Ксеноновая дуговая лампа — это… Что такое Ксеноновая дуговая лампа?

Ксеноновая дуговая лампа — источник искусственного света, в котором светится электрическая дуга в колбе, заполненной ксеноном. Дает яркий белый свет, близкий по спектру к дневному.

Ксеноновые лампы можно разделить на следующие категории:

Лампа состоит из колбы из обычного или кварцевого стекла с вольфрамовыми электродами с каждого конца. Колба вакуммируется и затем заполняется ксеноном. Ксеноновые лампы-вспышки имеют третий поджигающий электрод, опоясывающий колбу.

История и применение

100 Вт ксеноново-ртутная короткодуговая лампа Osram в рефлекторе

Ксеноновая лампа с короткой дугой была изобретена в 1940-х в Германии и представлена в 1951 году компанией Osram. Лампа нашла широкое применение в кинопроекторах, откуда вытеснила преимущественно угольные дуговые лампы. Лампа дает яркий белый свет, близкий к дневному спектру, но имеет достаточно невысокий КПД. На сегодняшний день практически во всех пленочных и цифровых кинопроекторах используются ксеноновые лампы мощностью от 900 Вт до 12 кВт. Лампы в проекторах IMAX могут достигать мощности в 15 кВт в одной лампе.

Конструкция лампы

15 kW лампа для IMAX. Видны отверстия для подачи охлаждающей жидкости.

Во всех современных ксеноновых лампах используется колба из кварцевого стекла с электродами из вольфрама, легированного торием. Кварцевое стекло — это единственный экономически приемлемый оптически прозрачный материал, который выдерживает высокое давление (25 атм в колбе ламп для IMAX), и температуру. Для специальных задач применяют изготовление колбы лампы из сапфира, это расширяет спектральный диапазон излучения в сторону коротковолнового ультрафиолета также приводит к увеличению срока службы лампы. Легирование электродов торием сильно увеличивает эмиссию ими электронов. Так как коэффициент теплового расширения кварцевого стекла и вольфрама различаются, вольфрамовые электроды вварены в полосы из чистого молибдена или инвара, которые вплавлены в колбу. В ксеноновой лампе анод при работе очень сильно нагревается потоком электронов, поэтому лампы большой мощности нередко имеют жидкостное охлаждение.

3 кВт лампа в пластиковом защитном транспортировочном чехле

Для повышения эффективности лампы, ксенон находится в колбе под высоким давлением (до 30 атм), что накладывает особые требования по безопасности. При повреждении лампы осколки могут разлететься с огромной скоростью. Обычно лампа транспортируется в специальном пластиковом контейнере, который снимается с лампы только после установки лампы на место и надевается на лампу при её демонтаже. При работе лампы колба подвергается значительным перепадам температуры, в результате чего к концу срока службы колба становится более хрупкой. Из соображений безопасности производители ксеноновых дуговых ламп рекомендуют использовать защитные очки при обслуживании лампы. При замене ламп IMAX рекомендуется надевать защитный костюм.

Принцип работы

В ксеноновой лампе основной поток света излучается плазмой возле катода. Светящаяся область имеет форму конуса, причём яркость её свечения падает по мере удаления от катода по экспоненте. Спектр ксеноновой лампы приблизительно равномерный по всей области видимого света, близкий к дневному свету. В лампах высокого давления могут быть несколько пиков вблизи инфракрасного диапазона, примерно 850—900 нм, которые могут составлять до 10 % всего излучения по мощности.

Существуют также ртутно-ксеноновые лампы, в которых кроме ксенона в колбе находятся пары ртути. В них светящиеся области есть как возле катода, так и возле анода. Они излучают голубовато-белый свет с сильным выходом ультрафиолета, что позволяет использовать их для физиотерапевтических целей, стерилизации и озонирования.

Благодаря малым размерам светящейся области, ксеноновые лампы могут использоваться как точечный источник света, позволяющий производить достаточно точную фокусировку, а хороший спектр обуславливает широкое применение в кино- и фотосъёмке. Ксеноновые лампы также используются в климатических камерах — установках, моделирующих солнечное излучение для испытания материалов на светостойкость.

Варианты исполнения

Короткодуговые лампы (Шаровые лампы)

Наиболее распространены короткодуговые лампы. В них электроды расположены на небольшом расстоянии, а колба имеет шарообразную, или близкую к шарообразной форму.

Керамические лампы

Лампа Cermax для видеопроекторов

Ксеноновые короткодуговые лампы могут выпускаться в керамической оболочке со встроенным рефлектором. Благодаря этому лампа получается более безопасной, так как из стекла сделано только небольшое окно, через которое выходит свет, а также не требуется юстировка при установке и замене. В такой лампе может быть окно, как пропускающее ультрафиолетовое излучение, так и непрозрачное для него. Рефлекторы могут быть как параболическими (для получения параллельного светового потока) так и эллиптическими (для сфокусированного)

[1].

Длиннодуговые лампы (Трубчатые лампы)

По конструкции длиннодуговые лампы отличаются от короткодуговых тем, что электроды дальше разнесены друг относительно друга, а колба имеет форму трубки. Ксеноновые лампы с длинной дугой требуют балласта меньших размеров, а в некоторых случаях могут использоваться без балласта. Такие лампы нередко устанавливаются в рефлектор в виде параболического цилиндра и используются для освещения больших открытых пространств (на железнодорожных станциях, заводах, складских комплексах и т. п.), а также для моделирования солнечного излучения, например при тестировании солнечных батарей, проверке материалов на светостойкость и т. д.

Требования к питанию

Блок питания ксеноновой лампы, мощностью 1 кВт без крышки

Ксеноновая лампа с короткой дугой имеет отрицательный температурный коэффициент. Для поджига дуги требуется зажигающий импульс 15-30 кВ^[2], а иногда и до 50 кВ. В рабочем режиме требуется точная регулировка напряжения и тока, так как по мере прогрева лампы её сопротивление значительно уменьшается, и кроме того, возможно появление колебаний плазмы. При питании выпрямленным током необходимо, чтобы уровень пульсаций не превышал 10-12 %, так как колебания напряжения ускоряют износ электродов. Существуют разновидности ксеноновых ламп для переменного тока. Лампы с длинной дугой (например, отечественная ДКсТ) не столь требовательны к качеству питания и могут использоваться без балласта, требуя лишь пускателя.

Применение

Ксеноновые лампы чаще всего применяются в проекторах и в сценическом освещении, так как имеют очень хорошую цветопередачу. Благодаря малому размеру излучающей области они нашли применение в оптических приборах.

Начиная с 1991 года широкое распространение ртутно-ксеноновые лампы нашли в автомобильных фарах. Точнее, в автомобильных лампах основной световой поток формируют ртуть, соли натрия и скандия, а в атмосфере ксенона разряд происходит только на время запуска, до испарения других компонентов. Поэтому их стоит скорее относить к металлогалогенным лампам, однако при этом возникла бы путаница в названиях, так как в автомобильной светотехнике применяются также галогенные лампы накаливания. Стоит помнить, что при установке ксеноновых ламп необходимо также установить систему автоматической регулировки угла наклона фар и фароомыватели, во избежание ослепления встречных водителей.

Примечания

Ссылки

Ксеноновая дуговая лампа — Википедия. Что такое Ксеноновая дуговая лампа

Ксеноновая дуговая лампа — источник искусственного света, в котором светится электрическая дуга в колбе, заполненной ксеноном. Дает яркий белый свет, близкий по спектру к дневному.

Ксеноновые лампы можно разделить на следующие категории:

Лампа состоит из колбы из обычного или кварцевого стекла с вольфрамовыми электродами с каждого конца. Колба вакуумируется и затем заполняется ксеноном. Ксеноновые лампы-вспышки имеют третий поджигающий электрод, опоясывающий колбу.

История и применение

100 Вт ксеноново-ртутная короткодуговая лампа Osram в рефлекторе

Ксеноновая лампа с короткой дугой была изобретена в 1940-х годах в Германии и представлена в 1951 году компанией Osram. Лампа нашла широкое применение в кинопроекторах, откуда вытеснила преимущественно угольные дуговые лампы. Лампа дает яркий белый свет, близкий к дневному спектру, но имеет достаточно невысокий КПД. На сегодняшний день практически во всех пленочных и цифровых кинопроекторах используются ксеноновые лампы мощностью от 450 Вт до 18 кВт.

[источник не указан 409 дней] Лампы в проекторах IMAX могут достигать мощности в 15 кВт в одной лампе.

Конструкция лампы

15 кВт лампа для IMAX. Видны отверстия для подачи охлаждающей жидкости

Во всех современных ксеноновых лампах используется колба из кварцевого стекла с электродами из вольфрама, легированного торием. Кварцевое стекло — это единственный экономически приемлемый оптически прозрачный материал, который выдерживает высокое давление (25 атм в колбе ламп для IMAX) и температуру. Для специальных задач применяют изготовление колбы лампы из сапфира. Это расширяет спектральный диапазон излучения в сторону коротковолнового ультрафиолета и также приводит к увеличению срока службы лампы. Легирование электродов торием сильно увеличивает эмиссию ими электронов. Так как коэффициент теплового расширения кварцевого стекла и вольфрама различаются, вольфрамовые электроды вварены в полосы из чистого молибдена или инвара, которые вплавлены в колбу. В ксеноновой лампе анод при работе очень сильно нагревается потоком электронов, поэтому лампы большой мощности нередко имеют жидкостное охлаждение.

3 кВт лампа в пластиковом защитном транспортировочном чехле

Для повышения эффективности лампы ксенон находится в колбе под высоким давлением (до 30 атм), что накладывает особые требования по безопасности. При повреждении лампы осколки могут разлететься с огромной скоростью. Обычно лампа транспортируется в специальном пластиковом контейнере, который снимается с лампы только после установки лампы на место и надевается на лампу при её демонтаже. При работе лампы колба подвергается значительным перепадам температуры, в результате чего к концу срока службы колба становится более хрупкой. Из соображений безопасности производители ксеноновых дуговых ламп рекомендуют использовать защитные очки при обслуживании лампы. При замене ламп IMAX рекомендуется надевать защитный костюм.

Принцип работы

В ксеноновой лампе основной поток света излучается плазмой возле катода. Светящаяся область имеет форму конуса, причём яркость её свечения падает по мере удаления от катода по экспоненте. Спектр ксеноновой лампы приблизительно равномерный по всей области видимого света, близкий к дневному свету. В лампах высокого давления могут быть несколько пиков вблизи инфракрасного диапазона, примерно 850—900 нм, которые могут составлять до 10 % всего излучения по мощности.

Существуют также ртутно-ксеноновые лампы, в которых кроме ксенона в колбе находятся пары ртути. В них светящиеся области есть как возле катода, так и возле анода. Они излучают голубовато-белый свет с сильным выходом ультрафиолета, что позволяет использовать их для физиотерапевтических целей, стерилизации и озонирования.

Благодаря малым размерам светящейся области ксеноновые лампы могут использоваться как точечный источник света, позволяющий производить достаточно точную фокусировку, а хороший спектр обуславливает широкое применение в кино- и фотосъёмке. Ксеноновые лампы также используются в климатических камерах — установках, моделирующих солнечное излучение для испытания материалов на светостойкость.

Варианты исполнения

Короткодуговые лампы (шаровые лампы)

Наиболее распространены короткодуговые лампы. В них электроды расположены на небольшом расстоянии, а колба имеет шарообразную или близкую к шарообразной форму.

Керамические лампы

Лампа Cermax для видеопроекторов

Ксеноновые короткодуговые лампы могут выпускаться в керамической оболочке со встроенным рефлектором. Благодаря этому лампа получается более безопасной, так как из стекла сделано только небольшое окно, через которое выходит свет, а также не требуется юстировка при установке и замене. В такой лампе может быть окно, как пропускающее ультрафиолетовое излучение, так и непрозрачное для него. Рефлекторы могут быть как параболическими (для получения параллельного светового потока) так и эллиптическими (для сфокусированного)^[1].

Длиннодуговые лампы (трубчатые лампы)

По конструкции длиннодуговые лампы отличаются от короткодуговых тем, что электроды дальше разнесены друг относительно друга, а колба имеет форму трубки. Ксеноновые лампы с длинной дугой требуют балласта меньших размеров, а в некоторых случаях могут использоваться без балласта, так как имеют участок с восходящей вольт-амперной характеристикой. Такие лампы нередко устанавливаются в рефлектор в виде параболического цилиндра и используются для освещения больших открытых пространств (на железнодорожных станциях, заводах, складских комплексах и т. п.), а также для моделирования солнечного излучения, например при тестировании солнечных батарей, проверке материалов на светостойкость и т. д. Длиннодуговая ксеноновая лампа «Сириус», выпускавшаяся в СССР, имела рекордную мощность 100 KW.

Требования к питанию

Блок питания ксеноновой лампы мощностью 1 кВт без крышки

Ксеноновая лампа с короткой дугой имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Для поджига дуги требуется зажигающий импульс 15—30 кВ^[2], а иногда и до 50 кВ. В рабочем режиме требуется точная регулировка напряжения и тока (чтобы не превысить номинальную электрическую мощность лампы), так как по мере прогрева лампы её сопротивление значительно уменьшается, и кроме того, возможно появление колебаний плазмы. При питании выпрямленным током необходимо, чтобы уровень пульсаций не превышал 10—12 %, так как колебания напряжения ускоряют износ электродов. Существуют разновидности ксеноновых ламп для переменного тока. Лампы с длинной дугой (например, отечественная ДКсТ) не столь требовательны к качеству питания и могут использоваться без балласта, требуя лишь пускатель.

Применение

Ксеноновые лампы чаще всего применяются в проекторах и в сценическом освещении, так как имеют очень хорошую цветопередачу. Благодаря малому размеру излучающей области они нашли применение в оптических приборах.

