球形氙燈

氙燈是一種發(fā)光功率大，接近日光的燈，分為長(zhǎng)弧氙燈、短弧氙燈和脈沖氙燈三類。

長(zhǎng)弧氙燈都做成管狀，燈管采用耐高溫，熱膨脹系數(shù)小的全透明石英管，兩端封接有二個(gè)釷鎢(或鋇鎢)電極，電極間距離一般大于100毫米，管內(nèi)充有高純度的氙氣。水冷長(zhǎng)弧氙燈結(jié)構(gòu)如圖5-20所示。

長(zhǎng)弧氙燈的弧光放電需依靠高頻高壓脈沖擊穿來(lái)啟動(dòng)。在高壓脈沖作用下，起初燈管中形成火花放電的通道，由此產(chǎn)生的電子、離子，在電場(chǎng)作用下使中性氣體分子和原子繼續(xù)電離，發(fā)生雪崩過(guò)程。在離子的撞擊下使電極加熱成為熱發(fā)射體，發(fā)射大量熱電子，而產(chǎn)生較大的電流，繼而形成穩(wěn)定的弧光放電。由于是高氣壓的氣體放電，其放電的電流通常是高溫等離子體。

使用時(shí)可不用鎮(zhèn)流器，而直接接入市電網(wǎng)路，這樣可提高功率因數(shù)，減少電路損失。

啟動(dòng)裝置線路如圖5-21所示。圖中T1為升壓變壓器，T2為脈沖變壓器，C2為旁路電容器。當(dāng)電路接通后，電源電壓經(jīng)升壓變壓器升壓后向C1充電，當(dāng)C1上電壓達(dá)到一定值時(shí)，經(jīng)火花隙G放電。此時(shí)電容器C1和T2的初級(jí)線圈構(gòu)成一個(gè)衰減式振蕩回路，其頻率值取決于C1的電容量和T2的初級(jí)線圈電感量的乘積。在該振蕩回路中，頻率升高到100千赫左右，這一高頻電壓再經(jīng)T2升高到20~30千伏，這一電壓經(jīng)C2加到氙燈燈管兩端，氙氣在高頻電壓作用下?lián)舸⑦^(guò)渡到自持的弧光放電。此時(shí)燈已點(diǎn)亮，把S1拉開(kāi)，由市電網(wǎng)路直接供電。若T2次級(jí)導(dǎo)線不能承受大電流，需將S2合上，此時(shí)燈管已進(jìn)入正常工作。C2的作用是防止高頻脈沖串到市電網(wǎng)路中去。

氙氣是惰性氣體中原子序數(shù)較大的元素(也就是較重的元素)，原子半徑較大。在弧光放電中，電子與氣體發(fā)生彈性碰撞損失的能量同氣體的原子量成反比，所以與其他惰性氣體相比氙氣弧光放電時(shí)損失較小，發(fā)光效率高。同時(shí)，氙氣的電離電勢(shì)較低，放電時(shí)電極附近的電壓降小，這樣可以延長(zhǎng)電極的壽命。又由于氙原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，長(zhǎng)弧氙燈發(fā)出的光譜和日光非常接近，這是氙燈的最大特點(diǎn)。

熒光燈的功率是受限制的，一般做成5~100瓦。而氙燈功率可以從1萬(wàn)瓦到幾十萬(wàn)瓦。氙燈的工作溫度很高，僅靠自然冷卻不行，需要強(qiáng)迫冷卻，或者用風(fēng)冷，或者用水冷。氖燈的發(fā)光效率較高，約24~37流/瓦，水冷式的氙燈發(fā)光效率可達(dá)60流/瓦，一般壽命可達(dá)3000小時(shí)。一盞5萬(wàn)瓦的氙燈所發(fā)出的光相當(dāng)于1000盞100瓦的日光燈或90盞400瓦的高壓汞燈。它適于廣場(chǎng)、公園、體育場(chǎng)、大型建筑工地、露天煤礦、機(jī)場(chǎng)等地方的大面積照明，還可以用作電影攝影，彩色照相制版，復(fù)印等方面的光源。因?yàn)樗l(fā)光接近日光，所以可用于布匹織物的顏色檢驗(yàn)，藥物、塑料的老化試驗(yàn)，植物栽培，光化學(xué)等方面充當(dāng)人工老化的光源和模擬日光。

