Лампы ксеноновые устройство: 403 — Доступ запрещён – Как работает ксенон, в фаре. Разберем его лампу и блок розжига

Устройство ксеноновых ламп

За последние годы получают все более широкое рас­пространение газоразрядные лампы сверхвысокого дав­ления, в которых используются не пары металлов, а тя­желые газы, в частности ксенон. Применение ксенона вносит существенные изменения в характеристики этих ламп. Период разгорания в ксеноновых лампах практи­чески отсутствует, так как плотность газа в лампе не зависит от температуры колбы. Поэтому сразу же после зажигания в лампе разряда она начинает работать в но­минальном режиме. Это удобно с точки зрения эксплуа­тации. Разряд в ксеноне имеет хорошие спектральные характеристики излучения, близкие к спектру солнеч­ного света. В связи с этим ксеноновые лампы имеют хо­рошую цветопередачу.

Схема подключения ксеноновой лампы.

Излучение ксеноновых ламп бо­гато ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами.

При некоторых значениях тока лампы приобретают положительную вольт-амперную характеристику, что позволяет питать лампы определенной мощности без балласта (безбалластные лампы). Использование таких ламп экономически выгодно, так как при их включении в сеть отсутствуют непроизводительные потери в балласте. Ксеноновые лампы имеют относительно низкие рабочие на­пряжения при горении, но для достижения большой яркости разряда и повышения их световой отдачи при­ходится увеличивать ток лампы. Поэтому характерной особенностью этих ламп является относительно большой ток.

По своей экономичности ксеноновые лампы занимают среднее положение между лампами накаливания и ртутно-кварцевыми лампами высокого давления. Световая отдача ксеноновых ламп в зависимости от мощности в среднем составляет от 20 до 50 лм/вт. Срок службы, гарантируемый заводами, колеблется от 200 до 1000 ч.

Рисунок 1. Схема дуговых ксеноновых ламп типа ДКСШ-1000.

Может показаться, что при указанных экономических параметрах ламп их применение не является целесообразным. Однако проведенные расчеты и имеющаяся практика использования ксеноновых ламп дают основа­ние утверждать, что применение ксеноновых ламп в ряде случаев весьма целесообразно и экономически выгодно. Наивыгоднейшими областями применения ксеноновых ламп в настоящее время можно считать наруж­ное освещение больших площадей в городах, освещение спортивных сооружений, освещение карьеров при разработке открытым способом, освещение открытых строительных площадок и монтажных площадок производ­ственных предприятий, а также внутреннее освещение производственных цехов больших размеров и высотой более 20-25 м. Значительное применение находят ксеноновые лампы в кинопроекторах, при съемке цветных кинофильмов, в телевидении и театральном освещении и ряде других специальных установок.

Конструкция ксеноновых ламп

Различают два основ­ных типа ксеноновых ламп: лампы в шаровых колбах с короткой дугой, с расстоянием между электродами в несколько миллиметров с естественным или воздуш­ным охлаждением и лампы в трубчатых колбах с длин­ной дугой с естественным или водяным охлаждением.

Лампа с шаровой колбой (рис. 1) представляет со­бой толстостенный баллон из кварца с впаянными в него двумя электродами, изготовленными из торированного вольфрама. Токопроводящими контактами слу­жат цилиндрические выводы, конструкция которых предусматривает как возможность крепления ламп, так и присоединение питающих проводов. Баллон лампы на­полняется ксеноном до давления 8-9 ат, которое при работе лампы возрастает до 20-25 ат.

Лампы могут работать на постоянном и переменном токе. Отличие этих ламп — в конструкции электродов. При постоянном токе лампа имеет очень массивный анод (рис. 1а), располагаемый вверху. При переменном токе оба электрода имеют одинаковую конструкцию (рис. 1б).

Рисунок 2. Схема дуговых ксеноновых ламп типа ДКСТ: 1 — разрядная трубка; 2 — корпус охлаждающей рубашки; 3 — электрод; 4 — втулка; 5 — вывод; 6 — цилиндр из молибденовой фольги; 7 —вкладыш; 8 — стеклянный цилиндр; 9 — гайка; 10 — уплотняющий вкладыш; 11 — уплотняющие прокладки.

Трубчатая ксеноновая лампа с естественным охлаж­дением (рис. 2а). представляет собой толстостенную трубку из кварцевого стекла, по концам которой вварены электроды из торированного вольфрама. Вводы лампы изготовляются из молибденовой фольги. Вне­ние выводы изготовлены из стали, а переходные втулки — из титана. Колба лампы заполняется ксеноном, его давление составляет от 15 до 350 мм рт.ст.

Величина давления ксенона определяется напряжением зажига­ния пускового устройства, а также зависит от выбранного внутреннего радиуса трубки и падения напряжения на единицу длины разряда. В лампах с водяным охлаждением разрядная трубка из кварца помещается внутри стеклянного цилиндра (рис. 2б). В зазоре между разрядной трубкой и ци­линдром циркулирует вода, которой придается винто­образное движение благодаря некоторому сдвигу вход­ного патрубка по отношению к плоскости, проходящей через ось лампы. Концы стеклянного цилиндра помещаются в сборные латунные муфты и уплотняются резиновыми прокладками.