Начиная с 1991 года широкое распространение ртутно-ксеноновые лампы нашли в автомобильных фарах. Точнее, в автомобильных лампах основной световой поток формируют ртуть, соли натрия и скандия, а в атмосфере ксенона разряд происходит только на время запуска, до испарения других компонентов.^{[источник не указан 1124 дня]} Поэтому их стоит скорее относить к металлогалогенным лампам^{[источник не указан 1124 дня]}, однако при этом возникла бы путаница в названиях, так как в автомобильной светотехнике применяются также галогенные лампы накаливания.

В России при установке ксеноновых ламп на автомобиль необходимо также установить систему автоматической регулировки угла наклона фар и фароомыватели^[3], во избежание ослепления встречных водителей.

Примечания

Литература

Ссылки

Ксеноновая дуговая лампа — Википедия

Ксеноновая дуговая лампа — источник искусственного света, в котором светится электрическая дуга в колбе, заполненной ксеноном. Дает яркий белый свет, близкий по спектру к дневному.

Ксеноновые лампы можно разделить на следующие категории:

Лампа состоит из колбы из обычного или кварцевого стекла с вольфрамовыми электродами с каждого конца. Колба вакуумируется и затем заполняется ксеноном. Ксеноновые лампы-вспышки имеют третий поджигающий электрод, опоясывающий колбу.

История и применение

100 Вт ксеноново-ртутная короткодуговая лампа Osram в рефлекторе

Ксеноновая лампа с короткой дугой была изобретена в 1940-х годах в Германии и представлена в 1951 году компанией Osram. Лампа нашла широкое применение в кинопроекторах, откуда вытеснила преимущественно угольные дуговые лампы. Лампа дает яркий белый свет, близкий к дневному спектру, но имеет достаточно невысокий КПД. На сегодняшний день практически во всех пленочных и цифровых кинопроекторах используются ксеноновые лампы мощностью от 450 Вт до 18 кВт.^{[источник не указан 409 дней]} Лампы в проекторах IMAX могут достигать мощности в 15 кВт в одной лампе.

Конструкция лампы

15 кВт лампа для IMAX. Видны отверстия для подачи охлаждающей жидкости

Во всех современных ксеноновых лампах используется колба из кварцевого стекла с электродами из вольфрама, легированного торием. Кварцевое стекло — это единственный экономически приемлемый оптически прозрачный материал, который выдерживает высокое давление (25 атм в колбе ламп для IMAX) и температуру. Для специальных задач применяют изготовление колбы лампы из сапфира. Это расширяет спектральный диапазон излучения в сторону коротковолнового ультрафиолета и также приводит к увеличению срока службы лампы. Легирование электродов торием сильно увеличивает эмиссию ими электронов. Так как коэффициент теплового расширения кварцевого стекла и вольфрама различаются, вольфрамовые электроды вварены в полосы из чистого молибдена или инвара, которые вплавлены в колбу. В ксеноновой лампе анод при работе очень сильно нагревается потоком электронов, поэтому лампы большой мощности нередко имеют жидкостное охлаждение.

3 кВт лампа в пластиковом защитном транспортировочном чехле

Для повышения эффективности лампы ксенон находится в колбе под высоким давлением (до 30 атм), что накладывает особые требования по безопасности. При повреждении лампы осколки могут разлететься с огромной скоростью. Обычно лампа транспортируется в специальном пластиковом контейнере, который снимается с лампы только после установки лампы на место и надевается на лампу при её демонтаже. При работе лампы колба подвергается значительным перепадам температуры, в результате чего к концу срока службы колба становится более хрупкой. Из соображений безопасности производители ксеноновых дуговых ламп рекомендуют использовать защитные очки при обслуживании лампы. При замене ламп IMAX рекомендуется надевать защитный костюм.

Принцип работы

В ксеноновой лампе основной поток света излучается плазмой возле катода. Светящаяся область имеет форму конуса, причём яркость её свечения падает по мере удаления от катода по экспоненте. Спектр ксеноновой лампы приблизительно равномерный по всей области видимого света, близкий к дневному свету. В лампах высокого давления могут быть несколько пиков вблизи инфракрасного диапазона, примерно 850—900 нм, которые могут составлять до 10 % всего излучения по мощности.

Существуют также ртутно-ксеноновые лампы, в которых кроме ксенона в колбе находятся пары ртути. В них светящиеся области есть как возле катода, так и возле анода. Они излучают голубовато-белый свет с сильным выходом ультрафиолета, что позволяет использовать их для физиотерапевтических целей, стерилизации и озонирования.

Благодаря малым размерам светящейся области ксеноновые лампы могут использоваться как точечный источник света, позволяющий производить достаточно точную фокусировку, а хороший спектр обуславливает широкое применение в кино- и фотосъёмке. Ксеноновые лампы также используются в климатических камерах — установках, моделирующих солнечное излучение для испытания материалов на светостойкость.

Варианты исполнения

Короткодуговые лампы (шаровые лампы)

Наиболее распространены короткодуговые лампы. В них электроды расположены на небольшом расстоянии, а колба имеет шарообразную или близкую к шарообразной форму.

Керамические лампы

Лампа Cermax для видеопроекторов

Ксеноновые короткодуговые лампы могут выпускаться в керамической оболочке со встроенным рефлектором. Благодаря этому лампа получается более безопасной, так как из стекла сделано только небольшое окно, через которое выходит свет, а также не требуется юстировка при установке и замене. В такой лампе может быть окно, как пропускающее ультрафиолетовое излучение, так и непрозрачное для него. Рефлекторы могут быть как параболическими (для получения параллельного светового потока) так и эллиптическими (для сфокусированного)^[1].

Длиннодуговые лампы (трубчатые лампы)

По конструкции длиннодуговые лампы отличаются от короткодуговых тем, что электроды дальше разнесены друг относительно друга, а колба имеет форму трубки. Ксеноновые лампы с длинной дугой требуют балласта меньших размеров, а в некоторых случаях могут использоваться без балласта, так как имеют участок с восходящей вольт-амперной характеристикой. Такие лампы нередко устанавливаются в рефлектор в виде параболического цилиндра и используются для освещения больших открытых пространств (на железнодорожных станциях, заводах, складских комплексах и т. п.), а также для моделирования солнечного излучения, например при тестировании солнечных батарей, проверке материалов на светостойкость и т. д. Длиннодуговая ксеноновая лампа «Сириус», выпускавшаяся в СССР, имела рекордную мощность 100 KW.

Требования к питанию

Блок питания ксеноновой лампы мощностью 1 кВт без крышки

Ксеноновая лампа с короткой дугой имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Для поджига дуги требуется зажигающий импульс 15—30 кВ^[2], а иногда и до 50 кВ. В рабочем режиме требуется точная регулировка напряжения и тока (чтобы не превысить номинальную электрическую мощность лампы), так как по мере прогрева лампы её сопротивление значительно уменьшается, и кроме того, возможно появление колебаний плазмы. При питании выпрямленным током необходимо, чтобы уровень пульсаций не превышал 10—12 %, так как колебания напряжения ускоряют износ электродов. Существуют разновидности ксеноновых ламп для переменного тока. Лампы с длинной дугой (например, отечественная ДКсТ) не столь требовательны к качеству питания и могут использоваться без балласта, требуя лишь пускатель.

