Что такое ксеноновый источник света?

Что такое ксеноновый источник света?

Ксеноновый источник света — это искусственный источник света, который использует свет, излучаемый дуговым разрядом в ксеноновом газе.

Дуговой разряд относится к ионизации молекул газа между положительными и отрицательными электродами, что приводит к состоянию плазмы, через которое протекает электрический ток. Благодаря своему принципу люминесценции ксеноновые источники света характеризуются более низким энергопотреблением и более длительным сроком службы, чем источники света накаливания, которые питают нити накаливания, такие как лампы накаливания. Другие основные источники искусственного света включают галогенные лампы, но ксеноновые источники света более мощные, чем галогенные лампы, и могут освещать меньшие площади.

Ксеноновые лампы иногда называют ксеноновыми лампами, но этот термин путают с термином «ксеноновая лампа накаливания», поэтому в этой статье будет использоваться термин «ксеноновый источник света». Ксеноновый источник света, который излучает свет, пропуская электрический ток через нить накаливания, полностью отличается от ксенонового источника света, который излучает свет, пропуская электрический ток через плазматический газ ксенона.

Применение ксеноновых источников света

Источники ксенонового света имеют относительно долгий срок службы, поскольку они не нагревают нить накаливания, как источники света накаливания. Кроме того, в сочетании со специальными фильтрами источники ксенонового света создают спектр, который почти идентичен спектру солнечного света, что делает их полезными в промышленности, медицине и других областях, где необходимо воспроизводить естественные цвета.

1. Применение короткодуговых ламп

Ксеноновые короткодуговые лампы используются в качестве точечных источников света с высокой яркостью в следующих областях.

Освещение
Хотя они используются как источники света высокой яркости, такие как прожекторы и фары, они чаще всего используются для освещения сцены и хирургических ламп, где требуется естественная цветопередача. Они также используются как источники света для эндоскопов из-за их компактного размера.

Источник света для тестирования
Как солнечный имитатор со свойствами, аналогичными солнечному свету, он идеально подходит для тестирования эффективности генерации энергии солнечными панелями или проведения испытаний на долговечность, таких как выцветание или деградация материалов из-за солнечного света. Благодаря своей способности выводить свет в широком диапазоне длин волн, он используется в качестве источника света для спектроскопического аналитического оборудования, а также для проверки дисплеев и измерительных приборов.

Источник света для проецирования
Ксеноновые лампы с короткой дугой являются лучшим выбором для источников света для проекторов, проекторов планетариев и больших проекторов, поскольку в дополнение к тому, что они являются точечным источником света, они требуют стабильного выхода и высокой цветопередачи.

2. Применение ламп с длинной дугой

Ксеноновые лампы с длинной дугой часто используются в качестве больших источников света, которые должны освещать большую площадь, например, прожекторы на стадионах и направляющие огни самолетов в аэропортах.

3. Применение импульсных ламп

Ксеноновые импульсные лампы, которые чаще всего можно увидеть, являются импульсными лампами, используемыми для фотографии. Они используются в крупногабаритных импульсных лампах, используемых в фотостудиях и других помещениях, а также в импульсных лампах для зеркальных камер.

Другие области применения включают использование в качестве источников ксенонового света для лечения ожоговых шрамов и родимых пятен путем улучшения притока крови к коже (для содействия регенерации), а также в качестве источников света для удаления волос IPL (интенсивный импульсный свет).

Принцип работы источников ксенонового света

Рисунок 1. Дуговой разряд

Базовая структура ксенонового источника света состоит из кварцевой стеклянной трубки, заполненной ксеноновым газом, двух электродов и цепи освещения, подключенной к обоим электродам снаружи стеклянной трубки. Роль цепи освещения заключается в подаче высоковольтных импульсов на электроды для пробоя диэлектрика, что инициирует дуговой разряд. После инициирования дуговой разряд может поддерживаться даже при снижении приложенного напряжения, поэтому номинальное напряжение большинства ксеноновых источников света составляет от 15 до 30 В.

Рисунок 2. Спектры ксенонового источника света и солнечного света

Некоторые электроны в атоме ксенона возбуждаются без ионизации, и когда возбужденные электроны возвращаются в свое основное состояние, они излучают свет на определенной длине волны (линейчатый спектр). Поэтому спектр источника света ксенона представляет собой непрерывный спектр плюс линейчатый спектр.

Типы источников света ксенона

Источники света ксенона можно в целом разделить на следующие типы

1. Лампы с короткой дугой

Рисунок 3. Ксеноновая лампа с короткой дугой

Короткодуговые лампы имеют короткое расстояние между электродами, менее нескольких миллиметров, что делает область излучения меньше, чем у других ксеноновых источников света, и позволяет создать очень яркий точечный источник света. Кварцевая стеклянная трубка заполнена ксеноновым газом под высоким давлением (от 5 до 10 атмосфер) при комнатной температуре. Атомы ксенона излучают свет за счет разряда постоянного тока, и стабильный выход может быть получен за короткий промежуток времени.

2. Длиннодуговая лампа

Длиннодуговая лампа состоит из длинной узкой кварцевой стеклянной трубки, заполненной ксеноновым газом под давлением почти в одну атмосферу (105 Па). Они характеризуются чрезвычайно высоким световым потоком и обычно имеют номинальную потребляемую мощность 1 кВт или более; некоторые лампы превышают 50 кВт.

Обычно они излучают свет за счет разряда переменного тока, а расстояние между электродами составляет от 5 до 10 см или более.

3. Вспышка лампы

Ксеноновый источник света, который излучает свет в течение чрезвычайно короткого периода времени (от нескольких мкс до нескольких мс). Поскольку время излучения короткое, охлаждающее устройство не требуется, а общий размер может быть уменьшен.

Они бывают разных форм и заполнены ксеноновым газом под давлением от 2 до 10 кПа. Существует два типа: импульсное напряжение, подаваемое при запуске, и метод мерцания, при котором слабый ток постоянно подается, даже когда свет не включен, для обеспечения высокоскоростного освещения.