Для охлаждения ламп используется дистиллированная вода, циркулирующая в замкнутой системе. Нормальная работа лампы возможна, если стеклянный цилиндр полностью заполняется водой. Ма­ксимальная температура охлаждающей воды не должна превышать температуры, при которой образуется сплош­ная паровая рубашка (не более 50°С на выходе из лампы). Из этих соображений определяется расход охлаж­дающей воды. Приме­нение водяного охлаж­дения позволяет увели­чить почти в 10 раз удельную нагрузку на кварц по сравнению с естественным охлаж­дением, что дает воз­можность уменьшить размеры лампы и при этом повысить на 30-40% их световую отда­чу.

Зажигание ксеноно­вых ламп

Напряжение зажигания ксеноновых ламп значительно пре­вышает напряжение питающей сети, поэто­му поджигающее уст­ройство основано на принципе искрового генератора. На рис. 3 приведены схемы зажигания лампы с помощью искрового генератора. Для зажигания ламп имеют важное значе­ние не только величина поджигающего импульса и число подаваемых на лампу импульсов, но и сдвиг фаз между напряжением питания лампы и пускового устрой­ства. При питании лампы и пускового устройства от одной и той же фазы сети напряжение зажигания лампы выше, чем при питании от различных фаз. Поэтому к пусковому устройству и к лампе подаются различные фазы сети. Контактами контактора R1 в случае автоматического управления зажиганием ламп на пер­вичную обмотку трансформатора Т1 подается сетевое на­пряжение.

Рисунок 3. Схемы включения ксеноновых ламп.

Конденсатор С1, включенный во вторичную обмотку трансформатора, заряжается, и, когда на нем напряжение достигает величины напряжения пробоя воздушного разрядника Р, он почти мгновенно разря­дится на первичную обмотку импульсного трансформа­тора Т2. Во вторичной обмотке трансформатора Т2 индуктируется высоковольтный, высокочастотный им­пульс, который будет приложен к электродам лампы. Под воздействием этого импульса разрядный промежу­ток лампы пробьется, что вызовет его первоначальную ионизацию.

Если величина и число подаваемых импуль­сов оказываются достаточными, то в лампе создаются необходимые условия для развития дугового разряда, и лампа зажигается. После того как лампа зажглась, необходимо, чтобы искровой генератор продолжал рабо­тать в течение некоторого промежутка времени. Если отключить искровой генератор раньше положенного вре­мени, то лампа может погаснуть. Время, в течение ко­торого искровой генератор должен продолжать рабо­тать, зависит от напряжения и полного сопротивления сети. Необходимая выдержка времени обеспечивается введением в схему реле времени (на схеме не показано).

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=oAURMvlKCjs

Когда процесс зажигания лампы закончится, поджи­гающее устройство отключается от лампы. Для этого размыкается кнопка К1, а вторичная обмотка импульс­ного трансформатора замыкается накоротко кнопкой К2. В случае автоматического управления реле времени включает контактор (не показан на схеме), который своими контактами отключает трансформатор Т1 и за­мыкает накоротко вторичную обмотку трансформа­тора Т2. Конденсатор С2 служит для защиты сети от по­падания в нее высокого напряжения.

Лампы мощностью до 6 кВт могут включаться по две последовательно на напряжение 220 В и зажигаться одним поджигающим устройством.

Следует обратить внимание на размещение пуско­вого устройства. Оно должно размещаться не далее 30 м от лампы, в противном случае это будет снижать величину высоковольтного импульса. Так как величина этого импульса составляет 20-50 кВ, то изо­ляция провода, соединяющего лампу с пусковым устройством, должна быть выбрана из расчета на номинальное напряжение 15-20 кВ.

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=vxKiPfELn6c

При отключении лампы от сети ее повторное включение возможно только после доста­точного остывания, на что требуется 5-10 мин. Повтор­ное включение неостывшей лампы может вывести ее из строя, поэтому его следует избегать.

Устройство ксеноновых ламп | Онлайн журнал электрика

Лампы ксеноновые сверхвысокого давления типа ДКсЭЛ

За последние годы получают все более обширное рас­пространение газоразрядные лампы сверхвысокого дав­ления, в каких употребляются не пары металлов, а тя­желые газы, а именно ксенон. Применение ксенона заносит значительные конфигурации в свойства этих ламп. Период разгорания в ксеноновых лампах практи­чески отсутствует, потому что плотность газа в лампе не находится в зависимости от температуры пробирки. Потому сразу после зажигания в лампе разряда она начинает работать в но­минальном режиме. Это комфортно исходя из убеждений эксплуа­тации. Разряд в ксеноне имеет хорошие спектральные свойства излучения, близкие к диапазону солнеч­ного света. В связи с этим ксеноновые лампы имеют хо­рошую цветопередачу. Излучение ксеноновых ламп бо­гато ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами. При неких значениях тока лампы получают положительную вольт-амперную характеристику, что позволяет питать лампы определенной мощности без балласта (безбалластные лампы). Внедрение таких ламп экономически прибыльно, потому что при их включении в сеть отсутствуют непродуктивные утраты в балласте. Ксеноновые лампы имеют относительно низкие рабочие на­пряжения при горении, но для заслуги большой яркости разряда и увеличения их световой отдачи при­ходится наращивать ток лампы. Потому соответствующей особенностью этих ламп является относительно большой ток.

По собственной экономичности ксеноновые лампы занимают среднееположение    меж лампами накаливания и ртутно-кварцевыми лампами высочайшего давления. Световая      отдача ксеноновых ламп зависимо от мощности в среднем составляет от 20 до 50 лм/вт. Срок службы,   гарантируемый заводами, колеблется от 200 до 1 ООО ч.

Может показаться, что при обозначенных экономических параметрах ламп их применение не является целесообразным. Но проведенные расчеты и имеющаяся практика использования ксеноновых ламп дают основа­ние утверждать, что применение ксеноновых ламп в ряде всевозможных случаев очень целенаправлено и экономически прибыльно. Наивыгоднейшими областями применения ксеноновых ламп в текущее время можно считать наруж­ное освещение огромных площадей в городках, освещение спортивных сооружений, освещение карьеров при разработке открытым методом, освещение открытых строительных площадок и монтажных площадок производ­ственных компаний, также внутреннее освещение производственных цехов огромных размеров и высотой более 20-25 м. Существенное применение находят ксеноновые лампы в кинопроекторах, при съемке цветных кинофильмов, в телевидении и театральном освещении и ряде других особых установок.

Рис.1 Дуговые ксеноновые лампы типа ДКСШ-1000

Конструкция ксеноновых ламп.Различают два основ­ных типа ксеноновых ламп: лампы в шаровых колбах с недлинной дугой, с расстоянием меж электродами в несколько мм с естественным либо воздуш­ным остыванием и лампы в трубчатых колбах с длин­ной дугой с естественным либо водяным остыванием.

Лампа с шаровой пробиркой (рис.1) представляет со­бой толстостенный баллон из кварца с впаянными в него 2-мя электродами, сделанными из торированного вольфрама. Токопроводящими контактами слу­жат цилиндрические выводы, конструкция которых пре­дусматривает как возможность крепления ламп, так и присоединение питающих проводов. Баллон лампы на­полняется ксеноном до давления 8-9 ат, которое при работе лампы растет до 20-25 ат.

Лампы могут работать на неизменном и переменном токе. Отличие этих ламп – в конструкции электродов. При неизменном токе лампа имеет очень мощный анод (рис.1а) располагаемый вверху. При переменном токе оба электрода имеют схожую конструкцию (рис.1б).

Рис. 2 Дуговые ксеноновые трубчатые лампы типа ДКСТ

1-разрядная трубка; 2 — корпус охлаждающей рубахи; 3 — электрод; 4 — втулка; 5 – вывод; 6 — цилиндр из молибденовой фольги; 7 —вкладыш; 8- стеклянный цилиндр; 9 — гайка; 10 — уплотняющий вкладыш; 11- уплотняющие прокладки

Трубчатая ксеноновая лампа с естественным охлаж­дением (рис.2а). представляет собой толстостенную трубку из кварцевого стекла, по концам, которой вва­рены электроды из торированного вольфрама. Вводы лампы изготовляются из молибденовой фольги. Внеш­ние выводы сделаны из стали, а переходные втулки из титана. Пробирка лампы заполняется ксеноном, и его давление составляет от 15 до 350 мм рт. ст.Величина давления ксенона определяется напряжением зажига­ния пускового устройства, также находится в зависимости от избранного внутреннего радиуса трубки и падения напряжения на единицу длины разряда. В лампах с водяным остыванием разрядная трубка из кварца помещается снутри стеклянного цилиндра (рис.2б). В зазоре меж разрядной трубкой и ци­линдром циркулирует вода, которой придается винто­образное движение благодаря некому сдвигу вход­ного патрубка по отношению к плоскости, проходящей через ось лампы. Концы стеклянного цилиндра помещаются в сборные латунные муфты и уплотняются резиновыми прокладками. Для остывания ламп употребляется дистиллированная вода, циркулирующая в замкнутой системе. Обычная работа лампы вероятна, если стеклянный цилиндр стопроцентно заполняется водой. Ма­ксимальная температура охлаждающей воды не должна превосходить температуры, при которой появляется сплош­ная паровая рубаха (менее 50°С на выходе из лампы). Из этих суждений определяется расход охлаж­дающей воды. Приме­нение водяного охлаж­дения позволяет увели­чить практически в 10 раз удельную нагрузку на кварц по сопоставлению с естественным охлаж­дением, что дает воз­можность уменьшить размеры лампы и при всем этом повысить на 30-40% их световую отда­чу.

Зажигание ксеноно­вых ламп.Напряжение зажигания ксеноновых ламп существенно пре­вышает напряжение питающей сети, поэто­му поджигающее уст­ройство основано на принципе искрового ге­нератора. На рис. 3 приведены

Рис.3 Схемы включения ксеноновых ламп.

