หลอดไฟอาร์กเซนอน: แหล่งกำเนิดแสงที่สว่างและมีความยืดหยุ่น

หลอดไฟอาร์คซีนอนเป็นประเภทหนึ่งของหลอดไฟที่ผลิตแสงโดยการผ่านกระแสไฟฟ้าผ่านก๊าซซีนอนที่ถูกทำให้เป็นไอออนที่ความดันสูง หลอดไฟอาร์คซีนอนมีเส้นโค้งการปล่อยแสงที่เรียบในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลตถึงช่วงคลื่นมองเห็น โดยมีความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาอยู่ระหว่าง 750 ถึง 1000 นาโนเมตร หลอดไฟอาร์คซีนอนสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: หลอดไฟอาร์คซีนอนแบบต่อเนื่องระยะสั้น, หลอดไฟอาร์คซีนอนแบบต่อเนื่องระยะยาว, และหลอดไฟแฟลชซีนอน

หลอดไฟอาร์คซีนอนคืออะไร?

หลอดไฟอาร์คซีนอนถูกกำหนดว่าเป็นประเภทพิเศษของหลอดไฟที่ผลิตแสงโดยการผ่านกระแสไฟฟ้าผ่านก๊าซซีนอนที่ถูกทำให้เป็นไอออนที่ความดันสูง คำว่า "อาร์ค" หมายถึงกระแสไฟฟ้าที่ไหลระหว่างสองขั้วไฟฟ้าในท่อที่เต็มไปด้วยก๊าซ คำว่า "ซีนอน" หมายถึงก๊าซเฉื่อยที่ใช้เป็นส่วนประกอบหลักของก๊าซผสมในท่อ ซีนอนถูกเลือกมาเนื่องจากมีเลขอะตอมสูงและมีพลังงานไอออไนเซชันต่ำ ซึ่งทำให้มันสามารถปล่อยแสงที่ครอบคลุมสเปกตรัมกว้างด้วยความเข้มและความสมจริงของสีที่สูง

หลอดไฟอาร์คซีนอนทำงานอย่างไร?

โครงสร้างพื้นฐานของหลอดไฟอาร์คซีนอนประกอบด้วยสองขั้วไฟฟ้าทังสเตนที่มีธอรียมวางตรงกันพร้อมกับช่องว่างเล็ก ๆ ในห่อหุ้มที่โปร่งใสและแน่นหนาของซิลิกาหลอมรวม (หรือเรียกว่าควอตซ์) ทังสเตนที่มีธอรียมเป็นอัลลอยด์ทังสเตนที่มีธอรียมเพิ่มเติม 1 ถึง 2% เพื่อเพิ่มความสามารถในการปล่อยอิเล็กตรอนของทังสเตน ซิลิกาหลอมรวมเป็นแก้วซิลิกอนไดออกไซด์ที่ไม่มีผลึกที่โปร่งใสและมีความแข็งแรงพิเศษและมีการขยายตัวทางความร้อนเกือบศูนย์ มันสามารถทนทานต่อความดันและความร้อนสูง

ห่อหุ้มหรือหลอดจะถูกเติมด้วยก๊าซซีนอนที่ความดันสูงมาก ประมาณ 30 บาร์ เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าที่ถูกนำไปที่ขั้วไฟฟ้า ปรากฏการณ์การปล่อยก๊าซจะเริ่มขึ้นในก๊าซซีนอนในช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้า มีอิเล็กตรอนอิสระอยู่เสมอในก๊าซเนื่องจากการสั่นสะเทือนทางความร้อนหรือรังสีคอสมิค เนื่องจากสนามไฟฟ้าที่ถูกนำไปที่ขั้วไฟฟ้า อิเล็กตรอนอิสระจะถูกเร่งและชนกับอะตอมซีนอนอะตอมเนื่องจากชนเหล่านี้ อิเล็กตรอนจากวงโคจรนอกของอะตอมซีนอนจะถูกแยกออกจากตำแหน่งของมันและมาอยู่ที่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น อะตอมที่มีอิเล็กตรอนที่ระดับพลังงานสูงขึ้นเรียกว่าอะตอมที่ถูกกระตุ้น

เมื่ออะตอมที่ถูกกระตุ้นกลับจากระดับพลังงานสูงสู่ระดับพลังงานเดิม มันจะปล่อยพลังงานที่เพิ่มขึ้นเป็นโฟตอน ความยาวคลื่นของพลังงานที่ปล่อยออกมาโดยโฟตอนอยู่ภายในช่วงที่มองเห็น สีของแสงจากหลอดไฟอาร์คซีนอนเหมือนแสงแดด เนื่องจากแรงดึงดูดสถิตของแอนาด (ขั้วบวก) อิเล็กตรอนอิสระสุดท้ายจะมาที่แอนาดและกลับไปยังแหล่งกำเนิด

