Xenonbågslampa

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 27 februari 2022; verifiering kräver 1 redigering .

En xenonbågelampa  är en källa till artificiellt ljus där strålningskällan är en elektrisk ljusbåge i en glödlampa fylld med xenon .

Ger ett starkt vitt ljus, nära dagsljus.

Xenonlampor kan delas in i följande kategorier:

Lampan består av en kolv av vanligt glas eller kvartsglas med volframelektroder. Glödlampan evakueras och fylls sedan med xenon. Xenonblixtlampor har en tredje tändelektrod omringad eller applicerad på glödlampan i form av ett ledande skikt.

Historik och tillämpning

Xenonlampan med kort båge uppfanns på 1940-talet i Tyskland och introducerades 1951 av Osram . Lampan fick bred användning i filmprojektorer , varifrån den ersatte främst kolbågsljuskällor .

Lampan ger ett starkt vitt ljus, nära dagsljusspektrumet , men har en ganska låg verkningsgrad . Hittills använder nästan alla film- och digitala bioprojektorer xenonlampor med effekt från 450 W till 18 kW . Lampor i IMAX- projektorer kan nå 15 kW i en enda lampa.

Lampdesign

Alla moderna xenonlampor använder en kvartsglaslampa med toriumdopade volframelektroder . Krypton-85 med låg aktivitet, cirka 0,1 μCi, tillsätts ofta i gasarbetsmiljön. Kvartsglas är det enda ekonomiskt gångbara optiskt transparenta materialet som tål högt tryck (25 atm för IMAX-lampor) och temperatur. För speciella uppgifter används tillverkning av en glödlampa från safir . Detta utökar strålningsspektralområdet mot den kortvågiga ultravioletta strålen och leder också till en ökning av lampans livslängd. Doping av elektroder med torium ökar deras elektronemission avsevärt. Eftersom de termiska expansionskoefficienterna för kvartsglas och volfram är olika, svetsas volframelektroderna till invarremsor som smälts in i glödlampan. I en xenonlampa värms anoden under drift kraftigt upp av en ström av elektroner, så högeffektslampor är ofta vätskekylda.

För att öka lampans ljuseffekt finns xenon i en glödlampa under högt tryck (upp till 30 atm) , vilket ställer speciella säkerhetskrav. Om lampan är skadad kan fragmenten flyga ut i hög hastighet och skada personalen. Vanligtvis transporteras lampan i en speciell plastbehållare, som tas bort från lampan först efter att lampan är på plats och sätts på lampan när den är demonterad.

Under drift av lampan blir glödlampan mycket varm, vilket gör att glödlampan mot slutet av sin livslängd blir ömtåligare på grund av den partiella kristalliseringen av kvartsglas. För personalens säkerhet rekommenderar tillverkare av xenonbågslampor användning av skyddsglasögon vid service av lampan. Vid byte av IMAX-lampor rekommenderas att bära en skyddsdräkt.

Hur det fungerar

I en xenonlampa emitteras huvudströmmen av ljus av en plasmakolonn nära katoden. Det lysande området har formen av en kon, och ljusstyrkan på dess glöd minskar exponentiellt när den rör sig bort från katoden. Spektrum för en xenonlampa är ungefär likformigt i hela området med synligt ljus, nära dagsljus. Men även i högtryckslampor finns det flera toppar i det nära infraröda området, cirka 850-900 nm , vilket kan stå för upp till 10 % av den totala strålningen i termer av effekt.

Färgtemperaturen för strålningen från en xenonlampa är cirka 6200 K.

Det finns även kvicksilver-xenonlampor, i vilka det förutom xenon i glödlampan finns kvicksilverångor. De har ljusområden både nära katoden och nära anoden. De avger ett blåvitt ljus med ett starkt ultraviolett innehåll, vilket gör att de kan användas för fysioterapeutiska ändamål, sterilisering och ozonering.

På grund av den lilla storleken på det lysande området kan xenonlampor användas som ljuskälla nära en punktljuskälla, vilket gör det möjligt att åstadkomma en ganska exakt fokusering av strålning. Spektrum, nära dagsljus, leder till utbredd användning inom film och fotografi. Xenonlampor används också i klimatkammare  , som simulerar solstrålning för att testa material för ljusäkthet .