схемы зажигания лампы при помощи искрового генератора. Для зажигания ламп имеют принципиальное значе­ние не только лишь величина поджигающего импульса и чис­ло подаваемых на лампу импульсов, да и сдвиг фаз меж напряжением питания лампы и пускового устрой­ства. При питании лампы и пускового устройства от одной и той же фазы сети напряжение зажигания лампы выше, чем при питании от разных фаз. Потому к пусковому устройству и к лампе подаются разные фазы сети. Нажатием кнопки К1 или нормально за-мкнутыми блок-ством, должна быть выбрана из расчета на номинальное напряжение 15-20 кв. При выключении лампы от сети ее повторное включение может быть только после доста­точного остывания, на что требуется 5-10 мин. Повтор­ное включение неостывшей лампы может ее вывести из строя, потому этого следует избегать.ством, должна быть выбрана из расчета на номинальное напряжение 15-20 кв. При выключении лампы от сети ее повторное включение может быть только после доста­точного остывания, на что требуется 5-10 мин. Повтор­ное включение неостывшей лампы может ее вывести из строя, потому этого следует избегать.ством, должна быть выбрана из расчета на номинальное напряжение 15-20 кв. При выключении лампы от сети ее повторное включение может быть только после доста­точного остывания, на что требуется 5-10 мин. Повтор­ное включение неостывшей лампы может ее вывести из строя, потому этого следует избегать.контактами контактора R1 в случае автоматического управления зажиганием ламп на пер­вичную обмотку трансформатора Т1 подается сетевое на­пряжение. Конденсатор С1 включенный во вторичную обмотку трансформатора, заряжается, и, когда на нем напряжение добивается величины напряжения пробоя воздушного разрядника Р, он практически одномоментно разря­дится на первичную обмотку импульсного трансформа­тора Т2.Во вторичной обмотке трансформатора Т2 индуктируется высоковольтный, частотный им­пульс, который будет приложен к электродам лампы. Под воздействием этого импульса разрядный промежу­ток лампы пробьется, что вызовет его первоначальную ионизацию.

15 kW лампа для IMAX. Видны отверстия для подачи охлаждающей воды

Если величина и число подаваемых импуль­сов окажутся достаточными, то в лампе создадутся не­обходимые условия для развития дугового разряда, и лампа загорается. После того как лампа зажглась, нужно, чтоб искровой генератор продолжал рабо­тать в течение некого промежутка времени. Если отключить искровой генератор ранее положенного вре­мени, то лампа может погаснуть. Время, в течение ко­торого искровой генератор должен продолжать рабо­тать, находится в зависимости от напряжения и полного сопротивления сети. Нужная выдержка времени обеспечивается введением в схему реле времени (на схеме не показано).Когда процесс зажигания лампы завершится, то поджи­гающее устройство отключается от лампы. Для этого размыкается кнопка К1. а вторичная обмотка импульс­ного трансформатора замыкается накоротко кнопкой К2. В случае автоматического управления реле времени включает контактор (не показан на схеме), который своими контактами отключает трансформатор Т1 и за­мыкает накоротко вторичную обмотку трансформа­тора Т2. Конденсатор С2 служит для защиты сети от по­падания в нее высочайшего напряжения.

Лампы мощностью до 6 квт могут врубаться по две поочередно на напряжение 220 в и загораться одним поджигающим устройством.

Следует направить внимание на размещение пуско­вого устройства. Оно должно располагаться не дальше 30 м от лампы, потому что в неприятном случае это будет снижать величину высоковольтного импульса. Потому что величина этого импульса составляет 20-50 кв, то изо­ляция провода, соединяющего лампу с пусковым устройством, должна быть выбрана из расчета на номинальное напряжение 15-20 кв. При выключении лампы от сети ее повторное включение может быть только после доста­точного остывания, на что требуется 5-10 мин. Повтор­ное включение неостывшей лампы может ее вывести из строя, потому этого следует избегать.

Ксеноновая лампа-вспышка — Википедия

Устройство ксеноновой импульсной лампы Фотовспышка в действии. Лампа ИФК-120 советских фотовспышек. На наружную поверхность стеклянной трубки нанесена электропроводящая обмазка (третий электрод)

Импульсная лампа — электрическая газоразрядная лампа, предназначенная для генерации мощных, некогерентных краткосрочных импульсов света, цветовая температура которого близка к солнечному свету.

Импульсная лампа представляет собой запаянную трубку из кварцевого стекла, которая может быть прямой или согнутой в виде различных фигур, в том числе спирали, в форме буквы U{\displaystyle U}, или окружности, для размещения вокруг объектива фотоаппарата при «бестеневой» фотографии. Трубка заполнена смесью благородных газов, преимущественно ксеноном. Электроды впаяны в оба конца трубки и подключены к электролитическому конденсатору большой ёмкости (в некоторых случаях подключение через дроссель). Напряжение на обкладках конденсатора составляет от 180 до 2 000 вольт в зависимости от длины трубки и состава газовой смеси. Третий электрод представляет собой металлизированную дорожку вдоль внешней стенки трубки или тонкую проволоку, намотанную вокруг трубки лампы спиралью с отступом от основных электродов.

Затем на третий (поджигающий) электрод подаётся импульс высокого напряжения, вызывающий ионизацию газа в трубке, электрическое сопротивление газа в лампе уменьшается и происходит электрический разряд между электродами лампы.

Импульсная лампа может иметь только два электрода, в этом случае поджигающий электрод совмещён с катодом.

Вспышка происходит после ионизации газа и прохождении через него мощного импульса электрического тока. Ионизация необходима, чтобы уменьшить электрическое сопротивление газа, чтобы ток силой в сотни ампер смог пройти через газ внутри лампы. Первоначальную ионизацию можно получить, например трансформатором Теслы. Кратковременный высоковольтный импульс, поданный на поджигающий электрод, создаёт первые ионы. Ток, начинающий протекать через газ, возбуждает атомы ксенона, заставляя электроны занимать орбиты с более высокими энергетическими уровнями. Электроны немедленно возвращаются на прежние орбиты, излучая разницу энергий в виде фотонов. В зависимости от размеров лампы, давление ксенона в лампе может быть от нескольких кПа до десятков кПа (или 0,01-0,1 атм. или 10-100 мм рт. ст.).

