Ксенонові дугові лампи: яскравий та універсальний джерело світла

Ксенонова дугова лампа - це тип газорозрядної лампи, яка виробляє світло, пропускаючи електрику через іонізований ксеноновий газ під високим тиском. Ксенонові дугові лампи мають гладку криву випромінювання в ультрафіолетовому і видимому спектрах, з характерними довжинами хвиль, що випромінюються від 750 до 1000 нм. Вони виробляють яскраве біле світло, яке дуже схоже на природне сонячне, що розширює їхні застосування в різних галузях, таких як кіно, імітація денного світла, тестування сонячної енергії та дослідження. Ксенонові дугові лампи можна поділити на три категорії: ксенонові короткодугові лампи з безперервним виведенням, ксенонові довгодугові лампи з безперервним виведенням та ксенонові імпульсні лампи.

Що таке ксенонова дугова лампа?

Ксенонова дугова лампа - це спеціалізований тип газорозрядної лампи, яка виробляє світло, пропускаючи електрику через іонізований ксеноновий газ під високим тиском. Термін "дуга" вказує на електричний струм, який проходить між двома електродами в газонаповненій трубці. Термін "ксенон" вказує на благородний газ, який використовується як основний компонент газової суміші в трубці. Ксенон обирають через його високий атомний номер і низький іонізаційний потенціал, що дозволяє йому випромінювати широкий спектр світла з високою інтенсивністю та відтворенням кольору.

Як працює ксенонова дугова лампа?

Основна конструкція ксенонової дугової лампи складається з двох торієвих вольфрамових електродів, розташованих лицем до лиця з невеликою щілиною в герметичному прозорому огорожі з фузованого кварцу (також відомого як кварц). Торієвий вольфрам - це сплав вольфраму з 1-2% торію, що додається для підвищення емісійної здатності вольфраму. Фузований кварц - це некристалічне прозоре скло з двокислу сиру, яке забезпечує додаткову міцність та практично нульове теплове розширення. Він може витримувати високий тиск і температуру.

Огорожа або колба заповнена ксеноновим газом під дуже високим тиском, зазвичай близько 30 бар. Коли напруга застосовується до електродів, починається процес розряду газу в ксеноновому газі в щілині між електродами. Завжди є деякі вільні електрони в газі через термічну аґітацію або космічні промені. Через застосоване електричне поле між електродами, вільні електрони набирають швидкості і зіткуються з ксеноновими атомами. Через ці зіткнення, електрони ззовнішньої орбіти ксенонових атомів відділяються від своєї позиції і переходять на вищий енергетичний рівень. Атоми з електронами вищого енергетичного рівня називаються збудженими атомами.

Коли збуджені атоми повертаються з вищого енергетичного рівня до попереднього, вони віддають надлишкову енергію у вигляді фотонів. Довжина хвилі випромінюваної енергії фотонами знаходиться в видимому діапазоні. Колір світла ксенонової дугової лампи схожий на денний. Через електростатичну притягання анода (позитивного електрода), вільні електрони врешті-решт приходять до анода і повертаються до джерела.

Через притягання катоду (негативного електрода), позитивні іони (ксенонові атоми, які втратили електрони) врешті-решт зіткуються з передньою поверхнею катоду і генерують позитивні металеві іони, нейтральні ксенонові атоми та вільні електрони. Ці електрони називаються вторинними емітованими електронами. Ці електрони допомагають продовжити процес розряду газу.

Оскільки катод не нагрівається додатково для емісії електронів, катод ксенонової дугової лампи називається холодним катодом.

Які є типи ксенонових дугових ламп?

Ксенонові дугові лампи можна приблизно поділити на три категорії: ксенонові короткодугові лампи з безперервним виведенням, ксенонові довгодугові лампи з безперервним виведенням та ксенонові імпульсні лампи.

Ксенонові короткодугові лампи з безперервним виведенням

Ксенонові короткодугові лампи з безперервним виведенням розроблені для постійного струму (DC) з дуже короткою дугою (зазвичай менше 5 мм). Вони мають високу світлову ефективність (до 75 люменів на ватт) і високий індекс відтворення кольору (до 95). Вони широко використовуються для проекції кіно, прожекторів, сонячних симуляторів та інших застосувань, які вимагають високої яскравості та стабільності.

Ксенонові довгодугові лампи з безперервним виведенням

Ксенонові довгодугові лампи з безперервним виведенням розроблені для перемінного струму (AC) з довшою дугою (зазвичай більше 10 мм). Вони мають нижчу світлову ефективність (до 40 люменів на ватт) і нижчий індекс відтворення кольору (до 85) порівняно з короткодуговими лампами. Вони використовуються головним чином для загального освітлення, такого як дорожнє освітлення, промислове освітлення та архітектурне освітлення.

Ксенонові імпульсні лампи

Ксенонові імпульсні лампи розроблені для імпульсного режиму роботи з дуже високою пиковою потужністю (до кількох мегаватт) і дуже коротким тривалістю (зазвичай менше 1 мілісекунди). Вони мають низьку середню споживальну потужність (до 10 ватт) і низьку середню світлову ефективність (до 10 люменів на ватт). Вони використовуються головним чином для фотоапаратів, стробоскопів, насосів для лазерів та інших застосувань, які вимагають високої інтенсивності та короткої тривалості.

Які переваги мають ксенонові дугові лампи?

Ксенонові дугові лампи мають кілька переваг по відношенню до інших типів джерел світла: