Xenonblixtlampa

En blixtlampa  är en elektrisk urladdningslampa utformad för att generera kraftfulla, osammanhängande, kortvariga ljuspulser vars färgtemperatur ligger nära solljusets.

Enhet

En blixtlampa är ett förseglat rör av kvartsglas som kan vara rakt eller böjt i olika former, inklusive spiraler, bokstäver eller cirklar, för att passa runt en kameralins för "skuggfri" fotografering. Röret är fyllt med en blandning av ädelgaser , övervägande xenon . Elektroderna löds in i båda ändarna av röret och ansluts till en elektrolytisk kondensator med hög kapacitet (i vissa fall anslutning via en choke ). Spänningen på kondensatorplattorna sträcker sig från 180 till 2 000 volt , beroende på rörets längd och gasblandningens sammansättning. Den tredje elektroden är ett metalliserat spår längs rörets yttervägg eller en tunn tråd lindad runt lampröret i en spiral indragen från huvudelektroderna.

Sedan appliceras en högspänningspuls på den tredje (tändnings)elektroden, vilket orsakar jonisering av gasen i röret, det elektriska motståndet för gasen i lampan minskar och en elektrisk urladdning sker mellan lampelektroderna.

En blixtlampa kan bara ha två elektroder, i vilket fall tändelektroden kombineras med katoden .

Hur det fungerar

Blixten uppstår efter jonisering av gasen och passage genom den av en kraftfull puls av elektrisk ström. Jonisering behövs för att minska gasens elektriska motstånd så att en ström på hundratals ampere kan passera genom gasen inuti lampan. Den initiala joniseringen kan erhållas till exempel med en Tesla-transformator . En kortvarig högspänningspuls som appliceras på tändelektroden skapar de första jonerna. Strömmen som börjar flöda genom gasen exciterar xenonatomerna, vilket gör att elektronerna tar upp banor med högre energinivåer. Elektronerna återgår omedelbart till sina tidigare banor och utstrålar energiskillnaden i form av fotoner. Beroende på lampans storlek kan xenontrycket i lampan vara från några kPa till tiotals kPa (eller 0,01-0,1 atm eller 10-100 mm Hg ).

I praktiken används en tändpulstransformator för att initialt jonisera gasen . En kort puls med hög spänning appliceras i förhållande till en av elektroderna (oftast katoden) till tändelektroden, varigenom gasen som finns i lampan joniseras och kondensatorerna laddas ur på lampan. Tändpulsen överstiger i genomsnitt lampans driftspänning med 10 gånger. För att tända en lampa med två elektroder laddas lagringskondensatorer med en spänning som är högre än lampans självbrytningsspänning (denna parameter finns i alla typer av blixtlampor), vilket resulterar i jonisering och urladdning i gasen .

För att tända en blixtlampa är det viktigt att känna till dess parametrar, såsom: driftspänning , blixtenergi , självbrytningsspänning , blixtintervall och belastningsfaktor .

Blixtenergin beräknas med formeln: , där

 är blixtenergin, J ;

 - kondensatorkapacitans , Farad ; _

 - elektrisk spänning på kondensatorn, Volt .

Passagen av elektrisk ström genom den joniserade gasen upphör så snart spänningen på kondensatorplattorna sjunker till ett visst värde, släckspänning , vanligtvis 50-60 volt .

Formeln för flareenergi kommer att se ut så här:

Självgenombrottsspänningsparametern används för att beräkna tvåelektrodslampor.

Dessutom måste särskild uppmärksamhet ägnas åt belastningsfaktorn (dimension - μF × kWh ). Det rekommenderas inte att överskrida denna parameter - detta kommer att leda till ett accelererat fel på lampan. Det vill säga att arbeta med en given lampenergi och inte överskrida driftsspänningen.

När den blinkar genereras värme i lampan. Observera intervallet mellan blinkningarna . För vanligt glas är maxtemperaturen 200 °C, för kvartsglas är det 600 °C. För högeffektslampor används kylning - vatten, ibland kiselorganiska föreningar (den mest effektiva kylningen).

Funktionsprincipen för blixtkretsen

Lagringskondensatorn C 1 med stor kapacitet ( typiska kapacitansvärden är hundratals mikrofarader, driftspänningen är 300 ... 400 V, beroende på typen av blixtlampa), ansluten parallellt med xenonlampans elektroder EL 1 , laddas från AC -nätet genom en likriktare ( dioderna VD 1 och VD 2 med strömbegränsningsmotstånd R 1 ) antingen från ett högspänningsbatteri eller från ett lågspänningsbatteri och en växelriktare . Samtidigt , genom motstånden R4 och R5 , laddas kondensatorn C2 . Neonlampan HL 1 , påslagen genom en spänningsdelare ( R 2 , R 3 ), med sitt sken indikerar blixtens beredskap. När kamerans synkkontakt (eller testknappen SA1 ) utlöses, stänger kondensatorn C2 till primärlindningen av upptrappningstransformatorn Ti , på vars sekundärlindning en högspänning (tiotusentals volt) bildas en puls, som joniserar gasen i lampan genom dess tändkontakt. Urladdningen av kondensatorn C1 genom lampan åtföljs av en stark ljusblixt. I slutet av blixten upprepas cykeln. Nästa blixt är möjlig först efter att kondensatorn C 1 är fulladdad , vilket reflekteras av belysningen av neonlampan HL 1 i dess krets. Laddningstiden för kondensatorn (minsta intervallet mellan blinkningar) begränsas av omvandlarens effekt och den maximala ström som batterierna kan ge.

Strålningsspektrum

Liksom alla joniserade gaser innehåller emissionsspektrumet för xenon olika spektrallinjer . Detta är samma mekanism som ger neon dess karakteristiska glöd . Men i xenon är spektrallinjerna fördelade över hela det synliga spektrumet, så att dess strålning ser vit ut för en person.

Blixtintensitet och varaktighet

Med en kort puls begränsas antalet elektroner som emitteras av katoden. Med en längre puls begränsas också värmeavledningen. De flesta fotoblixtlampor har en pulslängd från mikrosekunder till flera millisekunder, med en upprepningsfrekvens på upp till flera hundra hertz.

För blixtlampor (med hög blixtenergi och lång varaktighet mellan blixtarna) överstiger pulseffekten hundratals kW.

Strålningsintensiteten hos en xenonblixtlampa är så hög att den kan antända brännbara föremål i lampans omedelbara närhet.

Applikation

Enligt driftslägen är lampor indelade i belysning (används främst i blixtar) och stroboskopisk. Stroboskopiska lampor har mycket lägre blixtenergi, men blixtfrekvensen kan vara upp till flera hundra hertz. Vid frekvenser runt 400 Hz är ljusbågetändning möjlig , vilket är högst oönskat.

Eftersom blixtens varaktighet är väl kontrollerad och dess intensitet är ganska hög, används den främst i blixtenheter. Används även i höghastighetsfotografering som pionjären av Harold Egerton på 1930-talet.

Lampor med reducerad blixttid används i blixtljus .

På grund av den höga strålningsintensiteten i den kortvågiga delen av spektrumet (upp till UV) och blixtens korta varaktighet är dessa lampor utmärkta som pumplampa i en laser . Valet av sammansättningen av lampgasen gör det möjligt att uppnå maximal strålning i områden med maximal absorption av laserns arbetskropp.

Blixtlampor har också använts inom kosmetologi : de används för fotoepilering och fotoföryngring av huden, tillsammans med ett filter som skär av de ultravioletta och blå komponenterna.

Se även

Litteratur