На практике для первоначальной ионизации газа используется поджигающий импульсный трансформатор. Короткий импульс высокого напряжения прикладывается относительно одного из электродов (чаще всего катода) к поджигающему электроду, тем самым ионизируя содержащийся в лампе газ и вызывая разряд конденсаторов на лампу. Поджигающий импульс, в среднем превышает рабочее напряжение лампы в 10 раз. Для поджига двухэлектродной лампы накопительные конденсаторы заряжаются напряжением, выше напряжения самопробоя лампы (данный параметр присутствует у всех типов импульсных ламп), вследствие чего происходит ионизация и разряд в газе.

Для зажигания импульсной лампы важно знать её параметры, такие как: рабочее напряжение, энергия вспышки, напряжение самопробоя, интервал между вспышками и фактор нагрузки.

Энергия вспышки рассчитывается по формуле: W=C×U22{\displaystyle W={\frac {C\times U^{2}}{2}}}, где

W{\displaystyle W} — энергия вспышки, Дж;

C{\displaystyle C} — ёмкость конденсатора, Фарад;

U{\displaystyle U} — электрическое напряжение на конденсаторе, Вольт.

Прохождение электрического тока через ионизированный газ прекращается, как только напряжение на обкладках конденсатора снизится до определённого значения, напряжения гашения Ug{\displaystyle U_{g}}, обычно 50—60 Вольт.

Формула энергии вспышки будет выглядеть так: W=C×(U2−Ug2)2{\displaystyle W={\frac {C\times (U^{2}-U_{g}^{2})}{2}}}

Параметр напряжение самопробоя используется для расчёта двухэлектродных ламп.

Также особое внимание необходимо обратить на фактор нагрузки (размерность — мкФ × кВт·ч). Этот параметр превышать не рекомендуется — это повлечёт ускоренный выход лампы из строя. То есть — работать при данной энергии лампы и не превышать рабочего напряжения.

Также при вспышке в лампе происходит выделение тепла. Необходимо соблюдать интервал между вспышками. Для обычного стекла максимальная температура составляет 200 °C, для кварцевого стекла — 600 °C. Для мощных ламп используется охлаждение — вода, иногда — кремнийорганические соединения (наиболее эффективное охлаждение).

Схема электронной сетевой фотовспышки.

Принцип работы схемы фотовспышки

Накопительный конденсатор C₁ большой ёмкости (типичные значения ёмкости — сотни мкФ, рабочее напряжение — 300…400 В в зависимости от типа импульсной лампы), включенный параллельно электродам ксеноновой лампы EL₁, заряжается от сети переменного тока через выпрямитель (диоды VD₁ и VD₂ с ограничивающим ток резистором R₁) или от высоковольтной батареи, или от низковольтной батареи и инвертора. Одновременно, через резисторы R₄ и R₅, заряжается конденсатор C₂. Неоновая лампа HL₁, включенная через делитель напряжения (R₂, R₃), своим свечением сигнализирует о готовности фотовспышки. При срабатывании синхроконтакта фотоаппарата (или тестовой кнопки SA₁) конденсатор C₂ замыкается на первичную обмотку повышающего трансформатора T₁, на вторичной обмотке которого формируется высоковольтный (десятки тысяч вольт) импульс, ионизирующий газ в лампе через её контакт зажигания. Разряд конденсатора C₁ через лампу сопровождается яркой световой вспышкой. По окончании вспышки цикл повторяется. Следующая вспышка возможна только после полной зарядки конденсатора C₁, которая отражается загоранием неоновой лампы HL₁ в его цепи. Время перезарядки конденсатора (минимальный интервал между вспышками) ограничено и максимальным током, который могут дать элементы питания.

Как и у всех ионизированных газов, спектр излучения ксенона содержит различные спектральные линии. Это тот же механизм, который дает характерное свечение неону. Но у ксенона спектральные линии распределены по всему видимому спектру, так что его излучение кажется человеку белым.

Интенсивность и длительность вспышки[править | править код]

При коротком импульсе количество эмитированных катодом электронов ограничено. При более длительном импульсе отвод тепла тоже ограничен. У большинства ламп фотовспышек длительность импульса от микросекунд до нескольких миллисекунд, с частотой повторения до нескольких сотен герц.

У ламп фотовспышек (с большой энергией вспышки и большой длительностью между вспышками) мощность в импульсе превышает сотни кВт.

Интенсивность излучения ксеноновой импульсной лампы настолько высока, что может поджечь легковоспламеняющиеся объекты в непосредственной близости от лампы.

Лампы по режимам работы делятся на осветительные (применяются, в основном, в фотовспышках) и стробоскопические. У стробоскопических ламп энергия вспышки намного меньше, но частота вспышек может доходить до нескольких сотен герц. При частотах около 400 Гц возможно зажигание электрической дуги, что крайне нежелательно.

Так как длительность вспышки хорошо контролируется и интенсивность её довольно высока, она используется в основном в фотовспышках. Также используется в высокоскоростной фотографии, пионером которой был Гарольд Эджертон в 1930-х гг.

Лампы с пониженной длительностью вспышки используются в стробоскопах.

Благодаря высокой интенсивности излучения в коротковолновой части спектра (вплоть до УФ) и малой продолжительности вспышки, данные лампы отлично подходят в качестве лампы накачки в лазере. Подбор состава газа лампы позволяет добиться максимума излучения в областях максимального поглощения рабочего тела лазера.

