Как работает ксенон: Nothing found for Elav Kak-rabotaet-ksenon %23chast1

Несмотря на то, что обычное название для большинства HID-фонарей — «Ксеноновые фары», большинство из них на самом деле являются металлогалогенными лампами, содержащими газ ксенон, который используется только для того, чтобы лампа излучала минимальное количество света сразу после включения питания. чтобы ускорить (намного дольше) время разгона лампы.

Яркий голубоватый цвет отделяет HID фары от обычных ламп с вольфрамовой нитью. Несмотря на то, что они дают большее количество светового потока на количество потребляемой электроэнергии, а световая отдача преобразует большую часть их излучения в видимый свет, а не в тепло, HID-фары по-прежнему в основном используются в операциях ближнего света и очень редко. на фарах дальнего света, даже если пропорция зависит от географического региона.

Например, сравнивая международный стандарт ECE (признанный во всем мире) со стандартом SAE (обязательным только в Соединенных Штатах), мы видим, что в США разрешено и фактически требуется больше бликов для фар. Другими словами, причина, по которой большинство комплектов HID / Xenon продается в Америке, может быть не в покупательной способности, а в разрешительном законодательстве.

Из-за энергии, необходимой для работы HID-фары, HID-лампы не работают от постоянного тока низкого напряжения, поэтому для них требуется блок питания (балласт) с внешним или внутренним воспламенителем, который контролирует ток, подаваемый на лампочка.Учитывая, что в автомобилях используется 12-вольтовая электрическая система для своих ламп, а для HID-освещения требуется более 20000 вольт для зажигания лампочек, а затем 85 вольт для поддержания их работы, балласт является необходимой частью системы. Помимо включения, он также регулирует напряжение и является неотъемлемой частью HID-системы.

Включение лампочек происходит в три фазы. Сначала происходит зажигание, когда импульс высокого напряжения используется для создания искры, которая ионизирует газ ксенон, создавая туннель тока между вольфрамовыми электродами.После этого наступает начальная фаза, когда температура в капсуле колбы быстро повышается, соли металлов испаряются и сопротивление между электродами падает.

Балласт начинает работать и автоматически переключается на непрерывный режим работы, когда все соли металлов находятся в паровой фазе, световая дуга приобрела стабильную форму, а световая отдача достигла своего номинального значения. Благодаря стабильному электроснабжению от балласта дуга не будет мерцать.

Основным преимуществом HID-налобных фонарей является повышенная безопасность, обеспечиваемая более удобным светом по сравнению с обычными галогенными лампами.Другими сложными моментами являются световая отдача, пониженное энергопотребление и долговечность (средний срок службы лампы HID составляет около 2000 часов, а галогенной лампы — от 450 до 1000 часов работы).

С другой стороны, недостатков тоже более чем достаточно, особенно в США, из-за разрешительного законодательства. Например, в соответствии с международными правилами ЕЭК автомобили, оснащенные фарами HID, должны быть оснащены системами очистки линз и автоматическим регулированием уровня луча, чтобы снизить уровень яркого света, наведенного на других участников дорожного движения.В Соединенных Штатах законодательство SAE признает и разрешает это правило, но не обеспечивает его соблюдение.

Еще одним недостатком является отсутствие обратной совместимости между HID-фарами и вольфрамово-галогеновыми фарами, поэтому для сбора и распределения света в HID-лампах используется специальная оптика. Стоимость изготовления, покупки, установки и ремонта HID-фар также значительно выше по сравнению с галогенными лампами.

Ксенон: что это такое и как работает

Некоторые автовладельцы не обращают особого внимания на качество фар, пока не замечают, что ночью и в плохую погоду им крайне плохо видна дорога и то, что впереди. Ксеноновые фары обеспечивают лучшее и яркое освещение, чем обычные галогенные фары. В этой статье мы рассмотрим, что такое ксенон (ксеноновые фары), как они работают, а также плюсы и минусы их установки.

Ксенон и галоген: в чем разница

В отличие от традиционных галогенных ламп накаливания, в которых используется газообразный галоген, в ксеноновых фарах используется ксенон. Это газообразный элемент, который может излучать яркий белый свет при прохождении через него электрического тока. Ксеноновые лампы также называют газоразрядными лампами высокой интенсивности или HID.

В 1991 году седаны BMW 7 серии были первыми автомобилями, в которых использовалась ксеноновая система фар. С тех пор основные производители автомобилей устанавливают эти системы освещения на свои модели. В целом установка ксеноновых фар говорит о высоком классе и повышенной стоимости автомобиля.

