Принцип работы ксеноновой лампы

В основе работы ксеноновой лампы лежит не классическая нить накаливания, а дуговой разряд, за счет которого свечение отличается действительно ярким и чистым светом. Именно такое автомобильное освещение гарантирует водителю и другим участникам дорожного движения четкую видимость в различных погодных условиях и высокие показатели безопасности. Если сравнивать ксеноновые лампы с традиционными галогеновыми светильниками, то следует отметить, что они в несколько раз более интенсивные. Именно поэтому современные водители машин и мотоциклов стараются установить на своё транспортное средство высококлассный свет ксеноновой лампы, чтобы избежать слепоты встречных и попутных автомобилистов.

Светильники увеличенной интенсивности излучения работают на основе использования люминесцентной электрической дуги, которая помещена в колбу. Инертное вещество ксенон в комплексе с балластным сопротивлением формирует такой световой луч, который по своей температуре имеет непосредственное сходство с солнечным светом. Одной из главных особенностей современного ксенонового освещения является то, что комплекты такого оборудования не нуждаются в оснащении автомобиля дополнительными фарами, так как их можно установить в стандартные галогеновые светильники. Комплекты ксенона, представленные в магазине Evo-Design, отличаются правильной фокусировкой, отсутствием ослепления встречных участников дорожного движения и безопасностью для электронных автомобильных систем.

 

В состав каждой лампы с ксеноном входит специальный сосуд из прочного стекла, элемент с несколькими электродами и инертное газообразное вещество ксенон в комплексе со ртутными солями. Для запуска в работу ксенонового освещения нужно воспользоваться управленческим блоком питания и специальным трансформаторным элементом для розжига. Завершенный цикл запуска такого розжига насчитывает не больше шести секунд. Сначала на электроды запускается электрический заряд в размере 23 тысяч Вольт. Это приводит к тому, что в капсуле возникает дуга, за счет которой на ксеноновый светильник перенаправляется напряжение в размере 80 Вольт с частотой в 400 Герц. Каждый этап розжига ксенона находится под микропроцессорным контролем, включая электрический ток и напряжение.

Лампа с ксеноном за счет солей и инертного газообразного вещества формирует в сосуде разряд плазменного типа на основе нескольких электродов из молибдена, что приводит к образованию свечения внутри сосуда. Трансформатор для розжига выступает в роли электронного усилителя, принимающего контрольные импульсы от балласта. Также для поджигания дуги увеличивается напряжение внутри ксеноновой лампы. В свою очередь балласт является прибором электронного управления. Именно он позволяет инициировать электрическую дугу, а затем подать на светильник стандартизированное напряжение. Как правило, такой трансформатор и балласт содержатся в одном цельном корпусе.

На сегодняшний день ксеноновые лампы активно используются для оснащения фар дальних и ближних, а также противотуманок. Ксеноновое освещение может быть представлено не только в виде обычных фар, но и дополнительных элементов автомобильного освещения. Кроме того, производители ксеноновых ламп выпускают их в самых разных размерах для всех видов современных цоколей. Если вы думаете, что такое яркое и красочное освещение можно приспособить исключительно на дорогие иностранные автомобили высокого класса, то специалисты из компании Evo-Design могут кардинально изменить ваше представление о ксеноновом освещении. Мы предоставляем вам прекрасную возможность не только купить профессиональный ксенон в Харькове по ценам производителей, но и заказать его быструю и качественную установку у специалистов из Evo-Design.

 

Принцип работы ксеноновых автомобильных ламп ― 130.com.ua

При выборе автомобильного света водителю часто приходится задумываться над тем, какой тип ламп оптимальнее подойдет для его машины. Одними из наиболее популярных являются ксеноновые лампы. Их особенности в том, что они работают стабильно в любых условиях и выдают мощный точно направленный световой поток, способный очень хорошо осветить пространство перед машиной.

Особенности конструкции ксеноновых автоламп

Ксеноновые автомобильные лампы специально разрабатывались, как источники света с повышенной яркостью. Они выдают световой поток высокой интенсивности, который образуется благодаря свечению газа ксенона, провоцируемому дуговым разрядом, проходящим между двумя электродами. Световая отдача ламп данного типа может достигать 80 лм/Вт, это в несколько раз превышает показатели галогеновых аналогов.

Конструкция у них достаточно простая. Электроды помещены в специальную колбу, заполненную газовой смесью на основе ксенона и солями металлов. Газ находится под высоким давлением (в нерабочем состоянии – 30 атмосфер, а  в режиме горения – до 120 атмосфер). Ксеноновая лампа обычно имеет две колбы (внутренняя и внешняя). Внутренняя как раз и используется в качестве емкости с газовой  смесью.  

Особенность этих ламп в том, что для их запуска и работы требуется специальный высоковольтный блок (блок управления или блок розжига). Причем от качества используемого блока управления будет зависеть надежность и стабильность работы лампы. Он необходим для того, чтобы контролировать напряжение, необходимое для поддержания стабильного свечения лампы. Установка блока розжига высокого качества позволит лампе работать долго, связано это с тем, что на этапах розжига, стабилизации и свечения рабочие параметры блока не будут отклоняться от установленных предельных значений нормы.

Чем отличается биксенон?

Кроме обычных ксеноновых, производители предлагают и биксеноновые лампы. Их отличие в том, что такая лампа может обеспечить сразу и ближний, и дальний свет. Какой тип ксенона необходимо выбирать зависит от особенностей конструкции автомобиля. Если он предусматривает то, что и ближний, и дальний свет должен обеспечиваться лишь одной лампой в фаре, то тут как раз и требуется биксенон. Если же лампы дальнего и ближнего света расположены в разных рефлекторах, или даже в разных фарах, брать надо классический ксенон. Для дальнего света в этом случае надо докупать еще один комплект лампочек.