Лампы-вспышки получили применение и в косметологии: они применяются для фотоэпиляции и фотоомоложения кожи совместно с фильтром, отсекающим ультрафиолетовую и синюю составляющие.

Ксеноновые лампы: светоносное явление — журнал За рулем

Открываем новую рубрику, посвященную популярному изложению основ работы различных автомобильных компонентов — от железок до технических жидкостей.

1

КСЕНОНУ — УРА?

Ксеноновые фары впервые зажглись в 1991 году (только что был юбилей!) на «семерке» БМВ. И с тех пор не утихают споры: одни (у кого он есть) заходятся в похвалах новому свету, другие (у кого его нет) осыпают проклятиями. Причем правы обе стороны. Сначала послушаем аргументы за. Итак, ксеноновый свет ярче галогенового более чем вдвое: 3200 лм светового потока против 1500 лм у лучших образцов Н7. Ксеноновые лампы еще и намного экономичнее: они выдают на ватт мощности 91 лм против 26 лм/Вт у галогенок. Это позволяет тратить на одну фару 35 Вт вместо 55 Вт. К тому же новые ксеноновые лампы живут 2000 часов против прежних 450–500 часов у галогеновых. Они не боятся вибрации, ведь дугу плазмы не стряхнешь, как волосок нити накаливания.

В этом прожекторе, по сути, горит та же дуга, что и на заставке.

В этом прожекторе, по сути, горит та же дуга, что и на заставке.

В этом прожекторе, по сути, горит та же дуга, что и на заставке.

СВОИМИ РУКАМИ

В далеком 1802 году русский ученый Василий Петров решил проверить электропроводность угля. Он положил на стекло угольный стержень и прикрепил к нему провода от высоковольтной батареи. Но уголек нечаянно разломился пополам — и в месте разлома обе половинки быстро раскалились, а потом между ними вспыхнул невиданный до того ослепительный свет. Так был открыт дуговой разряд. Тогда его назвали «светоносным явлением». Мы решили получить свой, зарулевский разряд! Вместо угля взяли два карандаша, а вместо батареи — 220 В из сети. В качестве балласта подключили последовательно электрокамин, иначе в редакции просто выбило бы пробки. Через несколько секунд «светоносное явление» предстало перед нами во всей красе — с яркостью, жаром и шипением, а фотограф, запечатлевший для вас данный опыт, долго потом тер воспаленные глаза. Повторять самостоятельно не советуем: требуются определенные навыки…Собственно, примерно так и работают ксеноновые фары. Только вместо карандашей и электрокаминов там использованы другие компоненты.

Ксеноновые лампы большой мощности устроены, в принципе, так же.

Ксеноновые лампы большой мощности устроены, в принципе, так же.

Ксеноновые лампы большой мощности устроены, в принципе, так же.

ЧЕГО ЕЙ НАДО?

Ксеноновой лампе недостаточно для горения бортового напряжения в 14 В. Приходится добавлять в схему так называемые инверторы, повышающие его уровень. Раньше это были 300 В, сегодня удается обойтись комбинацией 85 В и 400 Гц и даже 42 вольтами! Кстати, отсюда вывод: лампа лампе рознь, при замене нужно быть внимательным. К примеру, лампы серий D1, D2, D3 и D4 не взаимозаменяемы! К тому же там сзади есть еще буковка R или S, которую тоже необходимо учитывать.

Одним инвертором, однако, не обойдешься: ни 42, ни 85, ни даже 300 В не пробьют промежуток между электродами при включении лампы. Тем более что зазор тут побольше, чем в свече зажигания, а давление газа в колбе повыше, чем в камере сгорания. Поэтому нужен еще и высоковольтный (25 000 В) импульс поджига. Генерирующее его устройство может быть как внешним (пример — лампы D1), так и интегрированным (лампы D1S). Заметим, что порог напряжения пробоя — одна из причин, почему выбран именно ксенон: у него он самый низкий среди инертных газов. А будь в колбе воздух, при таких давлении и зазоре понадобились бы куда большие киловольты! Другие причины кроются и в стоимости, и в технологии точной дозировки газа. В общем, было найдено оптимальное соотношение. Неудивительно, что за такими фарами закрепилось название «ксенон». Хотя, забегая вперед, скажем, что и сама конструкция у них несколько другая, чем у галогеновых.

Ксеноновому свету нужно время, чтобы разгореться до номинальной яркости. И это не милли-, а вполне себе полноценные 15 (!) секунд — именно за этот срок холодная лампа добирается до полной яркости. (Нет, лампа, конечно, вспыхивает сразу, но через секунду дает лишь 25% световой отдачи.) Заметим, что ксеноновые лампы не любят работу в неустановившемся режиме, поэтому моргать ими — все равно что залезать в свой кошелек.

Важная особенность ксенона: относительно коротковолновое излучение дугового разряда сильнее рассеивается на микронеровностях. Поэтому рефлектор такой фары должен быть более гладким (на глаз этого не видно), чем для галогеновой. То же относится к рассеивателю: он обязан быть чистым! Вот почему категорически нельзя клевать на веселые комплекты для установки ксенона прямо в фару «Жигулей». Есть и другой нюанс: многие покупатели так называемого дешевого ксенона напрочь лишаются дальнего света! Лампочка-то всего одна, причем далеко не биксенон…

Ксеноновая лампа (профи называют их горелками) D2S. Отчетливо видны внутренняя микроколбочка, в которой горит дуга, и защитная внешняя колба.