Устройство ксеноновых фар

Ксеноновые фары состоят из нескольких компонентов:

Газоразрядная лампа

Это сама ксеноновая лампа, которая содержит газ ксенон, а также другие газы. Когда электричество достигает этой части системы, она производит яркий белый свет. Он содержит электроды, по которым «разряжается» электричество.

Ксеноновый балласт

Это устройство воспламеняет газовую смесь внутри ксеноновой лампы. Ксеноновые системы HID четвертого поколения могут подавать импульс высокого напряжения до 30 кВ. Этот компонент управляет запуском ксеноновых ламп, позволяя быстро достичь оптимальной рабочей фазы. Когда лампа работает с оптимальной яркостью, балласт начинает регулировать мощность, которая проходит через систему, для поддержания яркости.Балласт содержит преобразователь постоянного тока в постоянный, который позволяет ему генерировать напряжение, необходимое для питания лампы и других электрических компонентов системы. Он также содержит мостовую схему, которая подает в систему напряжение переменного тока 300 Гц.

Блок зажигания

Как следует из названия, этот компонент запускает подачу «искры» к модулю ксенонового света. Он подключается к балласту ксенона и может содержать металлический экран в зависимости от модели поколения системы.

Как работают ксеноновые фары

Обычные галогенные лампы пропускают электричество через вольфрамовую нить накаливания внутри лампы.Поскольку колба также содержит газообразный галоген, он взаимодействует с вольфрамовой нитью, тем самым нагревая ее и позволяя ей светиться.

Ксеноновые фары работают иначе. Ксеноновые лампы не содержат нити накала; вместо этого газообразный ксенон внутри колбы ионизируется.

1. Зажигание
   При включении ксеноновой фары электричество через балласт попадает на электроды лампы. Это воспламеняет и ионизирует ксенон.
2. Нагрев
   Ионизация газовой смеси приводит к быстрому повышению температуры.
3. Яркий свет
   Ксеноновый балласт обеспечивает постоянную мощность лампы около 35 Вт. Это позволяет лампе работать на полную мощность, обеспечивая яркий белый свет.

Важно помнить, что ксенон используется только на начальном этапе освещения. Поскольку другие газы внутри колбы ионизируются, они заменяют ксенон и обеспечивают яркое освещение. Это означает, что может пройти некоторое время — часто несколько секунд — прежде чем вы сможете увидеть блики от ксеноновой фары.

Преимущества ксеноновых ламп

Ксеноновая лампа мощностью 35 Вт может обеспечивать яркость до 3000 люмен. Сравнимая галогенная лампа может иметь яркость только 1400 люмен. Цветовая температура ксеноновой системы также имитирует температуру естественного дневного света, которая колеблется от 4000 до 6000 Кельвинов. С другой стороны, галогенные лампы излучают желто-белый свет.

Широкий охват

Скрытые лампы не только производят более яркий и естественный свет; они также обеспечивают освещение дальше по дороге.Ксеноновые лампы перемещаются шире и дальше, чем галогенные, что позволяет намного безопаснее ездить ночью на высоких скоростях.

Эффективное потребление энергии

Это правда, что ксеноновые лампы потребуют больше энергии при запуске. Однако при нормальной работе они потребляют гораздо меньше энергии, чем галогенные системы. Это делает их более энергоэффективными; хотя преимущество может быть слишком маленьким, чтобы его можно было распознать.

Срок службы

Средняя галогенная лампа может прослужить от 400 до 600 часов.Ксеноновые лампы могут проработать до 5000 часов. К сожалению, ксенон по-прежнему отстает от срока службы светодиода в 25 часов.

Недостатки ксеноновых ламп

Хотя ксеноновые фары обеспечивают исключительную яркость, подобную естественному дневному свету, у них есть некоторые недостатки.

Довольно дорого

Ксеноновые фары дороже галогенных фар. Хотя они дешевле светодиодов, их средний срок службы таков, что вам нужно будет заменить ксеноновую лампу не менее 5 раз, прежде чем вам понадобится заменить светодиод.

Яркий свет

Ксенон низкого качества или неправильно настроенный может быть опасен для проезжающих мимо автомобилистов. Ослепление может ослепить водителей и стать причиной аварии.

Дооснащение галогенными фарами

Если у вас уже установлены галогенные фары, установка ксеноновой системы освещения может быть довольно сложной и дорогой. Конечно, лучший вариант — иметь ксенон в стоке.

Для достижения полной яркости требуется время

Включение галогенной фары мгновенно дает полную яркость.Для ксеноновой лампы потребуется несколько секунд, чтобы лампа нагрелась и достигла полной рабочей мощности.

Ксеноновые фары в наши дни очень популярны благодаря своей яркости. Как и у всех, у этой автомобильной системы освещения есть свои плюсы и минусы. Взвесьте эти факторы, чтобы определить, нужен ли вам ксенон.