Применение

Ксеноновые лампы чаще всего применяются в проекторах и в сценическом освещении, так как имеют очень хорошую цветопередачу. Благодаря малому размеру излучающей области они нашли применение в оптических приборах.

Начиная с 1991 года широкое распространение ртутно-ксеноновые лампы нашли в автомобильных фарах. Точнее, в автомобильных лампах основной световой поток формируют ртуть, соли натрия и скандия, а в атмосфере ксенона разряд происходит только на время запуска, до испарения других компонентов.^{[источник не указан 1124 дня]} Поэтому их стоит скорее относить к металлогалогенным лампам^{[источник не указан 1124 дня]}, однако при этом возникла бы путаница в названиях, так как в автомобильной светотехнике применяются также галогенные лампы накаливания.

В России при установке ксеноновых ламп на автомобиль необходимо также установить систему автоматической регулировки угла наклона фар и фароомыватели^[3], во избежание ослепления встречных водителей.

Примечания

Литература

Ссылки

Ксеноновая дуговая лампа

Ксеноновая дуговая лампа

Что такое ксеноновая дуговая лампа — это источник искусственного света. При помощи электричества газ ксенон начинает излучать яркий, белый свет, который по своему спектру близок к дневному. Лампы ксенона обычно бывают трех типов: длительной работы с короткой дугой, длительной работы с длинной дугой и ксеноновая лампа-вспышка. Ксеноновая лампа состоит из стеклянной колбы и вольфрамовых электродов. Эта колба исполнена в форме вакуума и заполнена ксеноновым газом. Ксеноновые лампы-вспышки оснащены поджигающим электродом, который расположен вокруг колбы.

Ксеноновые лампы с короткой дугой были изобретены в середине прошлого века в Германии. Первая ксеноновая лампа нашла широкое применение в кинотеатрах, прийдя на смену угольным дуговым лампам. на сегодняшний день почти все кинопроекторы применяют ксеноновые лампы. Проникновение ксеноновых технологий на рынок осуществилось в начале 90-х годов, когда появились первые биксеноновые лампы для автомобилей. Эти лампы имеют маленький размер, а длина их дуги составляет только 2 мм. Выход света в этих лампах повышают добавленные к ксенону ртуть, соли натрия, скандий, что дает возможность получить свет сразу после включения лампы.

Современные ксеноновые дуговые лампы применяют колбу из кварцевого стекла с электродами из вольфрама. Вольфрам считается единственным в низкой ценовой категории материалом, который может выдержать высокое давление и нагрев, и при всем при этом остается прозрачным. Поскольку к ксеноновой лампе подводят высокие мощности, то для них необходимо водяное охлаждение. С целью повышения эффективности лампы, ксенон закачивают в колбу при экстремальных давлениях, примерно, до 300 атмосфер. Это требует соблюдения определенных мер безопасности, поскольку осколки разбитой лампы могут разлететься в разные стороны с огромной скоростью. Постепенно лампы изнашиваются и риск ее взрыва растет с каждой минутой, поэтому демонтаж лампы, как и ее монтаж, должны производиться очень аккуратно.

В лампах, в которых содержится только ксенон, основное количество света происходит от маленьких точечных облачков плазмы в том месте, где электроны покидают поверхность электрода. Свет генерирует поверхностью конусной формы, а интенсивность свечения понижается или увеличивается в зависимости от расстояния катода от анода. Электроны пробиваются через облака плазмы, сталкиваются с анодом и нагревают его. Чисто ксеноновые лампы имеют близкий к дневному спектр.

В ксеноново-ртутных лампах основное количество света возникает благодаря маленьким точечным облачкам плазмы на концах каждого из электродов. Интенсивность свечения падает по мере перемещения от электрода к центру. ксеноново-ртутные лампы излучают голубовато-белый свет с активным выходом ультрафиолета. Обычно эти лампы применяются для ультрафиолетовых ламп для лечения в медицине, стерилизации и выработки озона.

Очень маленький размер дуги дает возможность применять очень тонкий точный фокус света. Небольшие ксеноновые дуговые лампы применяются в подсветке в микроскопах и других мелких аппаратов. Лампы покрупнее используются в поисковых фонарях и во время киносъемок для получения дневного света.

Ксеноновые лампы являются низковольтными, сильноточными устройствами устройствами постоянного тока. Для них необходим импульс в 50кВ для поджига и очень хорошую регулировку тока в по ходу работы. Эти лампы нестабильны в своей работе, они могут менять свои характеристики при нагреве. Следовательно, такая лампа требует специального блока питания для долгой стабильной непрерывной работы.

Ксеноновые лампы дуги — Xenon arc lamp

15 кВт ксеноновой короткая дуга лампа используется в IMAX проекторах Высокоскоростные, замедленное видео ксеноновой ксеноновой лампы-вспышки. Камера была запись в 44,025 кадров в секунду.

Ксеноновые дуговая лампа является высоко специализированным типом газоразрядной лампы , с электрическим светом , который производит свет, пропуская электричество через ионизированный ксенон газа при высоком давлении. Он производит яркий белый свет , который точно имитирует естественный солнечный свет , который расширяет свои приложения в пленку и дневной свет отрасль моделирования. Дуговые лампы ксеноновых ламп используются в кинопроекторах в театрах , в прожекторах , и, как уже упоминались ранее, специализированные использования в промышленности и научных исследованиях для имитации солнечного света, часто для тестирования продукта.

Ксеноновые фары в автомобилях, на самом деле металл-лампа , где ксеноновая дуга используется только во время запуска , чтобы исправить цветовую температуру.

Типы

Ксеноновые дуговые лампы можно грубо разделить на три категории: с непрерывным выходом ксенона короткого дуговых ламп, с непрерывным выходом ксенона с длинными дуговых ламп и ксеноновых импульсных ламп (которые обычно рассматриваются отдельно).

Каждые состоит из плавленого кварца или других жаропрочных стекла дуговой трубки с вольфрамовым металлическим электродом на каждый конце. Стеклянная трубка сначала откачивают , а затем повторно заполнен ксеноном. Для ксенона flashtubes, третий «триггер» электрод , как правило , окружает внешний вид дуговую трубки. Срок службы ксеноновой дуговой лампы изменяется в зависимости от его конструкции и энергопотребления, с крупным производителем со ссылкой средних сроков службы в пределах от 500 часов (7KW) до 1500 (1 кВт).