Ксеноновая лампа (профи называют их горелками) D2S. Отчетливо видны внутренняя микроколбочка, в которой горит дуга, и защитная внешняя колба.

Ксеноновая лампа (профи называют их горелками) D2S. Отчетливо видны внутренняя микроколбочка, в которой горит дуга, и защитная внешняя колба.

А КСТАТИ, ЧТО ТАКОЕ БИКСЕНОН?

Нет, в таких лампах не накачано вдвое больше ксенона. Это просто аналог двунитевой галогенки Н4, используемый в совмещенной фаре дальнего и ближнего света. Поскольку сделать два разрядных промежутка нельзя, в цоколе лампы разместили механизм (соленоид или электромот

принцип действия, свойства, область применения.

Ксеноновая лампа представляет собой кварцевую колбу, центральная часть которой имеет шаровую или эллипсоидную форму. В колбу впаяны два вольфрамовых электрода. Внутренний объем колбы заполнен инертным газом — ксеноном — под давлением 6—8 кгс/см2. Принцип работы ксеноновой лампы основан на свечении атомов ксенона в межэлектродном промежутке под действием приложенного электрического напряжения. Во время работы лампы давление газов внутри колбы повышается до 20—30 кгс/см2, благодаря чему спектральный состав излучаемого светового потока приближается к спектру дневного света. Яркость разряда в межэлектродном промежутке значительно превышает яркость нити лампы накаливания и составляет 200-1000 Мкд/м2.

Ксеноновые лампы могут работать как на постоянном, так и на переменном токе. В настоящее время в кинопроекционной аппаратуре применяются только лампы постоянного тока.

Ранее, в большинстве случаев ксеноновая лампа (рис. 19) работала в вертикальном положении (на данный момент широко применяются горизонтальные лампы), причем анод 2 располагается сверху. Анод имеет больший диаметр, чем катод 3, и делается более массивным, так как на нем выделяется значительно большая мощность и нагревается он сильнее.

Чтобы уменьшить нагрев колбы 1, особенно ее участков, расположенных вблизи анода, требуется интенсивное охлаждение — воздушное, а у мощных ламп (5 и 10 кВт) — водяное.

Разряд ксеноновой лампы имеет форму усеченного конуса, вытянутого по вертикали. Яркость по площади разряда распределяется неравномерно (рис. 20). По мере приближения к катоду она возрастает. Наибольшую яркость имеет зона разряда, расположенная в непосредственной близости к катоду (катодное пятно).

Для зажигания лампы требуется высокое напряжение 20— 30 кВ. На рис. 21 показана упрощенная электрическая, схема зажигания ксеноновой лампы. При замыкании контактов 1 сетевое напряжение 220 В подается на первичную обмотку повышающего трансформатора 2. Напряжение порядка 5 кВ, снимаемое со вторичной обмотки, подается к обкладкам конденсатора 3. Когда напряжение на обкладках конденсатора достигает определенной величины, происходит пробой воздушного промежутка разрядника 4; конденсатор разряжается на часть обмотки импульсного автотрансформатора 5. В контуре, образованном этим участком обмотки, разрядником и конденсатором, возникают высокочастотные колебания. При этом со всей обмотки импульсного автотрансформатора снимается напряжение порядка 20— 30 кВ. Под действием этого напряжения, приложенного к электродам ксеноновой лампы 6, через блокировочный конденсатор 7 происходит пробой межэлектродного промежутка, ионизация газа и возникает дуговой разряд, постепенно переходящий в газовый; лампа зажигается. После этого контакты 1 размыкаются; разряд поддерживается низким рабочим напряжением 20—30 В, подаваемым к лампе от электропитающего устройства.

Промышленность выпускает ксеноновые лампы мощностью от 500 до 10000 Вт. Лампы мощностью до 4000 Вт требуют воздушного охлаждения, а мощностью свыше 4000 Вт — воздушного и водяного охлаждения. Отечественные лампы с воздушным охлаждением имеют шифр ДКсШ (шаровые) или ДКсЭл — эллипсоидные, а с водяным охлаждением имеют шифр ДКсШРБ. Кроме буквенного обозначения в шифр лампы входит число, показывающее ее мощность в ваттах.

Ксеноновые лампы обладают хорошими характеристиками — высокой яркостью и световой отдачей, большим сроком службы и хорошей спектральной характеристикой излучения, благодаря этому они применяются во всей современной стационарной кинопроекционной аппаратуре.

Однако ксеноновые лампы имеют и некоторые недостатки. Так, вследствие большого давления ксенона внутри колбы возникает опасность ее разрыва. Поэтому при эксплуатации ламп следует соблюдать меры предосторожности: транспортировать, хранить и устанавливать лампу в кинопроекторе, не вынимая ее из специального защитного кожуха, защищать лицо щитком из оргстекла при установке лампы или при открывании фонаря кинопроектора.

При горении лампы кварцевая колба пропускает ультрафиолетовое излучение, выделяемое разрядом, что приводит к ионизации воздуха и образованию озона и окислов азота, которые при достаточно большой концентрации и длительном воздействии вредны для человека. Поэтому фонари кинопроекторов с ксеноновыми лампами требуют принудительной вытяжки для удаления образующихся газов.

Сложная система зажигания и необходимость принудительной вентиляции затрудняют применение ксеноновых ламп в передвижной кинопроекционной аппаратуре.