Versioner

Kortbågslampor (kullampor)

De vanligaste är kortbågslampor. I dem är elektroderna belägna på kort avstånd, och glödlampan har en sfärisk eller nära sfärisk form.

Keramiska lampor

Xenon kortbågslampor kan tillverkas i ett keramiskt skal med inbyggd reflektor. Detta gör lampan säkrare, eftersom endast ett litet fönster är tillverkat av glas genom vilket ljuset kommer ut, och justering krävs inte vid installation och byte. I en sådan lampa kan det finnas ett fönster, som både överför ultraviolett strålning och ogenomskinligt för det. Reflektorer kan vara antingen paraboliska (för att erhålla ett parallellt ljusflöde) eller elliptiska (för en kropp fokuserad till en punkt eller en cylindrisk kropp, till exempel för att pumpa lasrar) [1] .

Långbågslampor (rörformade lampor)

Långbågslampor skiljer sig till sin design från kortbågslampor genom att elektroderna är ytterligare åtskilda från varandra och glödlampan har formen av ett rör. Långbågs xenonlampor kräver en mindre ballast och kan i vissa fall användas utan förkoppling, eftersom de har en sektion på ström-spänningskarakteristiken med en positiv differentialresistans . Sådana lampor installeras ofta i en reflektor i form av en parabolcylinder och används för att belysa stora öppna ytor (vid järnvägsstationer , fabriker , lagerkomplex , etc.), samt för att simulera solstrålning, till exempel vid testning solpaneler, kontroll av material för ljusbeständighet etc. Den långbågade xenonlampan "Sirius", tillverkad i USSR , hade en rekordeffekt på 100 kW .

Strömkrav

Xenonlampan med kort båge har en negativ temperaturkoefficient för motstånd . Tändningen av ljusbågen kräver en tändpuls med en amplitud på 15-30 kV [2] , och ibland upp till 50 kV . I driftläge krävs exakt justering av spänning och ström (för att inte överskrida lampans nominella elektriska effekt), eftersom när lampan värms upp minskar dess motstånd avsevärt, och dessutom kan plasmaoscillationer uppstå . När den drivs av likriktad ström är det nödvändigt att rippelnivån inte överstiger 10-12% , eftersom spänningsfluktuationer påskyndar slitaget på elektroderna. Det finns varianter av xenonlampor för växelström. Lampor med en lång båge (till exempel inhemsk DKST) är inte så krävande på kvaliteten på strömförsörjningen och kan användas utan en ballast, kräver bara en startmotor .

Applikation

Xenonlampor används oftast i projektorer och scenbelysning, då de har mycket bra färgåtergivning. På grund av den lilla storleken på det emitterande området har de funnit tillämpning i optiska enheter.

Sedan 1991 har kvicksilver-xenonlampor använts i stor utsträckning i bilstrålkastare. Närmare bestämt, i billampor, bildas det huvudsakliga ljusflödet av kvicksilver-, natrium- och skandiumsalter, och i en xenonatmosfär sker urladdningen endast under uppstart, före avdunstning av andra komponenter. Därför bör de snarare hänföras till metallhalogenlampor , men detta skulle orsaka förvirring i namnen, eftersom halogenglödlampor också används i bilbelysning .

I Ryssland, när du installerar xenonlampor på en bil, är det också nödvändigt att installera ett automatiskt strålkastarjusteringssystem och strålkastare [3] , för att undvika att blända mötande förare.

Anteckningar

  1. ↑ Felix Schuda. Cermax® Xenon Lamp Engineering Guide  (eng.) (pdf). Excelitas Technologies Corp. (1998). Hämtad 20 september 2015. Arkiverad från originalet 30 augusti 2014.
  2. ↑ Xenonlampor (otillgänglig länk) . DRL.ORG.UA. Datum för åtkomst: 20 september 2015. Arkiverad från originalet den 28 mars 2010. 
  3. ↑ GOST R 51709-2001. Fordon. Säkerhetskrav för tekniskt skick och verifieringsmetoder

Litteratur

Länkar