История и современное использование

Osram 100 Вт ксенон / ртутные короткой дугой лампы в рефлекторе

Интерес к ксеноновому разряду первым был возбужден П. Шульц в 1944 году, после его открытия его почти непрерывного спектра и высоких цветового рендеринга белого света. Из — за военное время ограничения на доступности этого благородного газа, значительный прогресс не был сделан , пока Джон Олдингтона ламповой британской компании Siemens опубликовал его исследование в 1949 г. Это вызвало интенсивные усилия на немецкой Osram компании по дальнейшему развитию технологии в качестве замены углеродные дуги в проекции кино. Первая успешная публичная проекция с использованием ксенона свет был проведен 30 октября 1950 года, когда были показаны отрывки из цветной пленки (Das Schwarzwaldmädel) в ходе 216 — й сессии кинематографического общества Германии в Берлине. Эта технология была введена в продаже немецкой компанией Osram в 1952 году впервые было получен в 2 кВт размере (XBO2001), эти лампы увидели широкое применение в проекции фильма , где они заменили старые, больше (работать) трудоемкого углерод дуговых ламп .

Белый непрерывный свет , генерируемый ксеноновой дуга спектрально похож на дневной свет, но лампа имеет довольно низкую эффективность с точкой зрения люменов видимого светового потока на ватт входной мощности. Сегодня почти все кинопроекторы в кинотеатрах используют эти лампы с номинальной мощностью в диапазоне от 900 Вт до 12 кВт. Omnimax (Imax) Купол проекционные системы используют одиночные лампы ксенона с рейтингом выше , чем 15 кВт. В 2016 г., лазерное освещение для цифровых театральных проекторов начинают установить присутствие на рынке и было предсказано , чтобы вытеснить ксеноновую дуговую лампу для данного применения.

строительство лампы

Конец вид 15 кВт IMAX лампы с указанием жидкостного охлаждения портов

Все современные ксеноновые короткое дуговые лампы использовать плавленый кварц конверт с торированного вольфрамовыми электродами. Плавленый кварц является единственным экономически целесообразным материал , доступный в настоящее время , которое может выдерживать высокое давление (25 атмосфер для IMAX луковицы) и высокую температуру , присутствующий в операционной лампе, в то же время оптически прозрачным. Торий легирующей примеси в электродах значительно повышает их эмиссии электронов характеристики. Из вольфрама и кварц имеют различные коэффициенты теплового расширения , вольфрамовые электроды приварены к полоскам чистого молибдена металла или инвар сплава, которые затем растворились в кварц , чтобы сформировать уплотнение конверта.

Из-за очень высоких уровней мощности , участвующих, большие лампы с водяным охлаждением. В тех , которые используются в IMAX проекторах, электродные тела выполнены из твердого инвара и наконечник с торированным вольфрамом. Уплотнительное кольцо герметизирует трубу, так что голые электроды не контактируют с водой. В маломощных применениях электродов являются слишком холодным для эффективной эмиссии электронов и не охлаждаются. В высоких силовых цепях дополнительный контур охлаждения воды для каждого электрода необходим. Для того, чтобы уменьшить стоимость, водяные контуры часто не разделены , и вода должна быть деионизированной , чтобы сделать его электрический непроводящим, который позволяет кварц или некоторые лазерные среды растворяются в воду.

Перспективный вид 3 кВт лампы показывая пластик безопасность щита используется во время транспортировки.

Для достижения максимальной эффективности, ксенон газа внутри короткого дуговых ламп выдерживают при чрезвычайно высоком давлении — до 30 атм (440 фунтов на квадратный дюйм / 3040 кПа) — что создает проблемы безопасности. Если лампа упала или разрывы в процессе эксплуатации, часть колбы лампы может быть выброшена на высокой скорости. Для смягчения этого, большой ксенона короткого дуговые лампы, как правило, поставляются в защитных экранов, которые будут содержать фрагменты конверт должен произойти поломка. Как правило, щит удаляется после того, как лампа установлена ​​в корпусе лампы. Когда лампа достигает конца срока его полезного использования, защитный экран помещается обратно на лампу, а отработанный лампы затем вынимают из оборудования и отбрасывают. Как лампы возраста, риск возрастает провал, поэтому лампы заменяются на большом риске взрыва. Производители ламп рекомендуют использовать средства защиты глаз при работе с ксеноновыми короткими дуговыми лампами. Некоторые лампы, особенно те, которые используются в IMAX проекторах, требуют использования всего тела защитной одежды.

Механизм генерации света

Выходной профиль ксеноновой дуговой лампы.

Ксенон короткие дуговые лампы бывают двух различных вариантах: чистый ксенон, который содержит только ксенон; и ксенон-ртуть, которая содержит ксеноновый газ и небольшое количество ртути металла.

Чистый ксенон

В чистой ксеноновой лампе, большая часть света генерируются внутри крошечного, заострить размер облака плазмы расположено там , где поток электронов покидает поверхность катода. Объем генерации света имеет конусообразную форму, и сила света экспоненциально спадает движется от катода к аноду. Электроны , проходящие через облако плазмы удар анода, заставляя его нагреть. В результате, анод в ксеноновой короткой дуге лампы либо должен быть значительно больше , чем катод , или быть водяным охлаждением, для рассеивания тепла. Выход из чистого ксенона короткой дуги лампы достаточно предлагает непрерывное распределение спектральной мощности с цветовой температурой около 6200K и индекс цветопередачи близко к 100. Однако, даже в лампе высокого давления есть некоторые очень сильные линии излучения в ближней инфракрасной области спектра , примерно в области от 850-900 нм. Эта спектральная область может содержать около 10% от общего излучаемого света. Интенсивность света в диапазоне от 20000 до 500000 кд / см ² . Примером является «XBO лампы», которая представляет собой торговое наименование OSRAM для чистого ксенона короткой дуги лампы.

Для некоторых приложений, таких как эндоскопия и стоматологические технологии световодных систем включены.

Ксенон-ртуть

В ксеноне-ртутные короткие дуговых лампах, большая часть света генерируются в заострить размер облака плазмы , расположенное на конце каждого электрода. Объем генерации света имеет форму двух пересекающихся конусов, и сила света экспоненциально спадает движется по направлению к центру лампы. Ксенон-ртутные короткие дуговые лампы имеют голубовато-белый спектр и чрезвычайно высокий УФ — выход. Эти лампы используются в основном для УФ — отверждения приложений, стерилизации объектов и генерации озона .

Очень маленький размер дуги позволяет сфокусировать свет от лампы с умеренной точностью. По этой причине, ксеноновые дуговые лампы меньших размеров, вплоть до 10 Вт, используется в оптике и в точности освещении для микроскопов и других приборов, хотя в наше время они вытесняются одиночным режим лазерных диодов и белого свет суперконтинуум лазеров , которые могут производит поистине дифракционное пятно. Большие лампы используются в прожекторах, в которых образуются узкие пучки света, или в пленочном производстве освещения , где требуются летнее моделирование.

Все ксенон короткие дуговые лампы генерируют значительную ультрафиолетовое излучение . Ксенон имеет сильные спектральные линии в УФ — диапазонах, и они легко проходить через плавленый кварц колбу лампы. В отличие от боросиликатного стекла , используемого в стандартных ламп, плавленый кварц легко проходит ультрафиолетовое излучение , если это не специально легированный . УФ — излучение выпущена короткие дуговая лампа может вызвать вторичную проблему озона поколения. УФ — излучение поражает кислород молекул в воздухе окружающей лампы, заставляя их ионизируют. Некоторые из ионизированных молекул затем рекомбинируют , как O ₃ , озон. Оборудование , которое использует краткосрочные дуговые лампы в качестве источника света должны содержать УФ — излучение и предотвращение озона отложений.