Принцип работы биксеноновой линзы достаточно прост. В таких лампах колба сдвигается с помощью электромагнита, в результате доступно два разных фокусных положения: ближний и дальний свет. Рефлектор отражает свет, выдаваемый лампой, формируя и него мощный направленный на линзу световой поток. При этом между линзой и рефлектором располагается специальная шторка. Если она находится в вертикальном положении, то отсекает небольшую область светового потока, создавая тем самым фокус ближнего света. Если же шторка находится в горизонтальном положении, то ничего световому потоку не мешает, это позволяет обеспечить фокус дальнего света.

Среди главных преимуществ линз этой конструкции можно отметить: мощный, четко направленный световой поток, способный осветить всю ширину дороги. При движении ночью вы получите широкий обзор, что существенно снижает вероятность аварии на дороге.

Зависимость цвета ксеноновых ламп от температуры свечения

Предлагаемые в магазинах ксеноновые лампы имеют определенные отличия. В частности, оттенок их свечения зависит от температуры свечения. Он может быть разным и желтым, и белым и синим. От этого также зависят особенности их эксплуатации. Давайте разберемся, какие лампы дают какой цвет.

4300К

Ксеноновые автомобильные лампочки с температурой свечения 4300К выдают ровный свет с жёлтоватым оттенком. Как правило, их используют в качестве противотуманных или в фарах головного света. Стоит отметить, что штатные лампы, которые устанавливаются на машину на заводе, имеют температуру именно 4300К. Определяется это их высокой светоотдачей, которая составляет около 3400L, а также приятным для человеческого глаза цветом. Они не слепят и почти не привлекают внимание остальных водителей. Их свечение очень хорошо видно на мокром асфальте.

5000К

Автомобильные лампочки с подобной температурой имеют свечение максимально приближенное к белому цвету. Их обычно используют также для установки в фары головного света или в противотуманные фары. Среди основных особенностей и преимуществ можно выделить то, что подобные лампы имеют очень высокий показатель светоотдачи, их мощность составляет  порядка 3800-3900L. Это максимально возможный уровень светоотдачи для автомобильных фар. На дороге их свечение не мешает другим участникам дорожного движения, так как белый цвет очень хорошо воспринимается человеческим глазом.

6000К

Лампы, имеющие цветовую температуру 6000К, выдают свет с легким голубым оттенком. Их мощность свечения составляет около 2900-3000L. То есть по мощности свечения они немного уступают своим собратья с температурой 4300 и 5000К. Имеют они и еще один, более существенный недостаток – на мокрой дороге их света недостаточно для обеспечения хорошего уровня освещенности. Лампы с температурой пониже гораздо лучше справляются с освещением дороги в сырую дождливую погоду.

Преимущества ксенона

Лампы этого типа очень практичны и имеют множество преимуществ по сравнению с обычными лампочками. Можно выделить несколько самых важных плюсов:

• Высокая светоотдача.
• Экономичность – они потребляют меньше энергии, что позволит сэкономить ресурс аккумулятора.
• Световой поток высокой интенсивности.
• Свет образуется благодаря электрической дуге, он получается максимально естественным, очень похожим на дневной свет, который очень мягко воспринимается человеческим глазом.
• Долгий срок службы, такая лампа может бесперебойно светить более 2 тысяч часов, кроме того они имеют устойчивость к вибрациям, что также благоприятно влияет на время их эксплуатации.
• Хорошее отражение от дорожной разметки и предупреждающих знаков, это существенно повышает безопасность вождения в сумерках или ночью.
• Прекрасная видимость в сложных метеоусловиях (дождь, туман, снег). Это способствует тому, что водитель может вовремя заметить опасность на дороге. Особенность в том, что ксеноновые лампы не создают так называемого эффекта «световой стены», то есть водитель будет видеть не капли дождя, а дорожное полотно.
• Низкий уровень нагрева. В процессе работы в тепло в данных лампах преобразуется лишь 6% энергии, для сравнения у галогеновых этот показатель равен 40%.  
• Бережное отношение к оптике. Установка ксеноновой лампы не влияет на состояние фар, оптика остается прозрачной. Нет избытка тепла, поэтому фары не деформируются и не мутнеют.

Если вы хотите купить ксенон в Киеве, Харькове или Одессе, то в интернет-магазине 130.com.ua можно подобрать варианты для любых марок автомобилей.

Купить автомобильные лампы

Материалы по теме

Как работают ксеноновые лампы и лампы-вспышки

Как работают ксеноновые лампы и лампы-вспышки — Объясните это

Вы здесь: Домашняя страница > Электричество и электроника > Ксеноновые лампы

• Дом
• индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 23 апреля 2022 г.

У вас может быть только доля секунды, чтобы поймать жизненно важную фото, а если это слишком темно, чтобы видеть? Лампы-вспышки, наполненные газом под названием ксенон , являются отвечать. Нажмите кнопку на камере, подождите несколько секунд, пока вспышка для зарядки, нажмите кнопку спуска затвора, чтобы сделать снимок и — ТРЕК! — у вас вдруг появляется столько света, сколько вам нужно. Вы также найдете ксеноновые лампы для питания кинопроекторов, маяков и сверхъярких автомобильных фар. Что такое ксеноновые лампы и как они работают? Это примеры того, что мы называем дуговые лампы, и они работают совершенно иначе, чем обычные лампы. Давайте посмотрим поближе!

Фото: лампа маяка: требуется очень яркий свет, чтобы направить луч на много миль в море, даже с помощью мощной линзы Френеля (концентрические круги, которые вы можете видеть на заднем плане). Вот почему многие маяки питаются от сверхъярких ксеноновых ламп. Фото Гэри Николса предоставлено ВМС США. и Викисклад.

Содержание

1. Как работают дуговые лампы?
2. Кто изобрел дуговые лампы?
3. Какие существуют виды ксеноновых ламп?
4. Что такое ксенон?
5. Узнать больше

Как работают дуговые лампы?

Все лампы излучают свет, но не все работают одинаково.

Лампы накаливания (наши традиционные бытовые светильники) излучают свет, пропуская электричество через тонкую металлическую нить (проволоку), поэтому они сильно нагреваются и ярко горят. Люминесцентные лампы очень разные: они пропускают электричество через газ, чтобы получить невидимый ультрафиолетовый свет, который преобразуется в свет, который мы можем видеть (видимый свет), когда он проходит через белое внутреннее покрытие стеклянной трубки лампы, заставляя его ярко светиться (или флуоресцируют).

Как и неоновые лампы, ксеноновые лампы являются примерами дуговые лампы . Дуговая лампа немного похожа на маленькую вспышку молнии, происходящую под очень контролируемым Условия внутри стеклянной трубки наполненный газом под очень низким или очень высоким давлением (в зависимости от типа лампы). На двух концах трубки имеются металлические контакты, называемые электродами, подключенные к высоковольтному источнику питания.

Фото: Крепление ксеноновой импульсной лампы к поплавковому маркеру. Фото Джермейна М. Раллифорда предоставлено ВМС США.

Откуда исходит свет? При включении питания газ атомы внезапно оказываются под действием невероятной электрической силы и разделить на более мелкие части. Это называется ионизацией (или ионизацией газа). Осколки атомов (положительно заряженные ионов и отрицательно заряженные электроны) затем устремляются в в противоположных направлениях вдоль трубки, при этом электроны устремляются к положительному электроду, а ионы — в обратном направлении, образуя электрический ток. Заряженные ионы врезаются в нейтральные атомы и в электроды, испуская энергию в виде вспышки света, называемой дугой это эффективно преодолевает зазор между электродами, как молния. Это пример электрического разряда, поэтому лампы, зажигающие это, также называют

газоразрядные лампы . Больше света производят сами электроды, которые при этом невероятно нагреваются и ярко горят. Типичны температуры выше 3000°C или 5400°F, поэтому электроды обычно изготавливаются из вольфрама, металла с самой высокой температурой плавления (приблизительно 3400°C или 6200°F).

Цвет света зависит от атомной структуры используемого газа (более подробно мы объясняем это в нашей статье о неоновых лампах). В неоновой лампе излучаемый свет красный; в ртутной лампе свет холоднее и голубее; в ксеноновой лампе это гораздо более белый свет, не сильно отличающийся от естественного дневного света (солнечного света). В ртутно-ксеноновых лампах ксенон и ртуть работают вместе, создавая более равномерный свет. спектр света в более широком диапазоне длин волн.

Художественное произведение: Как три разных типа дуговых ламп производят свет трех разных цветов (характеристик длин волн). Ртуть дает более голубой свет (более короткие волны) и немного невидимого ультрафиолета, в то время как ксенон дает более естественный и даже видимый свет (и совсем немного невидимого инфракрасного).

Как и следовало ожидать, ртутно-ксеноновые лампы дают компромисс, сбалансированный в более широком диапазоне длин волн.

Кто изобрел дуговые лампы?

Фото: Основная концепция дуговой лампы. Электрический разряд проходит между двумя угольными электродами, испуская свет.

Строго говоря, мы используем термин дуговая лампа для обозначения одного конкретного типа дуговая лампа с угольными электродами и воздухом между ними. До того, как Эдисон, Свон и их современники усовершенствовали лампы накаливания, такие дуговые лампы действительно были единственным типом наличие электрического света. Их изобрел в 1807 году (примерно за 70 лет до того, как Эдисон усовершенствовал свою лампу) британский химик Сэр Хамфри Дэви (1778–1829).

Дэви обнаружил, что может производить электрический свет, подключив два угольных электрода (немного похожих на карандаши) к высоковольтному источнику питания. Первоначально он держал электроды соприкасающимися друг с другом. Постепенно, раздвигая их, он обнаружил луч света в форме арки, перекрывающий промежуток между ними — отсюда и название «дуговых» ламп. Дуговые лампы были не очень практичны: им нужно было огромный электрический ток, чтобы заставить их работать, и высокая температура дуги быстро сожгли угольные электроды в воздух. «Огромный» электрический ток — это не преувеличение: Дэви пришлось использовать батарею с 2000 отдельными ячейками, чтобы создать дугу длиной 10 см (4 дюйма).

Современные лампы накаливания появились, когда дуговые лампы были улучшены двумя способами. Воздушный зазор заменили нить накала, поэтому можно было использовать более низкие напряжения и токи. Вся лампа также была запечатана внутри стеклянной колбы, наполненной благородным газа, чтобы предотвратить возгорание нити накала в кислороде воздуха. Благодаря этому лампа прослужила намного дольше.

Рекламные ссылки

Какие существуют виды ксеноновых ламп?

Ксеноновые лампы бывают двух совершенно разных типов: те, которые излучают постоянный свет, и те, которые мигают.

Ксеноновые импульсные лампы

Фото: Вот очень маленькая ксеноновая лампа-вспышка внутри цифрового камера. Черный и красный провода соединяют два электрода на противоположных концах лампы с большим электролитическим конденсатор (это черный цилиндр, который вы можете увидеть в левом верхнем углу фотографии). Объектив камеры — это черный кружок под вспышкой.

В ксеноновых фотовспышках свет представляет собой в буквальном смысле вспышку: он длится от микросекунда (одна миллионная секунды) до примерно одной двадцатой секунды (нет реальной необходимости в том, чтобы он длился дольше, так как это занимает столько времени, чтобы сделать снимок) и примерно в 10–100 раз ярче света обычной лампы накаливания. Один из способов получить такую ​​яркую вспышку — использовать источник питания очень высокого напряжения. но это обычно недоступно в таком маленьком и портативном устройстве, как камера. Вместо этого в камерах используется большой конденсатор (устройство для временного хранения электроэнергии). Его работа состоит в том, чтобы создать заряд высокого напряжения, достаточно большой, чтобы вызвать разряд во вспышке, используя только хилые, низковольтные батарейки камеры. Это требует времени, поэтому вам часто приходится ждать несколько секунд, чтобы сделать снимок со вспышкой. Как только вспышка произошла, ксенон в трубке возвращается в исходное непроводящее состояние. Если вы хотите сделать еще одну фотографию со вспышкой, вам придется подождать, пока конденсатор снова зарядится, чтобы весь процесс можно было повторить.

Лампы-вспышки, которые работают таким образом, были изобретены в 1931 году американским инженером-электриком и фотографом Гарольдом Э. Эдгертоном (1903–1990), который в 1944 году получил патент США 2 358 796 на эту идею. В этом патенте он объяснил, как высокое напряжение :

«… вызывает ионизацию газа в лампе-вспышке, создание проводящего пути через вспышку лампа, позволяющая [конденсатору] разряжаться через это. Образовавшаяся высоковольтная искра срабатывания через лампу-вспышку получится очень яркая экспозиционная вспышка чрезвычайно короткого продолжительность. Время, прошедшее между закрытием кнопочный переключатель и вспышка света от лампы-вспышки очень краток. Поэтому можно производить эту очень яркую вспышку света в любой желаемый момент для фотографировать. Когда [конденсатор] полностью разрядится, лампа-вспышка гаснет, и цикл готов к повторению».

Как работала лампа-вспышка Гарольда Эдгертона

Для простоты я выбрал несколько ключевых компонентов изобретения Эдгертона, используя эту оригинальную иллюстрацию из одного из его патентов.

Изображение: из патента США 2,358,796: фотография со вспышкой, сделанная Гарольдом Эдгертоном, любезно предоставлена ​​Управлением по патентам и товарным знакам США.

Стеклянная лампа (красная, левая, 92) окружена полированным отражателем, чтобы сосредоточить свет на предмете, который вы фотографируете (серая, левая, 25). Он содержит ксеноновую лампу-вспышку (желтая, 18), активируемую электродами (зеленая, 9).4), срабатывает вакуумная лампа (фиолетовый, 1) и питается от конденсатора (синий, средний, 11), который, как предположил Эдгертон, может иметь емкость около 28 мкФ, заряженных примерно до 2000 вольт. Лампа-вспышка может питаться либо от традиционной розетки (бирюзовый, справа, 71), либо от переносного аккумулятора (темно-зеленый, внизу, 69). Они подаются на трансформатор (оранжевый, 45), который вырабатывает высокое напряжение, необходимое для зарядки конденсатора. Лампа может включаться автоматически с помощью затвора камеры (серый, слева, 66) или вручную с помощью кнопки справа (51).

Другие ксеноновые лампы

Другие виды ксеноновых ламп работают как неоновые лампы и производят меньшее количество света постоянно. Вместо прохождения огромное количество электроэнергии через газ очень коротко производить внезапная «дуга» света, они используют меньшие, более стабильные напряжения для производят постоянный разряд яркого света. Лампы для кинопроекторов и лампы-маяки работать таким образом.

Ксеноновые ксеноновые фары

Ксеноновые ксеноновые фары (разряд высокой интенсивности) используют относительно небольшие лампы с крошечным дуговым зазором между их электродами (всего 2 мм или 0,1 дюйма). Изобретен Philips в начале 1990-х, они утверждают, что «освещают дорогу на 50 процентов больше». излучают более белый и яркий свет, чем стандартные фары. Ксеноновые лампы также более эффективны, они производят больше света от лампы меньшей мощности. Поскольку они меньше, они дают дизайнерам больше гибкости при выборе стиля. передняя часть автомобиля более аэродинамична, что может привести к гораздо большей экономии топлива. Что касается недостатков, то они излучают некоторое количество ультрафиолетового света, и им нужны встроенные фильтры, чтобы это предотвратить. повреждение компонентов лампы. Как и люминесцентные лампы, газоразрядные лампы также нуждаются в устройстве называется балласт , компактная электронная схема, обеспечивающая высокий пуск напряжение для создания начальной дуги в лампе, затем регулирует ток до после этого поддерживайте постоянную яркость дуги.

К сожалению, яркие фары, которые хорошо подходят вам, могут не подойти другим водителям, если они вызывают ослепление и ослепление. Вот почему газоразрядные лампы разрешены не во всех странах/штатах. В некоторых странах они разрешены только в том случае, если они установлены правильно (например, как «оригинальное оборудование» производителя автомобиля), а не модернизированы (в качестве дополнительного комплекта), и если они «самовыравниваются» (что означает, что они автоматически регулируются для компенсации неровностей, поэтому они продолжают указывать на дорогу).

Изображение: Типичная ксеноновая HID-фара, созданная в начале 1990-х годов компанией General Electric. 1) Трубка из кварца или плавленого кварца; 2,3) Участки трубы с горловиной, изготовленные путем нагревания и поверхностного натяжения; 4,5) электроды вольфрамовые игольчатые; 6,7) Молибденовые вводы. Трубка содержит смесь ртути, галогенидов металлов и газообразного ксенона, а зазор между электродами составляет примерно 2–3 мм. Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США из патента США 5 121 034: Работа акустического резонанса ксенон-металлогалогенных ламп.

Что такое ксенон?

Вы слышали о неоне? Ксенон похож. Гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и др. радон – химические элементы из части Периодическая таблица, которую мы называем инертными газами (когда-то называемыми «инертными газами», потому что они не очень хорошо реагируют с другими элементами). Если вы вспомните школьную химию, благородные газы — это элементы вниз по крайней правой колонке.

Работа: Периодическая таблица химических элементов, показывающая положение ксенона. Обратите внимание, что справа он заканчивается благородными газами и приближается к нижней части группы 18. Это говорит вам о том, что атомы ксенона относительно тяжелы, поэтому газ ксенон тяжелее воздуха.

Как выглядит ксенон? У него нет ни цвета, ни вкуса, ни запаха, но он присутствует в окружающем нас воздухе в мельчайших количествах. количествах — примерно одна молекула ксенона на каждые 20 миллионов молекул других газов. ксенон атомы имеют атомный номер 54 (намного тяжелее, чем атомы кислорода или азота), поэтому газ ксенон примерно в 4,5 раза тяжелее воздуха: если вы ищете ксенон, ищите у земли! Ксенон — это газ на Земле, потому что он плавится примерно при -111 ° C (-168 ° F) и кипит при -107 ° C (-161 ° F).

Фото: «Хммм, а может ксенон не такой уж и малореактивный?» Это то, что химики Джон Мальм, Генри Селиг и Говард Клаассен из Аргоннской национальной лаборатории заключили в октябре 1962 года, когда они успешно произвели эти сверкающие квадратные кристаллы тетрафторида ксенона — первое когда-либо полученное простое искусственное соединение ксенона. Одна из любимых шуток Мальма заключалась в том, что химики вешали свои лабораторные халаты на пол в тот день, когда кто-то обнаруживал твердое соединение благородного газа — именно то, чего добились он и его коллеги. Фото предоставлено Аргоннской национальной лабораторией, опубликовано на Викискладе.

Кто открыл ксенон?

Большинство благородных газов, в том числе и ксенон, были открыты шотландским химиком сэр Уильям Рамзи (1852–1916), получивший Нобелевскую премию по химии в 1904 году за свою работу. В соответствии с Шведская королевская академия наук, присудившая премию:

«Открытие совершенно новой группы элементов, из которых ни один представитель не был известен с какой-либо достоверностью, является чем-то совершенно уникальным в истории химии, будучи по своей сути достижением в науке особого значения. Тем замечательнее это продвижение, когда мы помним, что все эти элементы являются составными частями земной атмосферы и что, хотя они кажутся столь доступными для научных исследований, они так долго ставили в тупик проницательность выдающихся ученых…»

Цитата из презентационной речи профессора Дж. Э. Седерблома, президента Шведской королевской академии наук, 10 декабря 1904 г.

Фото: Экспериментальная ксеноновая разрядная трубка, которую использовал сэр Уильям Рамзи. Фото предоставлено Цифровыми коллекциями Национального института стандартов и технологий, Гейтерсберг, Мэриленд, 20899.

Узнать больше

• Ксенон: факты и цифры из периодической таблицы Королевского химического общества.
• Xenon: видео-презентация Химической школы Ноттингемского университета, посвященная Нил Бартлетт, химик-новатор, показавший, что инертные газы более реакционноспособны, чем считалось возможным ранее.
• Блокнот сэра Уильяма Рамзи: как невинно выглядящий лабораторный блокнот помог изменить наш мир.

Подробнее

На этом сайте

• Люминесцентные лампы
• Лампы накаливания
• Легкий
• Светодиоды светоизлучающие (LED)
• Неоновые лампы

Книги

Для читателей постарше

• Галогены и благородные газы Моника Халка и Брайан Нордстрем. Infobase/Facts on File, 2010. 157-страничный обзор, подходящий для подростков и взрослых. Включает короткую (10-страничную) главу о криптоне и ксеноне.
• Химические достижения: человеческое лицо химических наук Мэри Эллен Боуден. Фонд химического наследия, 1997. Человеческие истории великих химических открытий, в том числе работа Уильяма Рамзи по благородным газам.

Для младших читателей

• Благородные газы Адама Фурганга. Rosen Group, 2010. Простой 48-страничный справочник по гелию, неону, аргону, криптону, ксенону и радону для детей 9–12 лет.
• Благородные газы, Йенс Томас. Benchmark Books, 2002. Более короткая книга, описывающая свойства инертных газов, способы их получения и способы их использования в освещении, медицине и других областях.

Статьи

• Гарольд Эдгертон: Человек, который заморозил время, Стивен Даулинг, BBC News, 23 июля 2014 г. Более пристальный взгляд на жизнь и влияние изобретателя фотографии со вспышкой.
• Laser Cinema, Coming Someday to a Theater Near You—Maybe by Моника Хегер, IEEE Spectrum, 1 октября 2008 г. Лазеры могли бы сделать кинопроекторы с ксеноновыми лампами устаревшими, если бы только их можно было сделать дешевле.
• Люминесцентные лампы становятся зелеными: BBC News, 29 января 1999 г. Как газ ксенон можно использовать для изготовления более экологически чистых люминесцентных ламп.

Патенты

• Патент США 5,884,104: Компактная фотовспышка Скотта Б. Чейза и Карла Ф. Лейдига, Eastman Kodak Co., 16 марта 1999 г. Типичная вспышка для современной фотокамеры.
• Патент США 5 121 034: Работа акустического резонанса ксенон-металлогалогенных ламп Гэри Р. Аллен и др., General Electric, 9 июня 1992 г. Ранний патент, касающийся HID в автомобильных фарах.
• Патент США 4,904,907: Схема балласта для металлогалогенной лампы Джозеф М. Эллисон и др., General Electric, 27, 19 февраля.90. Это тесно связанный патент, в котором исследуется конструкция балласта.
• Патент США 2 358 796: Фотография со вспышкой Гарольда Юджина Эдгертона, 26 сентября 1944 г. Оригинальный патент Эдгертона на вспышку.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подпишитесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените или оставьте отзыв на этой странице, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2021) Ксеноновые лампы и дуговые лампы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-xenon-lamps-work.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем веб-сайте…

• Связь
• Компьютеры
• Электричество и электроника
• Энергия
• Машиностроение
• Окружающая среда


• Гаджеты
• Домашняя жизнь
• Материалы
• Наука
• Инструменты и инструменты
• Транспорт

↑ Вернуться к началу

Как работают ксеноновые лампы и лампы-вспышки

Как работают ксеноновые лампы и лампы-вспышки — Объясните это

Вы здесь: Домашняя страница > Электричество и электроника > Ксеноновые лампы

• Дом
• индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 23 апреля 2022 г.

У вас может быть всего доля секунды, чтобы поймать жизненно важную фото, а если это слишком темно, чтобы видеть? Лампы-вспышки, наполненные газом под названием ксенон , являются отвечать. Нажмите кнопку на камере, подождите несколько секунд, пока вспышка для зарядки, нажмите кнопку спуска затвора, чтобы сделать снимок и — ТРЕК! — у вас вдруг появляется столько света, сколько вам нужно. Вы также найдете ксеноновые лампы для питания кинопроекторов, маяков и сверхъярких автомобильных фар. Что такое ксеноновые лампы и как они работают? Это примеры того, что мы называем дуговые лампы, и они работают совершенно иначе, чем обычные лампы. Давайте посмотрим поближе!

Фото: лампа маяка: требуется очень яркий свет, чтобы направить луч на много миль в море, даже с помощью мощной линзы Френеля (концентрические круги, которые вы можете видеть на заднем плане). Вот почему многие маяки питаются от сверхъярких ксеноновых ламп. Фото Гэри Николса предоставлено ВМС США. и Викисклад.

Содержание

1. Как работают дуговые лампы?
2. Кто изобрел дуговые лампы?
3. Какие существуют виды ксеноновых ламп?
4. Что такое ксенон?
5. Узнать больше

Как работают дуговые лампы?

Все лампы излучают свет, но не все работают одинаково.

Лампы накаливания (наши традиционные бытовые светильники) излучают свет, пропуская электричество через тонкую металлическую нить (проволоку), поэтому они сильно нагреваются и ярко горят. Люминесцентные лампы очень разные: они пропускают электричество через газ, чтобы получить невидимый ультрафиолетовый свет, который преобразуется в свет, который мы можем видеть (видимый свет), когда он проходит через белое внутреннее покрытие стеклянной трубки лампы, заставляя его ярко светиться (или флуоресцируют).

Как и неоновые лампы, ксеноновые лампы являются примерами дуговые лампы . Дуговая лампа немного похожа на маленькую вспышку молнии, происходящую под очень контролируемым Условия внутри стеклянной трубки наполненный газом под очень низким или очень высоким давлением (в зависимости от типа лампы). На двух концах трубки имеются металлические контакты, называемые электродами, подключенные к высоковольтному источнику питания.

Фото: Крепление ксеноновой импульсной лампы к поплавковому маркеру. Фото Джермейна М. Раллифорда предоставлено ВМС США.

Откуда исходит свет? При включении питания газ атомы внезапно оказываются под действием невероятной электрической силы и разделить на более мелкие части. Это называется ионизацией (или ионизацией газа). Осколки атомов (положительно заряженные ионов и отрицательно заряженные электроны) затем устремляются в в противоположных направлениях вдоль трубки, при этом электроны устремляются к положительному электроду, а ионы — в обратном направлении, образуя электрический ток. Заряженные ионы врезаются в нейтральные атомы и в электроды, испуская энергию в виде вспышки света, называемой дугой это эффективно преодолевает зазор между электродами, как молния. Это пример электрического разряда, поэтому лампы, зажигающие это, также называют газоразрядные лампы . Больше света производят сами электроды, которые при этом невероятно нагреваются и ярко горят. Типичны температуры выше 3000°C или 5400°F, поэтому электроды обычно изготавливаются из вольфрама, металла с самой высокой температурой плавления (приблизительно 3400°C или 6200°F).

Цвет света зависит от атомной структуры используемого газа (более подробно мы объясняем это в нашей статье о неоновых лампах). В неоновой лампе излучаемый свет красный; в ртутной лампе свет холоднее и голубее; в ксеноновой лампе это гораздо более белый свет, не сильно отличающийся от естественного дневного света (солнечного света). В ртутно-ксеноновых лампах ксенон и ртуть работают вместе, создавая более равномерный свет. спектр света в более широком диапазоне длин волн.

Художественное произведение: Как три разных типа дуговых ламп производят свет трех разных цветов (характеристик длин волн). Ртуть дает более голубой свет (более короткие волны) и немного невидимого ультрафиолета, в то время как ксенон дает более естественный и даже видимый свет (и совсем немного невидимого инфракрасного). Как и следовало ожидать, ртутно-ксеноновые лампы дают компромисс, сбалансированный в более широком диапазоне длин волн.

Кто изобрел дуговые лампы?

Фото: Основная концепция дуговой лампы. Электрический разряд проходит между двумя угольными электродами, испуская свет.

Строго говоря, мы используем термин дуговая лампа для обозначения одного конкретного типа дуговая лампа с угольными электродами и воздухом между ними. До того, как Эдисон, Свон и их современники усовершенствовали лампы накаливания, такие дуговые лампы действительно были единственным типом наличие электрического света. Их изобрел в 1807 году (примерно за 70 лет до того, как Эдисон усовершенствовал свою лампу) британский химик Сэр Хамфри Дэви (1778–1829).

Дэви обнаружил, что может производить электрический свет, подключив два угольных электрода (немного похожих на карандаши) к высоковольтному источнику питания. Первоначально он держал электроды соприкасающимися друг с другом. Постепенно, раздвигая их, он обнаружил луч света в форме арки, перекрывающий промежуток между ними — отсюда и название «дуговых» ламп. Дуговые лампы были не очень практичны: им нужно было огромный электрический ток, чтобы заставить их работать, и высокая температура дуги быстро сожгли угольные электроды в воздух. «Огромный» электрический ток — это не преувеличение: Дэви пришлось использовать батарею с 2000 отдельными ячейками, чтобы создать дугу длиной 10 см (4 дюйма).

Современные лампы накаливания появились, когда дуговые лампы были улучшены двумя способами. Воздушный зазор заменили нить накала, поэтому можно было использовать более низкие напряжения и токи. Вся лампа также была запечатана внутри стеклянной колбы, наполненной благородным газа, чтобы предотвратить возгорание нити накала в кислороде воздуха. Благодаря этому лампа прослужила намного дольше.

Рекламные ссылки

Какие существуют виды ксеноновых ламп?

Ксеноновые лампы бывают двух совершенно разных типов: те, которые излучают постоянный свет, и те, которые мигают.

Ксеноновые импульсные лампы

Фото: Вот очень маленькая ксеноновая лампа-вспышка внутри цифрового камера. Черный и красный провода соединяют два электрода на противоположных концах лампы с большим электролитическим конденсатор (это черный цилиндр, который вы можете увидеть в левом верхнем углу фотографии). Объектив камеры — это черный кружок под вспышкой.

В ксеноновых фотовспышках свет представляет собой в буквальном смысле вспышку: он длится от микросекунда (одна миллионная секунды) до примерно одной двадцатой секунды (нет реальной необходимости в том, чтобы он длился дольше, так как это занимает столько времени, чтобы сделать снимок) и примерно в 10–100 раз ярче света обычной лампы накаливания. Один из способов получить такую ​​яркую вспышку — использовать источник питания очень высокого напряжения. но это обычно недоступно в таком маленьком и портативном устройстве, как камера. Вместо этого в камерах используется большой конденсатор (устройство для временного хранения электроэнергии). Его работа состоит в том, чтобы создать заряд высокого напряжения, достаточно большой, чтобы вызвать разряд во вспышке, используя только хилые, низковольтные батарейки камеры. Это требует времени, поэтому вам часто приходится ждать несколько секунд, чтобы сделать снимок со вспышкой. Как только вспышка произошла, ксенон в трубке возвращается в исходное непроводящее состояние. Если вы хотите сделать еще одну фотографию со вспышкой, вам придется подождать, пока конденсатор снова зарядится, чтобы весь процесс можно было повторить.

Лампы-вспышки, которые работают таким образом, были изобретены в 1931 году американским инженером-электриком и фотографом Гарольдом Э. Эдгертоном (1903–1990), который в 1944 году получил патент США 2 358 796 на эту идею. В этом патенте он объяснил, как высокое напряжение :

«… вызывает ионизацию газа в лампе-вспышке, создание проводящего пути через вспышку лампа, позволяющая [конденсатору] разряжаться через это. Образовавшаяся высоковольтная искра срабатывания через лампу-вспышку получится очень яркая экспозиционная вспышка чрезвычайно короткого продолжительность. Время, прошедшее между закрытием кнопочный переключатель и вспышка света от лампы-вспышки очень краток. Поэтому можно производить эту очень яркую вспышку света в любой желаемый момент для фотографировать. Когда [конденсатор] полностью разрядится, лампа-вспышка гаснет, и цикл готов к повторению».

Как работала лампа-вспышка Гарольда Эдгертона

Для простоты я выбрал несколько ключевых компонентов изобретения Эдгертона, используя эту оригинальную иллюстрацию из одного из его патентов.

Изображение: из патента США 2,358,796: фотография со вспышкой, сделанная Гарольдом Эдгертоном, любезно предоставлена ​​Управлением по патентам и товарным знакам США.

Стеклянная лампа (красная, левая, 92) окружена полированным отражателем, чтобы сосредоточить свет на предмете, который вы фотографируете (серая, левая, 25). Он содержит ксеноновую лампу-вспышку (желтая, 18), активируемую электродами (зеленая, 9).4), срабатывает вакуумная лампа (фиолетовый, 1) и питается от конденсатора (синий, средний, 11), который, как предположил Эдгертон, может иметь емкость около 28 мкФ, заряженных примерно до 2000 вольт. Лампа-вспышка может питаться либо от традиционной розетки (бирюзовый, справа, 71), либо от переносного аккумулятора (темно-зеленый, внизу, 69). Они подаются на трансформатор (оранжевый, 45), который вырабатывает высокое напряжение, необходимое для зарядки конденсатора. Лампа может включаться автоматически с помощью затвора камеры (серый, слева, 66) или вручную с помощью кнопки справа (51).

Другие ксеноновые лампы

Другие виды ксеноновых ламп работают как неоновые лампы и производят меньшее количество света постоянно. Вместо прохождения огромное количество электроэнергии через газ очень коротко производить внезапная «дуга» света, они используют меньшие, более стабильные напряжения для производят постоянный разряд яркого света. Лампы для кинопроекторов и лампы-маяки работать таким образом.

Ксеноновые ксеноновые фары

Ксеноновые ксеноновые фары (разряд высокой интенсивности) используют относительно небольшие лампы с крошечным дуговым зазором между их электродами (всего 2 мм или 0,1 дюйма). Изобретен Philips в начале 1990-х, они утверждают, что «освещают дорогу на 50 процентов больше». излучают более белый и яркий свет, чем стандартные фары. Ксеноновые лампы также более эффективны, они производят больше света от лампы меньшей мощности. Поскольку они меньше, они дают дизайнерам больше гибкости при выборе стиля. передняя часть автомобиля более аэродинамична, что может привести к гораздо большей экономии топлива. Что касается недостатков, то они излучают некоторое количество ультрафиолетового света, и им нужны встроенные фильтры, чтобы это предотвратить. повреждение компонентов лампы. Как и люминесцентные лампы, газоразрядные лампы также нуждаются в устройстве называется балласт , компактная электронная схема, обеспечивающая высокий пуск напряжение для создания начальной дуги в лампе, затем регулирует ток до после этого поддерживайте постоянную яркость дуги.

К сожалению, яркие фары, которые хорошо подходят вам, могут не подойти другим водителям, если они вызывают ослепление и ослепление. Вот почему газоразрядные лампы разрешены не во всех странах/штатах. В некоторых странах они разрешены только в том случае, если они установлены правильно (например, как «оригинальное оборудование» производителя автомобиля), а не модернизированы (в качестве дополнительного комплекта), и если они «самовыравниваются» (что означает, что они автоматически регулируются для компенсации неровностей, поэтому они продолжают указывать на дорогу).

Изображение: Типичная ксеноновая HID-фара, созданная в начале 1990-х годов компанией General Electric. 1) Трубка из кварца или плавленого кварца; 2,3) Участки трубы с горловиной, изготовленные путем нагревания и поверхностного натяжения; 4,5) электроды вольфрамовые игольчатые; 6,7) Молибденовые вводы. Трубка содержит смесь ртути, галогенидов металлов и газообразного ксенона, а зазор между электродами составляет примерно 2–3 мм. Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США из патента США 5 121 034: Работа акустического резонанса ксенон-металлогалогенных ламп.

Что такое ксенон?

Вы слышали о неоне? Ксенон похож. Гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и др. радон – химические элементы из части Периодическая таблица, которую мы называем инертными газами (когда-то называемыми «инертными газами», потому что они не очень хорошо реагируют с другими элементами). Если вы вспомните школьную химию, благородные газы — это элементы вниз по крайней правой колонке.

Работа: Периодическая таблица химических элементов, показывающая положение ксенона. Обратите внимание, что справа он заканчивается благородными газами и приближается к нижней части группы 18. Это говорит вам о том, что атомы ксенона относительно тяжелы, поэтому газ ксенон тяжелее воздуха.

Как выглядит ксенон? У него нет ни цвета, ни вкуса, ни запаха, но он присутствует в окружающем нас воздухе в мельчайших количествах. количествах — примерно одна молекула ксенона на каждые 20 миллионов молекул других газов. ксенон атомы имеют атомный номер 54 (намного тяжелее, чем атомы кислорода или азота), поэтому газ ксенон примерно в 4,5 раза тяжелее воздуха: если вы ищете ксенон, ищите у земли! Ксенон — это газ на Земле, потому что он плавится примерно при -111 ° C (-168 ° F) и кипит при -107 ° C (-161 ° F).

Фото: «Хммм, а может ксенон не такой уж и малореактивный?» Это то, что химики Джон Мальм, Генри Селиг и Говард Клаассен из Аргоннской национальной лаборатории заключили в октябре 1962 года, когда они успешно произвели эти сверкающие квадратные кристаллы тетрафторида ксенона — первое когда-либо полученное простое искусственное соединение ксенона. Одна из любимых шуток Мальма заключалась в том, что химики вешали свои лабораторные халаты на пол в тот день, когда кто-то обнаруживал твердое соединение благородного газа — именно то, чего добились он и его коллеги. Фото предоставлено Аргоннской национальной лабораторией, опубликовано на Викискладе.

Кто открыл ксенон?

Большинство благородных газов, в том числе и ксенон, были открыты шотландским химиком сэр Уильям Рамзи (1852–1916), получивший Нобелевскую премию по химии в 1904 году за свою работу. В соответствии с Шведская королевская академия наук, присудившая премию:

«Открытие совершенно новой группы элементов, из которых ни один представитель не был известен с какой-либо достоверностью, является чем-то совершенно уникальным в истории химии, будучи по своей сути достижением в науке особого значения. Тем замечательнее это продвижение, когда мы помним, что все эти элементы являются составными частями земной атмосферы и что, хотя они кажутся столь доступными для научных исследований, они так долго ставили в тупик проницательность выдающихся ученых…»

Цитата из презентационной речи профессора Дж. Э. Седерблома, президента Шведской королевской академии наук, 10 декабря 1904 г.

Фото: Экспериментальная ксеноновая разрядная трубка, которую использовал сэр Уильям Рамзи. Фото предоставлено Цифровыми коллекциями Национального института стандартов и технологий, Гейтерсберг, Мэриленд, 20899.

Узнать больше

• Ксенон: факты и цифры из периодической таблицы Королевского химического общества.
• Xenon: видео-презентация Химической школы Ноттингемского университета, посвященная Нил Бартлетт, химик-новатор, показавший, что инертные газы более реакционноспособны, чем считалось возможным ранее.
• Блокнот сэра Уильяма Рамзи: как невинно выглядящий лабораторный блокнот помог изменить наш мир.

Подробнее

На этом сайте

• Люминесцентные лампы
• Лампы накаливания
• Легкий
• Светодиоды светоизлучающие (LED)
• Неоновые лампы

Книги

Для читателей постарше

• Галогены и благородные газы Моника Халка и Брайан Нордстрем. Infobase/Facts on File, 2010. 157-страничный обзор, подходящий для подростков и взрослых. Включает короткую (10-страничную) главу о криптоне и ксеноне.
• Химические достижения: человеческое лицо химических наук Мэри Эллен Боуден. Фонд химического наследия, 1997. Человеческие истории великих химических открытий, в том числе работа Уильяма Рамзи по благородным газам.

Для младших читателей

• Благородные газы Адама Фурганга. Rosen Group, 2010. Простой 48-страничный справочник по гелию, неону, аргону, криптону, ксенону и радону для детей 9–12 лет.
• Благородные газы, Йенс Томас. Benchmark Books, 2002. Более короткая книга, описывающая свойства инертных газов, способы их получения и способы их использования в освещении, медицине и других областях.

Статьи

• Гарольд Эдгертон: Человек, который заморозил время, Стивен Даулинг, BBC News, 23 июля 2014 г. Более пристальный взгляд на жизнь и влияние изобретателя фотографии со вспышкой.
• Laser Cinema, Coming Someday to a Theater Near You—Maybe by Моника Хегер, IEEE Spectrum, 1 октября 2008 г. Лазеры могли бы сделать кинопроекторы с ксеноновыми лампами устаревшими, если бы только их можно было сделать дешевле.
• Люминесцентные лампы становятся зелеными: BBC News, 29 января 1999 г. Как газ ксенон можно использовать для изготовления более экологически чистых люминесцентных ламп.

Патенты

• Патент США 5,884,104: Компактная фотовспышка Скотта Б. Чейза и Карла Ф. Лейдига, Eastman Kodak Co., 16 марта 1999 г. Типичная вспышка для современной фотокамеры.
• Патент США 5 121 034: Работа акустического резонанса ксенон-металлогалогенных ламп Гэри Р. Аллен и др., General Electric, 9 июня 1992 г. Ранний патент, касающийся HID в автомобильных фарах.
• Патент США 4,904,907: Схема балласта для металлогалогенной лампы Джозеф М. Эллисон и др., General Electric, 27, 19 февраля.90. Это тесно связанный патент, в котором исследуется конструкция балласта.
• Патент США 2 358 796: Фотография со вспышкой Гарольда Юджина Эдгертона, 26 сентября 1944 г. Оригинальный патент Эдгертона на вспышку.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.