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氙灯泡

氙灯泡。由于灯内放电物质是惰性气体氙气,其激发电位和电离电位相差较小。氙灯辐射光谱能量分布与日光相接近,色温约为6000K。

填充氙气的光电管或闪光电灯。氙气化学性质不活泼,不能燃烧,也不助燃。是天然的稀有气体中分子量最大、密度最高的。氙气高压灯辐射发出很强的紫外线,可用于医疗,制作光谱仪光谱。

氙灯是一种发光功率大,接近日光的灯,分为长弧氙灯、短弧氙灯和脉冲氙灯三类。

长弧氙灯都做成管状,灯管采用耐高温,热膨胀系数小的全透明石英管,两端封接有二个钍钨(或钡钨)电极,电极间距离一般大于100毫米,管内充有高纯度的氙气。水冷长弧氙灯结构如图5-20所示。

长弧氙灯的弧光放电需依靠高频高压脉冲击穿来启动。在高压脉冲作用下,起初灯管中形成火花放电的通道,由此产生的电子、离子,在电场作用下使中性气体分子和原子继续电离,发生雪崩过程。在离子的撞击下使电极加热成为热发射体,发射大量热电子,而产生较大的电流,继而形成稳定的弧光放电。由于是高气压的气体放电,其放电的电流通常是高温等离子体。

使用时可不用镇流器,而直接接入市电网路,这样可提高功率因数,减少电路损失。

启动装置线路如图5-21所示。图中T1为升压变压器,T2为脉冲变压器,C2为旁路电容器。当电路接通后,电源电压经升压变压器升压后向C1充电,当C1上电压达到一定值时,经火花隙G放电。此时电容器C1和T2的初级线圈构成一个衰减式振荡回路,其频率值取决于C1的电容量和T2的初级线圈电感量的乘积。在该振荡回路中,频率升高到100千赫左右,这一高频电压再经T2升高到20~30千伏,这一电压经C2加到氙灯灯管两端,氙气在高频电压作用下击穿,并过渡到自持的弧光放电。此时灯已点亮,把S1拉开,由市电网路直接供电。若T2次级导线不能承受大电流,需将S2合上,此时灯管已进入正常工作。C2的作用是防止高频脉冲串到市电网路中去。

氙气是惰性气体中原子序数较大的元素(也就是较重的元素),原子半径较大。在弧光放电中,电子与气体发生弹性碰撞损失的能量同气体的原子量成反比,所以与其他惰性气体相比氙气弧光放电时损失较小,发光效率高。同时,氙气的电离电势较低,放电时电极附近的电压降小,这样可以延长电极的寿命。又由于氙原子结构的特点,长弧氙灯发出的光谱和日光非常接近,这是氙灯的最大特点。

荧光灯的功率是受限制的,一般做成5~100瓦。而氙灯功率可以从1万瓦到几十万瓦。氙灯的工作温度很高,仅靠自然冷却不行,需要强迫冷却,或者用风冷,或者用水冷。氖灯的发光效率较高,约24~37流/瓦,水冷式的氙灯发光效率可达60流/瓦,一般寿命可达3000小时。一盏5万瓦的氙灯所发出的光相当于1000盏100瓦的日光灯或90盏400瓦的高压汞灯。它适于广场、公园、体育场、大型建筑工地、露天煤矿、机场等地方的大面积照明,还可以用作电影摄影,彩色照相制版,复印等方面的光源。因为它发光接近日光,所以可用于布匹织物的颜色检验,药物、塑料的老化试验,植物栽培,光化学等方面充当人工老化的光源和模拟日光。


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