Многие лампы имеют коротковолновое УФ блокирование покрытия на конверте и продаются как «озон» бесплатно лампы. Эти «озон бесплатно» лампы используются обычно в закрытых приложениях, где надлежащая вентиляция не является легкодоступной. WACOM компании также имеет долгую историю производства ксеноновой лампы. Некоторые лампы имеют конверты , изготовленные из сверхчистого синтетического плавленого кварца (таких , как «супрасил»), что примерно удваивает стоимость, но который позволяет им излучать полезный свет в вакуумной ультрафиолетовой области . Эти лампы , как правило , работают в атмосфере чистого азота.

Керамические ксеноновые лампы

Кермакс 2 кВт ксеноновая лампа с видеопроектором. Пара радиаторов зажаты на два металлических полосах по периметру, которые также дважды для подачи питания на электроды лампы.

Ксенон коротких дуговые лампы также изготовлены с использованием керамического телом и интегральным отражателем. Они доступны во многих рейтингах выходной мощности либо с УФ-передачи или блокирующих окон. Варианты отражателей параболические (для коллимированного света) или эллиптические (для сфокусированного света). Они используется в широком спектре приложений, такие как видео-проекторы, волоконно-оптических осветители, эндоскоп и фара освещение, стоматологическое освещение и прожектора.

Требования к источнику питания

А 1 кВт ксеноновые короткой дугой лампы питания со снятой крышкой.

Ксенон коротких дуговые лампы имеют отрицательный температурный коэффициент , как и другие газоразрядные лампы. Они работают при низком напряжении, высоком токе, DC и начали с высоким импульсом напряжения от 20 до 50 кВ. В качестве примера, 450 Вт лампа работает в обычном режиме при 18 В и 25 А как только началась. Кроме того, они нестабильны, склонны к таким явлениям, как плазменные колебания и тепловой пробой . Из — за этих характеристик, ксеноновые короткой дугой лампы требуют надлежащего источника питания , который работает без мерцания в пламени, которое в конечном счете может привести к повреждению электродов ..

Автомобильные фары

В 1991 году « ксеноновые фары были введены» для автомобилей ( BMW E32 ). Это на самом деле металл-лампа ; ксенон газ используется только , чтобы немедленно обеспечить некоторый свет после запуска лампы, как это требуется для обеспечения безопасности в автомобильной фары применения. Полная интенсивность достигаются от 20 до 30 секунд позже , как только соли из натрия и скандия являются парообразными за счетом тепла ксеноновой дуги. Лампа оболочка мала и дуга охватывает лишь несколько миллиметров . Наружные блоки трубки трудно стекли побег ультрафиолетового излучения , которое будет иметь тенденцию к повреждению пластмассовых компонентов фары. Первые ксеноновые фары содержали ртуть; новые типы не делают.

Ксенон с длинной дугой-лампа

Они структурно подобны коротким дуговых ламп за исключением того, что расстояние между электродами в стеклянной трубке сильно удлинены. При установке внутри эллиптического отражателя, эти лампы часто используется для имитации солнечного света в коротких вспышках, часто для фотографирования. Типичные области применения включает солнечные батареи тестирование (с использованием оптических фильтров), солнечное моделирование для возрастных испытаний материалов, быстрой термической обработки, проверок материала и спекания.

Хотя не известно, за пределами России и стран бывшего Советского Союза спутников, были использованы длинные ксеноновой лампы для общего освещения больших площадей, таких как железнодорожные станции, спортивные арены, добычи полезных ископаемых, а также АЭС высотный пространств. Эти лампы, лампа ксеноновой ДКСТ, буквально «ксеноновая лампа DKST» характеризовалась высокой активной мощностью в диапазоне от 2 кВт до 100 кВт. Лампы работали в особом режиме разряда, где термализованной плазма, то есть, электроны не были значительно сильнее, чем сам газ. В этих условиях положительный кривой вольт-амперной была продемонстрирована. Это позволило большие общие размеры, такие как 5 и 10 кВт для работы непосредственно от сети переменного тока в 110 и 220 вольт соответственно без балласта — только ряд воспламенитель было необходимо, чтобы начать дугу. Лампы произведено около 30 люмен / ватт, что примерно в два раза превышает эффективность вольфрамовой лампы накаливания, но меньше, чем более современных источников, таких как галогенид металла. Они имели преимущество без содержания ртути, конвективного охлаждения воздуха, отсутствие риска разрыва под высоким давлением, и почти идеальную цветопередачу. Из-за низкую эффективность и конкуренцию со стороны более распространенных типов ламп, несколько установок остаются сегодня, но там, где они делают, они могут быть признаны характерным прямоугольным / эллиптическим отражателем и хрустящим сине-белым светом из относительно длинного трубчатого источника.

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка

Ксеноновая дуговая лампа — Википедия

Ксеноновая дуговая лампа — источник искусственного света, в котором светится электрическая дуга в колбе, заполненной ксеноном. Дает яркий белый свет, близкий по спектру к дневному.

Ксеноновые лампы можно разделить на следующие категории:

Лампа состоит из колбы из обычного или кварцевого стекла с вольфрамовыми электродами с каждого конца. Колба вакуумируется и затем заполняется ксеноном. Ксеноновые лампы-вспышки имеют третий поджигающий электрод, опоясывающий колбу.

История и применение

100 Вт ксеноново-ртутная короткодуговая лампа Osram в рефлекторе

Ксеноновая лампа с короткой дугой была изобретена в 1940-х годах в Германии и представлена в 1951 году компанией Osram. Лампа нашла широкое применение в кинопроекторах, откуда вытеснила преимущественно угольные дуговые лампы. Лампа дает яркий белый свет, близкий к дневному спектру, но имеет достаточно невысокий КПД. На сегодняшний день практически во всех пленочных и цифровых кинопроекторах используются ксеноновые лампы мощностью от 450 Вт до 18 кВт.^{[источник не указан 760 дней]} Лампы в проекторах IMAX могут достигать мощности в 15 кВт в одной лампе.

Конструкция лампы

15 кВт лампа для IMAX. Видны отверстия для подачи охлаждающей жидкости

Во всех современных ксеноновых лампах используется колба из кварцевого стекла с электродами из вольфрама, легированного торием. Кварцевое стекло — это единственный экономически приемлемый оптически прозрачный материал, который выдерживает высокое давление (25 атм в колбе ламп для IMAX) и температуру. Для специальных задач применяют изготовление колбы лампы из сапфира. Это расширяет спектральный диапазон излучения в сторону коротковолнового ультрафиолета и также приводит к увеличению срока службы лампы. Легирование электродов торием сильно увеличивает эмиссию ими электронов. Так как коэффициент теплового расширения кварцевого стекла и вольфрама различаются, вольфрамовые электроды вварены в полосы из чистого молибдена или инвара, которые вплавлены в колбу. В ксеноновой лампе анод при работе очень сильно нагревается потоком электронов, поэтому лампы большой мощности нередко имеют жидкостное охлаждение.