是一種在管狀石英泡殼內(nèi)充有適量高純度氙氣、二端封有極距大于 100mm的釷鎢、鋇鎢或鈰鎢電極的氙燈。1963年，中國(guó)電光源專家蔡祖泉試制成功長(zhǎng)弧氙燈。長(zhǎng)弧氙燈有自然冷卻和水冷兩種。自然冷卻氙燈一般充 (2.66~26.6)×10^2Pa的氙氣，水冷氙燈充(1.33~5.32)×10^4Pa的氙氣，色溫為5500~6000°K，功率可從10^2~2×10^6KW，發(fā)光效率為24~37lm/W。水冷式長(zhǎng)弧氙燈的發(fā)光效率可達(dá)60lm/W,一般壽命達(dá)3000h。長(zhǎng)弧氙燈的功率可以做得很大,伏安特性具有正阻特性,所以只需安裝啟動(dòng)裝置，其規(guī)格有帶鎮(zhèn)流器的和不帶鎮(zhèn)流器的兩種。

長(zhǎng)弧氙燈的輻射光譜與日光接近，適于大面積照明，也可用作電影攝影、彩色照相制版、復(fù)印等方面的光源;同時(shí)，在棉織物的顏色檢驗(yàn)、藥物和塑料老化試驗(yàn)、植物栽培、光化反應(yīng)等方面，也可作模擬日光和人工老化光源。此外，大功率長(zhǎng)弧氙燈還可作為連續(xù)激光光源。

80年代由于出現(xiàn)了光色好、光效更高的光源，長(zhǎng)弧氙燈作為照明光源已基本上被取代。

短弧氙燈又稱球形氙燈，是一種具有極高亮度的點(diǎn)光源，色溫為6000K左右，光色接近太陽(yáng)光，是目前氣體放電燈中顯色性最好的一種光源，適用于電影放映、探照、火車車頭以及模擬日光等方面。

是利用貯存的電能或化學(xué)能，在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生高強(qiáng)度閃光的氙燈。19世紀(jì)中葉，F(xiàn).塔爾博特首次應(yīng)用火花隙放電作為高速攝影的曝光光源，這是最早的人造脈沖光源。以后出現(xiàn)了惰性氣體脈沖放電光源，才使脈沖光源真正進(jìn)入實(shí)用階段。1935~1945年，一系列脈沖光源在商業(yè)市場(chǎng)出現(xiàn)。50年代，脈沖光源進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域。脈沖氙燈一般由密封在玻璃或石英玻璃體內(nèi)的兩個(gè)電極組成,殼體中充以氙等惰性氣體。脈沖光源的閃光持續(xù)是指1/3峰值光強(qiáng)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔,稱為脈沖寬度。它主要由光源的結(jié)構(gòu)和點(diǎn)燈電路決定?，F(xiàn)有脈沖光源的脈沖寬度一般為10^-9~10^-2s,瞬時(shí)亮度可達(dá)10^10cd/m2，是除激光外亮度最高的人造光源，它的瞬時(shí)光通量可達(dá)10^9lm，閃光重復(fù)頻率為1~10^6次/分,工作壽命達(dá)10^6次以上，發(fā)光效率為40lm/W。 脈沖光源有以下5種:①各種管狀脈沖氙燈。峰值閃光能量可從用于醫(yī)學(xué)和照明攝影的幾個(gè)焦到用于彈道空中觀察和激光光源的上百萬(wàn)焦。除管狀外還有U形、螺旋形和圓盤(pán)形等多種形狀。②頻閃觀察儀用脈沖氙燈。頻率幾千赫，功率幾萬(wàn)瓦。③信號(hào)脈沖光源。頻率1~3Hz，功率10~500W，壽命達(dá)10^6次。④光化學(xué)反應(yīng)和電子儀器用微秒脈沖光源。⑤計(jì)算機(jī)或其他自動(dòng)裝置用的頻閃指示儀。頻率102Hz，功率數(shù)瓦。