В настоящее время широко применяются ксеноновые лампы с горизонтальным расположением электродов, что позволяет использовать ее в сочетании с глубокими отражателями и обеспечивать существенное увеличение светового потока осветительно-проекционной системы. В большей своей массе эти лампы являются «безозонными» и не выделяют вредных газов.

Лампы автомобильные ксеноновые: плюсы и минусы использования

В статье поговорим о ксеноновых лампах для авто, как они работают и в чем их преимущество перед галогенными лампами.

Свет ксеноновых ламп

Газоразрядная ксеноновая автомобильная лампа (HID- лампа), в отличие от обычной лампы накаливания излучает свет не за счет разогрева нити накаливания, а посредством электрического разряда, проходящего между электродами, и создающими электрическую дугу.

Точнее сказать это даже не просто электрическая дуга, а плазма. Свечение образуется возле катода и имеет форму конуса, при этом яркость свечения плазмы снижается по мере удаления от катода. Видимый спектр излучения ксеноновой лампы практически равномерный по всей области спектра, и близок к дневному свету.

Принцип работы ксеноновой лампы основан на розжиге электрическим разрядом газообразного ксенона, находящегося в герметичной колбе.

Появляться в автомобильных осветительных приборах такие лампы начали с 1992 года. Важным преимуществом ксеноновых автомобильных ламп является то, что они обеспечивают лучшее освещение дороги для водителя, что значительно повышает безопасность движения.

В 21 веке все крупные мировые автопроизводители устанавливают ксеноновые лампы в качестве стандартного оборудования для своих автомобилей.

Как отличить ксеноновые лампы от других?

К сожалению, существует достаточно распространенное заблуждение среди водителей, когда галогеновые лампы с ксеноновым наполнением называют ксеноновыми.

На самом деле, никакого отношения к ксеноновым лампам, то есть к газоразрядным лампам такие «галогенки» не имеют.

Отличить настоящий «ксенон» довольно просто — у таких ламп отсутствуют какие — либо нити накаливания.

Как уже говорилось выше, нить накаливания такой лампе просто не нужна — источником излучения в ксеноновой лампе служит электрическая дуга, примерно такая же, какая образуется при электросварочных работах.

Преимущества использования

В чем преимущества «ксенонового света», кроме того, что такие лампы значительно лучше, чем галогеновые освещают дорогу?

Оказывается, при большей в три раза светоотдаче, ксеноновые лампы потребляют в два раза меньше энергии. При этом срок службы ксеноновых ламп на порядок больше, чем у «галогенок».

Пожалуй, единственный «минус», который нужно назвать в отношении ксенонового света на автомобиле, это его высокая стоимость.

Почему же ксеноновое освещение стоит дороже, чем галогеновое?

Дело в том, что ксеноновое освещение — это не просто соответствующая газоразрядная лампа (которая сама по себе стоит не мало) – это целая система в автомобиле. Чтобы поддерживать дугу в лампе необходимо напряжение примерно 100 В, но для того чтобы «запустить» ксеноновую лампу, нужно кратковременно подать на электроды значительно большее напряжение — около 6000 -12 000 В.

По этой причине в систему автомобильного ксенонового света входит специальный электронный блок розжига, который вначале «разжигает» лампу, а далее поддерживает устойчивую электрическую дугу. От качества этого электронного блока во многом зависит надежность работы всей системы освещения автомобиля.

Как переоборудовать автомобиль с галогенового света на ксеноновый

Каким образом можно переоборудовать автомобиль с обычного галогенового света на ксеноновый? К счастью, сегодня такая задача решается довольно просто.

До недавнего времени нужно было либо полностью менять фары, что достаточно накладно, либо нужно было переделывать посадочные места под ксеноновые лампы, что затрудняло получение правильной фокусировки светового луча.

Сегодня практически любая фара с галогеновой лампой может быть переоборудована под «ксенон», так как появились новые ксеноновые лампы, имеющие стандартный «галогеновый» цоколь. Такое переоборудование на «ксенон» заключается в установке ксеноновых ламп вместо галогеновых, и подключении электронного блока розжига к бортовой сети автомобиля.

Кстати, все системы ксенонового света, которыми оборудуются автомобили на заводе, имеют раздельную конфигурацию — т.е. отдельные ксеноновые лампы для ближнего и для дальнего света.

Если вы устанавливаете на свой автомобиль только один комплект ксенонового света, то другой канал света останется без изменений, и будет работать, так же как и прежде.

В некоторых автомобилях используется единственная лампа и для ближнего, и для дальнего света. В таком случае, установка ксенонового света лишает возможности использовать дальний свет фар, и работать будет только ближний.

Для городских поездок такой вариант может быть приемлемым. Для тех, кто часто ездит в дальние поездки, необходимо устанавливать:

• либо сдвоенную лампу, то есть ближний свет ксенон + вторая колба галогеновая – дальний свет;
• либо комплект би-ксенона, то есть сдвоенные лампы.

У таких ламп есть один недостаток: колба с галогеновой спиралью несколько смещена в сторону от оси ксеноновой колбы, что ухудшает формирование светового пучка.

Такого недостатка нет у би-ксеноновой лампы телескопического действия, потому что в ней светящаяся колба приводится в действие электромагнитом и движется по одной оси.

Видео: ксеноновая дуговая лампа.

Как видите, преимуществ у автомобильных ксеноновых ламп гораздо больше, чем недостатков.

Загрузка…