3 кВт лампа в пластиковом защитном транспортировочном чехле

Для повышения эффективности лампы ксенон находится в колбе под высоким давлением (до 30 атм), что накладывает особые требования по безопасности. При повреждении лампы осколки могут разлететься с огромной скоростью. Обычно лампа транспортируется в специальном пластиковом контейнере, который снимается с лампы только после установки лампы на место и надевается на лампу при её демонтаже. При работе лампы колба подвергается значительным перепадам температуры, в результате чего к концу срока службы колба становится более хрупкой. Из соображений безопасности производители ксеноновых дуговых ламп рекомендуют использовать защитные очки при обслуживании лампы. При замене ламп IMAX рекомендуется надевать защитный костюм.

Принцип работы

В ксеноновой лампе основной поток света излучается плазмой возле катода. Светящаяся область имеет форму конуса, причём яркость её свечения падает по мере удаления от катода по экспоненте. Спектр ксеноновой лампы приблизительно равномерный по всей области видимого света, близкий к дневному свету. В лампах высокого давления могут быть несколько пиков вблизи инфракрасного диапазона, примерно 850—900 нм, которые могут составлять до 10 % всего излучения по мощности.

Существуют также ртутно-ксеноновые лампы, в которых, кроме ксенона в колбе, находятся пары ртути. В них светящиеся области есть как возле катода, так и возле анода. Они излучают голубовато-белый свет с сильным выходом ультрафиолета, что позволяет использовать их для физиотерапевтических целей, стерилизации и озонирования.

Благодаря малым размерам светящейся области ксеноновые лампы могут использоваться как точечный источник света, позволяющий производить достаточно точную фокусировку, а хороший спектр обуславливает широкое применение в кино- и фотосъёмке. Ксеноновые лампы также используются в климатических камерах — установках, моделирующих солнечное излучение для испытания материалов на светостойкость.

Варианты исполнения

Короткодуговые лампы (шаровые лампы)

Наиболее распространены короткодуговые лампы. В них электроды расположены на небольшом расстоянии, а колба имеет шарообразную или близкую к шарообразной форму.

Керамические лампы

Лампа Cermax для видеопроекторов

Ксеноновые короткодуговые лампы могут выпускаться в керамической оболочке со встроенным рефлектором. Благодаря этому лампа получается более безопасной, так как из стекла сделано только небольшое окно, через которое выходит свет, а также не требуется юстировка при установке и замене. В такой лампе может быть окно, как пропускающее ультрафиолетовое излучение, так и непрозрачное для него. Рефлекторы могут быть как параболическими (для получения параллельного светового потока), так и эллиптическими (для сфокусированного)^[1].

Длиннодуговые лампы (трубчатые лампы)

По конструкции длиннодуговые лампы отличаются от короткодуговых тем, что электроды дальше разнесены друг относительно друга, а колба имеет форму трубки. Ксеноновые лампы с длинной дугой требуют балласта меньших размеров, а в некоторых случаях могут использоваться без балласта, так как имеют участок с восходящей вольт-амперной характеристикой. Такие лампы нередко устанавливаются в рефлектор в виде параболического цилиндра и используются для освещения больших открытых пространств (на железнодорожных станциях, заводах, складских комплексах и т. п.), а также для моделирования солнечного излучения, например при тестировании солнечных батарей, проверке материалов на светостойкость и т. д. Длиннодуговая ксеноновая лампа «Сириус», выпускавшаяся в СССР, имела рекордную мощность 100 KW.

Требования к питанию

Блок питания ксеноновой лампы мощностью 1 кВт без крышки

Ксеноновая лампа с короткой дугой имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления. Для поджига дуги требуется зажигающий импульс 15—30 кВ^[2], а иногда и до 50 кВ. В рабочем режиме требуется точная регулировка напряжения и тока (чтобы не превысить номинальную электрическую мощность лампы), так как по мере прогрева лампы её сопротивление значительно уменьшается, и кроме того, возможно появление колебаний плазмы. При питании выпрямленным током необходимо, чтобы уровень пульсаций не превышал 10—12 %, так как колебания напряжения ускоряют износ электродов. Существуют разновидности ксеноновых ламп для переменного тока. Лампы с длинной дугой (например, отечественная ДКсТ) не столь требовательны к качеству питания и могут использоваться без балласта, требуя лишь пускатель.

Применение

Ксеноновые лампы чаще всего применяются в проекторах и в сценическом освещении, так как имеют очень хорошую цветопередачу. Благодаря малому размеру излучающей области они нашли применение в оптических приборах.

Начиная с 1991 года широкое распространение ртутно-ксеноновые лампы нашли в автомобильных фарах. Точнее, в автомобильных лампах основной световой поток формируют ртуть, соли натрия и скандия, а в атмосфере ксенона разряд происходит только на время запуска, до испарения других компонентов.^{[источник не указан 1475 дней]} Поэтому их стоит скорее относить к металлогалогенным лампам^{[источник не указан 1475 дней]}, однако при этом возникла бы путаница в названиях, так как в автомобильной светотехнике применяются также галогенные лампы накаливания.

В России при установке ксеноновых ламп на автомобиль необходимо также установить систему автоматической регулировки угла наклона фар и фароомыватели^[3], во избежание ослепления встречных водителей.

Примечания

1. ↑ Felix Schuda. Cermax® Xenon Lamp Engineering Guide (англ.) (pdf). Excelitas Technologies Corp. (1998). Дата обращения 20 сентября 2015. Архивировано 30 августа 2014 года.
2. ↑ Лампы ксеноновые (неопр.) (недоступная ссылка). ДРЛ.ORG.UA. Дата обращения 20 сентября 2015. Архивировано 28 марта 2010 года.
3. ↑ ГОСТ Р 51709-2001. Автотранспортные средства. Требования безопасности к техническому состоянию и методы проверки

Литература

Ссылки

Ксеноновая лампа-вспышка — Википедия

Устройство ксеноновой импульсной лампы Фотовспышка в действии. Лампа ИФК-120 советских фотовспышек. На наружную поверхность стеклянной трубки нанесена электропроводящая обмазка (третий электрод)

Импульсная лампа — электрическая газоразрядная лампа, предназначенная для генерации мощных, некогерентных краткосрочных импульсов света, цветовая температура которого близка к солнечному свету.

Импульсная лампа представляет собой запаянную трубку из кварцевого стекла, которая может быть прямой или согнутой в виде различных фигур, в том числе спирали, в форме буквы U{\displaystyle U}, или окружности, для размещения вокруг объектива фотоаппарата при «бестеневой» фотографии. Трубка заполнена смесью благородных газов, преимущественно ксеноном. Электроды впаяны в оба конца трубки и подключены к электролитическому конденсатору большой ёмкости (в некоторых случаях подключение через дроссель). Напряжение на обкладках конденсатора составляет от 180 до 2 000 вольт в зависимости от длины трубки и состава газовой смеси. Третий электрод представляет собой металлизированную дорожку вдоль внешней стенки трубки или тонкую проволоку, намотанную вокруг трубки лампы спиралью с отступом от основных электродов.

