O lampă cu arc cu xenon este o sursă de lumină artificială în care sursa de radiație este un arc electric într-un bec umplut cu xenon .
Oferă o lumină albă strălucitoare, apropiată în spectru de lumina zilei.
Lămpile cu xenon pot fi împărțite în următoarele categorii:
Lampa este formată dintr-un balon din sticlă obișnuită sau de cuarț cu electrozi de wolfram. Becul este evacuat și apoi umplut cu xenon. Lămpile bliț cu xenon au un al treilea electrod de aprindere înconjurat sau aplicat pe bec sub forma unui strat conductor.
Lampa cu xenon cu arc scurt a fost inventată în anii 1940 în Germania și introdusă în 1951 de către Osram . Lampa a găsit o largă aplicație în proiectoarele de film , de unde a înlocuit în principal sursele de lumină cu arc de carbon .
Lampa oferă o lumină albă strălucitoare, apropiată de spectrul luminii naturale , dar are o eficiență destul de scăzută . Până în prezent, aproape toate proiectoarele de film și cinematograf digital folosesc lămpi cu xenon cu o putere de la 450 W la 18 kW . Lămpile din proiectoarele IMAX pot atinge 15 kW într-o singură lampă.
Toate lămpile moderne cu xenon folosesc un bec din sticlă de cuarț cu electrozi de tungsten dopați cu toriu . Krypton-85 cu activitate scăzută, aproximativ 0,1 μCi, este adesea adăugat în mediul de lucru cu gaz . Sticla de cuarț este singurul material transparent optic, viabil din punct de vedere economic, care poate rezista la presiune mare (25 atm pentru lămpile IMAX) și la temperatură. Pentru sarcini speciale, se folosește fabricarea unui bec de lampă din safir . Acest lucru extinde domeniul spectral de radiație către ultravioletele cu lungime de undă scurtă și duce, de asemenea, la o creștere a duratei de viață a lămpii. Dopajul electrozilor cu toriu crește foarte mult emisia lor de electroni. Deoarece coeficienții de dilatare termică ai sticlei de cuarț și ai wolframului sunt diferiți, electrozii de tungsten sunt sudați în benzi invar care sunt topite în bec. Într-o lampă cu xenon, anodul în timpul funcționării este puternic încălzit de un flux de electroni, astfel încât lămpile de mare putere sunt adesea răcite cu lichid.
Pentru a crește puterea de lumină a lămpii, xenonul se află într-un bec sub presiune ridicată (până la 30 atm) , ceea ce impune cerințe speciale de siguranță. Dacă lampa este deteriorată, fragmentele pot zbura cu viteză mare și pot răni personalul. În mod obișnuit, lampa este transportată într-un recipient special din plastic, care este scos din lampă numai după ce lampa este montată și pusă pe lampă atunci când este demontată.
În timpul funcționării lămpii, becul devine foarte fierbinte, drept urmare, spre sfârșitul duratei de viață, becul devine mai fragil din cauza cristalizării parțiale a sticlei de cuarț. Pentru siguranța personalului, producătorii de lămpi cu arc cu xenon recomandă utilizarea ochelarilor de protecție la întreținerea lămpii. La înlocuirea lămpilor IMAX, se recomandă purtarea unui costum de protecție.
Într-o lampă cu xenon, fluxul principal de lumină este emis de o coloană de plasmă din apropierea catodului. Regiunea luminoasă are forma unui con, iar strălucirea strălucirii sale scade exponențial pe măsură ce se îndepărtează de catod. Spectrul unei lămpi cu xenon este aproximativ uniform în toată regiunea luminii vizibile, aproape de lumina zilei. Dar chiar și în lămpile de înaltă presiune există mai multe vârfuri în domeniul infraroșu apropiat, aproximativ 850-900 nm , care pot reprezenta până la 10% din radiația totală în termeni de putere.
Temperatura de culoare a radiației unei lămpi cu xenon este de aproximativ 6200 K.
Există și lămpi cu mercur-xenon, în care, pe lângă xenonul din bec, există vapori de mercur. Au zone luminoase atât în apropierea catodului, cât și în apropierea anodului. Ele emit o lumină alb-albăstruie cu un conținut puternic de ultraviolete, ceea ce le permite să fie utilizate în scopuri fizioterapeutice, sterilizare și ozonare.
Datorită dimensiunii reduse a zonei luminoase, lămpile cu xenon pot fi folosite ca sursă de lumină aproape de o sursă de lumină punctuală, ceea ce face posibilă producerea unei focalizări destul de precise a radiațiilor. Spectrul, aproape de lumina zilei, duce la o utilizare pe scară largă în film și fotografie. Lămpile cu xenon sunt, de asemenea, folosite în camerele climatice , care simulează radiația solară pentru a testa materialele pentru rezistența la lumină .
