氙弧燈的發(fā)光機制

氙氣短弧燈有兩種不同的種類：純氙氣，只含有氙氣；和氙-汞，它含有氙氣和少量的汞金屬。穩(wěn)態(tài)太陽光模擬器通常使用氙氣短弧燈作為光源，因為其色溫高達6500K，接近太陽光譜（5500K）。

在純氙氣燈中，大部分光是在電子流離開陰極表面的微小、針尖大小的等離子體云中產(chǎn)生的。發(fā)光體積呈錐形，發(fā)光強度從陰極到陽極呈指數(shù)衰減。穿過等離子云的電子撞擊陽極，使其發(fā)熱。因此，氙氣短弧燈中的陽極要么必須比陰極大得多，要么是水冷的，以散發(fā)熱量。純氙氣短弧燈的輸出提供連續(xù)光譜功率分布，色溫約為 6200K，CRI 接近 100。光強度范圍為 20,000 至 500,000 cd/cm2。盡管即使在高壓燈中，在近紅外區(qū)域也有一些非常強的發(fā)射線，大約在 850-900 nm 的范圍內(nèi)。該光譜區(qū)域可包含總發(fā)射光的約 10%。一些應(yīng)用包括光導(dǎo)系統(tǒng)，例如內(nèi)窺鏡和牙科技術(shù)。

在氙-汞短弧燈中，大部分的光是在位于每個電極頂端的針尖大小的等離子云中產(chǎn)生的。發(fā)光體的形狀像兩個相交的圓錐體，并且發(fā)光強度在向燈的中心移動時呈指數(shù)下降。氙-汞短弧燈有一個藍白色的光譜和*的紫外線輸出。這些燈主要用于紫外線固化應(yīng)用，對物體進行消毒，并產(chǎn)生臭氧。

極小的弧形尺寸可以以中等精度聚焦來自燈的光。出于這個原因，較小尺寸的氙弧燈（低至10 瓦）用于光學(xué)以及顯微鏡和其他儀器的精密照明，盡管在現(xiàn)代它們已被單模激光二極管和白光超連續(xù)譜激光器所取代，這些激光器可以產(chǎn)生真正的衍射極限光斑。較大的燈用于產(chǎn)生窄光束的探照燈，或需要日光模擬的電影制作照明。

所有氙氣短弧燈都會產(chǎn)生大量的紫外線輻射。氙氣在紫外波段具有很強的譜線，這些譜線很容易穿過熔融石英燈外殼。與標準燈中使用的硼硅酸鹽玻璃不同，熔融石英很容易通過紫外線輻射，除非它經(jīng)過特殊摻雜。短弧燈釋放的紫外線輻射會導(dǎo)致產(chǎn)生臭氧的次要問題。紫外線輻射撞擊燈周圍空氣中的氧分子，使它們電離。一些電離分子然后重新結(jié)合為 O3，臭氧。使用短弧燈作為光源的設(shè)備必須包含紫外線輻射并防止臭氧積聚。

許多燈管在外殼上有一個短波紫外線阻隔涂層，并作為 “無臭氧 “燈出售。有些燈的外殼是由超純的合成熔融石英（如 “透明石英“）制成的，這大約是成本的兩倍，但它可以使燈發(fā)出有用的光到真空紫外線區(qū)域。這些燈通常在純氮氣氛中運行。

燈圖 – 基本布局和零件圖

燈的組成部分：

氙氣燈在理論上是由一個簡單的結(jié)構(gòu)組成的，但其裝配和部件都是高度專業(yè)化的。下圖只顯示了基本布局，隱藏了許多細節(jié)。下面列出的是一個典型的氙氣燈的簡化概述:

石英外殼 – 燈的內(nèi)部是厚厚的透明玻璃。石英具有很高的強度，可以承受很高的內(nèi)部操作壓力，同時具有非常特殊的光學(xué)特性，可以透射特定的光譜。

正極和負極 – 燈泡的末端有多種用途。厚的外端蓋提供了一種將燈泡機械安裝到固定裝置中的方法，以及進行適當(dāng)?shù)碾姎膺B接。在這些外殼內(nèi)是燈密封件。密封件是一個復(fù)雜的組件，專門設(shè)計用于密封內(nèi)腔，使氣體不會逸出，但允許電極引線穿過以連接端蓋。兩種常用的密封件是“杯"式密封件和“箔式"密封件。雖然每個在結(jié)構(gòu)上都不同，但都具有相同的目的，并且每個都僅用于燈泡系列尺寸，其中它們的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性能尺寸合適。

電極-陽極和陰極是電弧或火焰流過的兩個電極。較小的或陰極帶負電，端點是火焰的來源。較大的或陽極帶正電，并接收或降落火焰。兩個電極均由純鎢制成，然后經(jīng)過特殊處理以保持燈的工作特性。