Затем на третий (поджигающий) электрод подаётся импульс высокого напряжения, вызывающий ионизацию газа в трубке, электрическое сопротивление газа в лампе уменьшается и происходит электрический разряд между электродами лампы.

Импульсная лампа может иметь только два электрода, в этом случае поджигающий электрод совмещён с катодом.

Вспышка происходит после ионизации газа и прохождении через него мощного импульса электрического тока. Ионизация необходима, чтобы уменьшить электрическое сопротивление газа, чтобы ток силой в сотни ампер смог пройти через газ внутри лампы. Первоначальную ионизацию можно получить, например трансформатором Теслы. Кратковременный высоковольтный импульс, поданный на поджигающий электрод, создаёт первые ионы. Ток, начинающий протекать через газ, возбуждает атомы ксенона, заставляя электроны занимать орбиты с более высокими энергетическими уровнями. Электроны немедленно возвращаются на прежние орбиты, излучая разницу энергий в виде фотонов. В зависимости от размеров лампы, давление ксенона в лампе может быть от нескольких кПа до десятков кПа (или 0,01-0,1 атм. или 10-100 мм рт. ст.).

На практике для первоначальной ионизации газа используется поджигающий импульсный трансформатор. Короткий импульс высокого напряжения прикладывается относительно одного из электродов (чаще всего катода) к поджигающему электроду, тем самым ионизируя содержащийся в лампе газ и вызывая разряд конденсаторов на лампу. Поджигающий импульс, в среднем превышает рабочее напряжение лампы в 10 раз. Для поджига двухэлектродной лампы накопительные конденсаторы заряжаются напряжением, выше напряжения самопробоя лампы (данный параметр присутствует у всех типов импульсных ламп), вследствие чего происходит ионизация и разряд в газе.

Для зажигания импульсной лампы важно знать её параметры, такие как: рабочее напряжение, энергия вспышки, напряжение самопробоя, интервал между вспышками и фактор нагрузки.

Энергия вспышки рассчитывается по формуле: W=C×U22{\displaystyle W={\frac {C\times U^{2}}{2}}}, где

W{\displaystyle W} — энергия вспышки, Дж;

C{\displaystyle C} — ёмкость конденсатора, Фарад;

U{\displaystyle U} — электрическое напряжение на конденсаторе, Вольт.

Прохождение электрического тока через ионизированный газ прекращается, как только напряжение на обкладках конденсатора снизится до определённого значения, напряжения гашения Ug{\displaystyle U_{g}}, обычно 50—60 Вольт.

Формула энергии вспышки будет выглядеть так: W=C×(U2−Ug2)2{\displaystyle W={\frac {C\times (U^{2}-U_{g}^{2})}{2}}}

Параметр напряжение самопробоя используется для расчёта двухэлектродных ламп.

Также особое внимание необходимо обратить на фактор нагрузки (размерность — мкФ × кВт·ч). Этот параметр превышать не рекомендуется — это повлечёт ускоренный выход лампы из строя. То есть — работать при данной энергии лампы и не превышать рабочего напряжения.

Также при вспышке в лампе происходит выделение тепла. Необходимо соблюдать интервал между вспышками. Для обычного стекла максимальная температура составляет 200 °C, для кварцевого стекла — 600 °C. Для мощных ламп используется охлаждение — вода, иногда — кремнийорганические соединения (наиболее эффективное охлаждение).

Схема электронной сетевой фотовспышки.

Принцип работы схемы фотовспышки

Накопительный конденсатор C₁ большой ёмкости (типичные значения ёмкости — сотни мкФ, рабочее напряжение — 300…400 В в зависимости от типа импульсной лампы), включенный параллельно электродам ксеноновой лампы EL₁, заряжается от сети переменного тока через выпрямитель (диоды VD₁ и VD₂ с ограничивающим ток резистором R₁) или от высоковольтной батареи, или от низковольтной батареи и инвертора. Одновременно, через резисторы R₄ и R₅, заряжается конденсатор C₂. Неоновая лампа HL₁, включенная через делитель напряжения (R₂, R₃), своим свечением сигнализирует о готовности фотовспышки. При срабатывании синхроконтакта фотоаппарата (или тестовой кнопки SA₁) конденсатор C₂ замыкается на первичную обмотку повышающего трансформатора T₁, на вторичной обмотке которого формируется высоковольтный (десятки тысяч вольт) импульс, ионизирующий газ в лампе через её контакт зажигания. Разряд конденсатора C₁ через лампу сопровождается яркой световой вспышкой. По окончании вспышки цикл повторяется. Следующая вспышка возможна только после полной зарядки конденсатора C₁, которая отражается загоранием неоновой лампы HL₁ в его цепи. Время перезарядки конденсатора (минимальный интервал между вспышками) ограничено и максимальным током, который могут дать элементы питания.

Как и у всех ионизированных газов, спектр излучения ксенона содержит различные спектральные линии. Это тот же механизм, который дает характерное свечение неону. Но у ксенона спектральные линии распределены по всему видимому спектру, так что его излучение кажется человеку белым.

Интенсивность и длительность вспышки[править | править код]

При коротком импульсе количество эмитированных катодом электронов ограничено. При более длительном импульсе отвод тепла тоже ограничен. У большинства ламп фотовспышек длительность импульса от микросекунд до нескольких миллисекунд, с частотой повторения до нескольких сотен герц.

У ламп фотовспышек (с большой энергией вспышки и большой длительностью между вспышками) мощность в импульсе превышает сотни кВт.

Интенсивность излучения ксеноновой импульсной лампы настолько высока, что может поджечь легковоспламеняющиеся объекты в непосредственной близости от лампы.

Лампы по режимам работы делятся на осветительные (применяются, в основном, в фотовспышках) и стробоскопические. У стробоскопических ламп энергия вспышки намного меньше, но частота вспышек может доходить до нескольких сотен герц. При частотах около 400 Гц возможно зажигание электрической дуги, что крайне нежелательно.

Так как длительность вспышки хорошо контролируется и интенсивность её довольно высока, она используется в основном в фотовспышках. Также используется в высокоскоростной фотографии, пионером которой был Гарольд Эджертон в 1930-х гг.

Лампы с пониженной длительностью вспышки используются в стробоскопах.

Благодаря высокой интенсивности излучения в коротковолновой части спектра (вплоть до УФ) и малой продолжительности вспышки, данные лампы отлично подходят в качестве лампы накачки в лазере. Подбор состава газа лампы позволяет добиться максимума излучения в областях максимального поглощения рабочего тела лазера.

Лампы-вспышки получили применение и в косметологии: они применяются для фотоэпиляции и фотоомоложения кожи совместно с фильтром, отсекающим ультрафиолетовую и синюю составляющие.