Cele mai comune sunt lămpile cu arc scurt. În ei, electrozii sunt amplasați la o distanță scurtă, iar becul are o formă sferică sau apropiată de sferică.
Lămpile cu arc scurt cu xenon pot fi produse într-o carcasă ceramică cu reflector încorporat. Acest lucru face lampa mai sigură, deoarece doar o fereastră mică este făcută din sticlă prin care iese lumina și nu este necesară alinierea în timpul instalării și înlocuirii. Într-o astfel de lampă, poate exista o fereastră, care transmite atât radiații ultraviolete, cât și opace. Reflectoarele pot fi fie parabolice (pentru a obține un flux luminos paralel) fie eliptice (pentru un corp focalizat către un punct sau un corp cilindric, de exemplu, pentru pomparea laserelor) [1] .
Prin proiectare, lămpile cu arc lung diferă de cele cu arc scurt prin faptul că electrozii sunt mai distanțați unul de celălalt, iar becul are forma unui tub. Lămpile cu xenon cu arc lung necesită un balast mai mic și, în unele cazuri, pot fi folosite fără balast, deoarece au o secțiune pe caracteristica curent-tensiune cu o rezistență diferențială pozitivă . Astfel de lămpi sunt adesea instalate într-un reflector sub formă de cilindru parabolic și sunt folosite pentru a ilumina spații mari deschise (la gări , fabrici , complexe de depozite etc.), precum și pentru a simula radiația solară, de exemplu, la testare. panouri solare, verificarea rezistenței la lumină a materialelor etc. Lampa cu xenon cu arc lung „Sirius”, produsă în URSS , avea o putere record de 100 kW .
Lampa cu xenon cu arc scurt are un coeficient de rezistență negativ al temperaturii . Aprinderea arcului necesită un impuls de aprindere cu o amplitudine de 15-30 kV [2] , iar uneori până la 50 kV . În modul de funcționare, este necesară o ajustare precisă a tensiunii și a curentului (pentru a nu depăși puterea electrică nominală a lămpii), deoarece pe măsură ce lampa se încălzește, rezistența acesteia scade semnificativ și, în plus, pot apărea oscilații ale plasmei . Când este alimentat cu curent redresat, este necesar ca nivelul de ondulare să nu depășească 10-12% , deoarece fluctuațiile de tensiune accelerează uzura electrozilor. Există varietăți de lămpi cu xenon pentru curent alternativ. Lămpile cu arc lung (de exemplu, DKST domestic) nu sunt atât de exigente în ceea ce privește calitatea sursei de alimentare și pot fi utilizate fără balast, necesitând doar un starter .
Lămpile cu xenon sunt cele mai des folosite în proiectoare și iluminat de scenă, deoarece au o reproducere foarte bună a culorilor. Datorită dimensiunii mici a regiunii emițătoare, acestea și-au găsit aplicație în dispozitivele optice.
Din 1991, lămpile cu mercur-xenon au fost utilizate pe scară largă în farurile auto. Mai exact, la lămpile auto, fluxul luminos principal este format din săruri de mercur, sodiu și scandiu, iar în atmosferă de xenon, descărcarea are loc doar în timpul pornirii, înainte de evaporarea altor componente. Prin urmare, ar trebui mai degrabă atribuite lămpilor cu halogenuri metalice , totuși, acest lucru ar provoca confuzie în nume, deoarece lămpile cu incandescență cu halogen sunt folosite și în iluminatul auto .
În Rusia, atunci când se instalează lămpi cu xenon pe o mașină, este, de asemenea, necesar să se instaleze un sistem automat de reglare a fasciculului farurilor și spălătoare de faruri [3] , pentru a evita orbirea șoferilor care se apropie.
Bliț sovietic cu capcană pentru cameră FIL-107
Faruri cu xenon la mașini.
Vedere aeriană a pescarilor care momelă calmari din Pacific cu lumini xenon albastre strălucitoare (în centru) în strâmtoarea Tsushima care desparte Japonia de Coreea de Sud. Nuanța portocalie (stânga) este în luminile orașului coreean, unde lămpile cu vapori de sodiu sunt de obicei folosite pentru iluminatul stradal . În Japonia (dreapta), lămpile cu descărcare în gaz mercur , care au o nuanță verzuie, sunt mai frecvent utilizate pentru iluminat.
| Concepte | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Modul de apariție |
| ||||||||||||||
| Alte surse de lumină | |||||||||||||||
| Tipuri de iluminat |
| ||||||||||||||
| Corpuri de iluminat |
| ||||||||||||||
| Articole similare | |||||||||||||||