เนื่องจากแรงดึงดูดของแคโทด (ขั้วลบ) ไอออนบวก (อะตอมซีนอนที่สูญเสียอิเล็กตรอน) สุดท้ายจะชนกับพื้นผิวด้านหน้าของแคโทดและสร้างไอออนโลหะบวก, อะตอมซีนอนที่เป็นกลาง, และอิเล็กตรอนอิสระ อิเล็กตรอนเหล่านี้เรียกว่าอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมารอบสอง อิเล็กตรอนเหล่านี้ช่วยให้กระบวนการปล่อยก๊าซดำเนินต่อไป

เนื่องจากแคโทดไม่ได้ถูกทำความร้อนเพิ่มเติมสำหรับการปล่อยอิเล็กตรอน แคโทดของหลอดไฟอาร์คซีนอนจึงเรียกว่าแคโทดเย็น

ประเภทของหลอดไฟอาร์คซีนอนมีอะไรบ้าง?

หลอดไฟอาร์คซีนอนสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: หลอดไฟอาร์คซีนอนระยะสั้นที่ทำงานต่อเนื่อง, หลอดไฟอาร์คซีนอนระยะยาวที่ทำงานต่อเนื่อง, และหลอดไฟแฟลชซีนอน

หลอดไฟอาร์คซีนอนระยะสั้นที่ทำงานต่อเนื่อง

หลอดไฟอาร์คซีนอนระยะสั้นที่ทำงานต่อเนื่องถูกออกแบบมาสำหรับการทำงานด้วยกระแสตรง (DC) ด้วยความยาวอาร์คสั้นมาก (โดยทั่วไปน้อยกว่า 5 มม.) พวกเขามีประสิทธิภาพส่องสว่างสูง (สูงถึง 75 ลูเมนต่อวัตต์) และดัชนีการส่องสว่างสีสูง (สูงถึง 95) พวกเขาถูกใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการฉายภาพยนตร์, прожектор, จำลองแสงอาทิตย์, และการใช้งานอื่น ๆ ที่ต้องการความสว่างและความเสถียรสูง

หลอดไฟอาร์คซีนอนระยะยาวที่ทำงานต่อเนื่อง

หลอดไฟอาร์คซีนอนระยะยาวที่ทำงานต่อเนื่องถูกออกแบบมาสำหรับการทำงานด้วยกระแสสลับ (AC) ด้วยความยาวอาร์คยาว (โดยทั่วไปมากกว่า 10 มม.) พวกเขามีประสิทธิภาพส่องสว่างต่ำ (สูงถึง 40 ลูเมนต่อวัตต์) และดัชนีการส่องสว่างสีต่ำ (สูงถึง 85) มากกว่าหลอดไฟอาร์คระยะสั้น พวกเขามักถูกใช้สำหรับการส่องสว่างทั่วไป เช่น การส่องสว่างถนน, การส่องสว่างอุตสาหกรรม, และการส่องสว่างสถาปัตยกรรม

หลอดไฟแฟลชซีนอน

หลอดไฟแฟลชซีนอนถูกออกแบบมาสำหรับการทำงานด้วยการกระตุ้นด้วยความสูงสุดของพลังงานสูงมาก (สูงถึงหลายเมกะวัตต์) และระยะเวลาสั้นมาก (โดยทั่วไปน้อยกว่า 1 มิลลิวินาที) พวกเขามีการใช้พลังงานเฉลี่ยต่ำ (สูงถึง 10 วัตต์) และประสิทธิภาพส่องสว่างเฉลี่ยต่ำ (สูงถึง 10 ลูเมนต่อวัตต์) พวกเขามักถูกใช้สำหรับแฟลชภาพถ่าย, แสงแฟลช, การปั๊มเลเซอร์, และการใช้งานอื่น ๆ ที่ต้องการความเข้มสูงและระยะเวลาสั้น

ข้อดีของหลอดไฟอาร์คซีนอนมีอะไรบ้าง?

หลอดไฟอาร์คซีนอนมีข้อดีหลายประการเมื่อเทียบกับแหล่งกำเนิดแสงอื่น ๆ:

• พวกเขามีสเปกตรัมแสงที่ครอบคลุมส่วนใหญ่ของช่วงที่มองเห็นและบางส่วนของช่วงอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด • พวกเขามีดัชนีการส่องสว่างสีสูงที่ทำให้วัตถุปรากฏเป็นธรรมชาติและสดใส • พวกเขามีอุณหภูมิสีสูงที่จำลองแสงแดดธรรมชาติและเพิ่มความชัดเจน • พวกเขามีอายุการใช้งานยาวนานตั้งแต่ 500 ชั่วโมง (7 กิโลวัตต์) ถึง 1500 ชั่วโมง (1 กิโลวัตต์) • พวกเขามีอาร์คที่เสถียรพร้อมการกระพริบและเสียงรบกวนน้อย • พวกเขามีขั้วไฟฟ้าที่ไม่สิ้นเปลืองทำให้สามารถทำงานได้นานโดยไม่ต้องหยุดชะงัก • พวกเขามีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมต่ำเนื่องจากไม่มีปรอทหรือสารพิษอื่น ๆ

ทิป