojektion, lyktstolpar, solsimulatorer och andra tillämpningar som kräver hög ljusstyrka och stabilitet.

Kontinuerliga xenon långbåglampor

Kontinuerliga xenon långbåglampor är designade för växelström (AC) drift med en längre båglängd (vanligtvis mer än 10 mm). De har lägre ljuseffektivitet (upp till 40 lumen per watt) och lägre färgåtergivningsindex (upp till 85) än kortbåglampor. De används huvudsakligen för allmänna belysningsändamål, såsom gatubelysning, industriell belysning och arkitektonisk belysning.

Xenon bländlampor

Xenon bländlampor är designade för pulserad drift med mycket hög topp effekt (upp till flera megawatt) och mycket kort varaktighet (vanligtvis mindre än 1 millisekund). De har låg genomsnittlig effekt (upp till 10 watt) och låg genomsnittlig ljuseffektivitet (upp till 10 lumen per watt). De används huvudsakligen för fotografisk bländning, stroboskopiska ljus, laserpumpning och andra tillämpningar som kräver hög intensitet och kort varaktighet.

Vilka fördelar har xenongasbåglampor?

Xenongasbåglampor har flera fördelar jämfört med andra typer av ljuskällor:

• De producerar ett brett spektrum av ljus som täcker största delen av det synliga området och en del av det ultraviolett och infrarött området. • De har ett högt färgåtergivningsindex som gör att objekt ser mer naturliga och levande ut. • De har en hög färgtemperatur som simulerar naturligt solljus och förbättrar synbarheten. • De har en lång livslängd som varierar från 500 timmar (7 kW) till 1500 timmar (1 kW). • De har en stabil båge med mindre flimmer och brus. • De har icke-förbrukande elektroder som tillåter längre drift utan avbrott. • De har låg miljöpåverkan eftersom de inte innehåller kvicksilver eller andra giftiga ämnen.

Vilka nackdelar har xenongasbåglampor?

Xenongasbåglampor har också några nackdelar jämfört med andra typer av ljuskällor: