Xenon kaarilamppu

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 27. helmikuuta 2022 tarkistetusta versiosta . vahvistus vaatii 1 muokkauksen .

Ksenonkaarilamppu  on keinovalon lähde, jossa säteilyn lähde on ksenonilla täytetyssä polttimossa oleva sähkökaari .

Antaa kirkkaan valkoisen valon, joka on spektriltaan lähellä päivänvaloa.

Ksenonlamput voidaan jakaa seuraaviin luokkiin:

Lamppu koostuu tavallisesta tai kvartsilasista tehdystä pullosta, jossa on volframielektrodit. Polttimo tyhjennetään ja täytetään sitten ksenonilla. Xenon-salamalampuissa on kolmas sytytyselektrodi, joka on ympäröity tai kiinnitetty polttimolle johtavan kerroksen muodossa.

Historia ja sovellus

Lyhytkaari ksenonlamppu keksittiin 1940 - luvulla Saksassa ja Osram esitteli sen vuonna 1951 . Lamppu sai laajan käyttökohteen filmiprojektoreissa , joista se korvasi pääasiassa hiilikaarivalonlähteitä .

Lamppu antaa kirkkaan valkoista valoa, joka on lähellä päivänvalospektriä , mutta sillä on melko alhainen hyötysuhde . Tähän mennessä lähes kaikissa elokuva- ja digitaalisissa elokuvaprojektoreissa on käytetty xenonlamppuja, joiden teho on 450 W - 18 kW .IMAX -projektoreiden lamput voivat saavuttaa 15 kW :n tehon yhdessä lampussa.

Lamppusuunnittelu

Kaikissa nykyaikaisissa ksenonlampuissa käytetään kvartsilasilamppua , jossa on toriumilla seostettuja volframielektrodeja . Krypton-85 :tä , jonka aktiivisuus on alhainen, noin 0,1 μCi, lisätään usein kaasun työympäristöön . Kvartsilasi on ainoa taloudellisesti kannattava optisesti läpinäkyvä materiaali, joka kestää korkeaa painetta (25 atm IMAX-lamput) ja lämpötilaa. Erikoistehtäviin käytetään safiirista valmistetun lampun polttimoa . Tämä laajentaa säteilyn spektrialuetta kohti lyhytaaltoista ultraviolettia ja johtaa myös lampun käyttöiän pidentämiseen. Elektrodien seostus toriumilla lisää suuresti niiden elektroniemissiota. Koska kvartsilasin ja volframin lämpölaajenemiskertoimet ovat erilaiset, volframielektrodit hitsataan invar-nauhoiksi , jotka sulatetaan polttimoon. Ksenonlampussa anodi kuumennetaan käytön aikana voimakkaasti elektronivirran vaikutuksesta, joten suuritehoiset lamput ovat usein nestejäähdytteisiä.

Lampun valotehon lisäämiseksi ksenon on korkeapaineisessa polttimossa (jopa 30 atm) , mikä asettaa erityisiä turvallisuusvaatimuksia. Jos lamppu on vaurioitunut, sirpaleet voivat lentää ulos suurella nopeudella ja vahingoittaa henkilökuntaa. Tyypillisesti lamppu kuljetetaan erityisessä muovisäiliössä, joka poistetaan lampusta vasta sen jälkeen, kun lamppu on paikallaan, ja laitetaan lamppu päälle, kun se puretaan.

Lampun käytön aikana polttimo kuumenee erittäin kuumaksi, minkä seurauksena polttimo muuttuu käyttöikänsä loppua kohti hauraammaksi kvartsilasin osittaisen kiteytymisen vuoksi. Henkilöstön turvallisuuden vuoksi ksenonkaarilamppujen valmistajat suosittelevat suojalasien käyttöä lampun huollossa. IMAX-lamppuja vaihdettaessa on suositeltavaa käyttää suojapukua.

Kuinka se toimii

Ksenonlampussa valon päävirta säteilee plasmapylväs lähellä katodia. Valoalue on kartion muotoinen ja sen hehkun kirkkaus pienenee eksponentiaalisesti, kun se siirtyy pois katodista. Ksenonlampun spektri on suunnilleen tasainen koko näkyvän valon alueella, lähellä päivänvaloa. Mutta jopa korkeapainelampuissa lähi-infrapuna-alueella, noin 850-900 nm , on useita huippuja, jotka voivat muodostaa jopa 10 % kokonaissäteilystä teholla mitattuna.

Ksenonlampun säteilyn värilämpötila on noin 6200 K.

On myös elohopea-ksenonlamppuja, joissa polttimossa olevan ksenonin lisäksi on elohopeahöyryjä. Niissä on valoalueita sekä katodin että anodin lähellä. Ne lähettävät sinertävänvalkoista valoa, jossa on voimakas ultraviolettipitoisuus, minkä ansiosta niitä voidaan käyttää fysioterapeuttisiin tarkoituksiin, sterilointiin ja otsonointiin.

Valoalueen pienen koon vuoksi ksenonlamppuja voidaan käyttää valonlähteenä lähellä pistevalolähdettä, mikä mahdollistaa melko tarkan säteilyn fokusoinnin. Päivänvaloa lähellä oleva spektri johtaa laajaan käyttöön elokuvassa ja valokuvauksessa. Ksenonlamppuja käytetään myös ilmastokammioissa  , jotka simuloivat auringon säteilyä materiaalien valonkestävyyden testaamiseksi .

Versiot

Lyhytkaarilamput (pallolamput)

Yleisimmät ovat lyhytkaarilamput. Niissä elektrodit sijaitsevat lyhyellä etäisyydellä, ja polttimolla on pallomainen tai lähes pallomainen muoto.

Keraamiset lamput

Xenon-lyhytkaarilamput voidaan valmistaa keraamisessa kuoressa, jossa on sisäänrakennettu heijastin. Tämä tekee lampusta turvallisemman, koska lasista on tehty vain pieni ikkuna, jonka läpi valo tulee ulos, eikä kohdistamista tarvita asennuksen ja vaihdon aikana. Tällaisessa lampussa voi olla ikkuna, joka lähettää sekä ultraviolettisäteilyä että läpinäkymätöntä sille. Heijastimet voivat olla joko parabolisia (saadakseen yhdensuuntaisen valovirran) tai elliptisiä (pisteeseen fokusoitua kappaletta tai lieriömäistä kappaletta, esimerkiksi lasereiden pumppaamiseksi) [1] .

Pitkäkaarilamput (putkilamput)

Suunnittelultaan pitkäkaariset lamput eroavat lyhytkaarilampuista siinä, että elektrodit ovat kauempana toisistaan ​​ja polttimo on putken muotoinen. Pitkäkaariset ksenonlamput vaativat pienemmän liitäntälaitteen, ja joissain tapauksissa niitä voidaan käyttää ilman liitäntälaitetta, koska niissä on virta-jännite-ominaisuuden osa, jolla on positiivinen erovastus . Tällaiset lamput asennetaan usein heijastimeen parabolisen sylinterin muodossa ja niitä käytetään valaisemaan suuria avoimia tiloja ( rautatieasemilla , tehtailla , varastokomplekseilla jne.) sekä simuloimaan auringonsäteilyä esimerkiksi testattaessa. aurinkopaneelit, materiaalien valonkeston tarkistus jne. Neuvostoliitossa valmistetun pitkäkaarisen ksenonlampun "Sirius" ennätysteho oli 100 kW .

Tehovaatimukset

Lyhyekaarisella ksenonlampulla on negatiivinen lämpötilavastus . Kaaren syttyminen vaatii sytytyspulssin, jonka amplitudi on 15-30 kV [2] ja joskus jopa 50 kV . Käyttötilassa vaaditaan tarkkaa jännitteen ja virran säätöä (jotta ei ylitetä lampun nimellissähkötehoa), koska lampun lämmetessä sen vastus pienenee merkittävästi ja lisäksi plasmavärähtelyjä voi esiintyä . Tasasuuntautuneella virralla saatava aaltoilutaso ei saa ylittää 10-12 % , koska jännitteen vaihtelut kiihdyttävät elektrodien kulumista. Vaihtovirtaa varten on olemassa erilaisia ​​ksenonlamppuja. Pitkän kaaren lamput (esimerkiksi kotimainen DKST) eivät ole niin vaativia virransyötön laadulle, ja niitä voidaan käyttää ilman liitäntälaitetta, joka vaatii vain käynnistimen .

Sovellus

Ksenonlamppuja käytetään useimmiten projektoreissa ja näyttämövalaistuksessa, koska niillä on erittäin hyvä värintoisto. Säteilevän alueen pienen koon vuoksi niille on löydetty käyttöä optisissa laitteissa.

Vuodesta 1991 lähtien elohopea-ksenonlamppuja on käytetty laajalti autojen ajovaloissa. Tarkemmin sanottuna autolampuissa päävalovirran muodostavat elohopea-, natrium- ja skandiumsuolat, ja ksenon-ilmakehässä purkaus tapahtuu vain käynnistyksen aikana, ennen muiden komponenttien haihtumista. Siksi ne pitäisi pikemminkin katsoa metallihalogenidilampuiksi , mutta tämä aiheuttaisi sekaannusta nimissä, koska halogeenihehkulamppuja käytetään myös autovalaistuksessa .

Venäjällä asennettaessa ksenonlamppuja autoon on myös tarpeen asentaa automaattinen ajovalojen valonheiton säätöjärjestelmä ja ajovalojen pesurit [3] , jotta vastaantulevat kuljettajat eivät häikäise.

Muistiinpanot

  1. ↑ Felix Schuda. Cermax® Xenon Lamp Engineering Guide  (eng.) (pdf). Excelitas Technologies Corp. (1998). Haettu 20. syyskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 30. elokuuta 2014.
  2. ↑ Ksenonlamput (pääsemätön linkki) . DRL.ORG.UA. Käyttöpäivä: 20. syyskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 28. maaliskuuta 2010. 
  3. ↑ GOST R 51709-2001. Ajoneuvot. Teknisen kunnon ja tarkastusmenetelmien turvallisuusvaatimukset

Kirjallisuus

Linkit