Свое мнение и опыт использования ксенона оставляйте в комментариях — обсудим!

Вопросы и ответы:

Какой ксенон на авто? Ксенон — это газ, которым заправляют автомобильные лампы газоразрядного типа.Их особенность — яркость, которая вдвое превышает качество классического света.

Почему ксенон запрещен? Ксенон может быть установлен, если он предоставлен производителем фары. Если фара предназначена для других ламп, то ксенон использовать нельзя из-за разницы в формировании светового луча.

Что будет если поставить ксенон? Луч света не будет формироваться правильно. Для ксенона используется специальная линза, автокорректор фар, другая база, а фара должна быть оборудована омывателем.

ПОДОБНЫЕ СТАТЬИ

Как работают скрытые фары (и почему мы их любим)

Автомобильное освещение прошло долгий путь за долгую историю НАПА. Автомобили начала 20-го века использовали карбидные, масляные и газовые лампы для тусклого освещения темных грунтовых дорог. К 1930-м годам автомобильное освещение стало полностью электрическим. Были представлены фары с закрытым светом, и к 1940-м годам эти знакомые лампы стали нормой. И только спустя полвека галогены пришли на смену в 1990-х годах. Многие легковые и грузовые автомобили, все еще находящиеся в пути, используют фары с закрытым светом или галогенные фары, но фары с высокоинтенсивным разрядом (HID) являются последними достижениями в технологии освещения. HID становятся все более обычным явлением как в новых автомобилях, так и в модернизированных старых автомобилях.

Чтобы узнать больше о том, как работают HID фары, мы поговорили с Мэттом Коссоффом, президентом компании Retrofit Source в Атланте. Программа Retrofit Source начала свою работу в 2005 году, скупая поврежденные фары оптом со складов, а затем ремонтировав, тестируя и продавая их. Позже они разработали собственную линейку продуктов, чтобы стать поставщиком всех компонентов HID-фар: ламп, балластов, жгутов проводов, проекторов и кожухов.Кософф объяснил, как эти компоненты работают вместе, чтобы обеспечить очень яркий свет, направленный туда, где он нужен водителю.

Герметичные и галогенные фары накаливания: они используют нить накаливания, заряженную электричеством, для получения света. HID фары — дуговые лампы, как неоновая вывеска. Вместо того, чтобы нагревать нить для получения света, между двумя электродами внутри колбы возникает электрическая дуга.HID более эффективны, чем галогенные лампы, они излучают больше света при меньшем потреблении энергии. Лампы также служат значительно дольше — около 2000 часов по сравнению с 200-400 часами у галогенных ламп.

Чтобы включить дуговую лампу, вам потребуется намного больше, чем 12-вольтный ток, который обеспечивает электрическая система вашего автомобиля. Фары HID требуют балласта для увеличения напряжения.Специальный жгут проводов упрощает переход от галогенов или герметичных балок к HID.

Лампа размещена в проекторе, который направляет яркий свет лампы HID туда, где он нужен водителю. Проектор включает линзу особой формы на передней части лампы и отражатель за ней. Для приложений, которые включают в себя дальний и ближний свет, проектор оснащен шторкой с электрическим приводом, которая переключается между двумя режимами.Наконец, кожух можно использовать для украшения проектора.

Помимо повышения безопасности вождения в ночное время за счет яркого точечного света, HID также придают уникальный стиль легковым и грузовым автомобилям. В отличие от галогенов, для которых требуются большие светоотражающие кожухи, фары HID меньше по размеру и более универсальны. Это дает возможность как автомобильным дизайнерам, так и специалистам по настройке послепродажного обслуживания создавать новые захватывающие образы.

также становится все более популярным, но Кософф говорит, что HID по-прежнему является предпочтительным выбором для фар. Все больше и больше новых автомобилей используют HID, а комплекты для модернизации старых автомобилей не так дороги, как несколько лет назад. Нам остается только ждать, чтобы увидеть, сохранят ли HID полвека стойкость старых фар с герметичным светом.

[Как работает ксенон: механизмы нейро- и кардиозащиты]

Вступление: Ксенон, благородный газ, обладает обезболивающими свойствами, связанными с замечательной гемодинамической стабильностью, а также кардиозащитными и нейрозащитными свойствами. Его физико-химические характеристики позволяют ему быстро вызвать и вызвать анестезию, поскольку он не оказывает вредного воздействия на все органы и не проявляет тератогенности.Такие свойства привели к растущему интересу к расширению знаний об этом благородном газе, чтобы оценить механизмы индуцированной нейро- и кардиозащиты, а также оценить клинические показания для его использования.

Материал и методы: Качественный обзор клинических исследований анестезии ксеноном. Исследования были выбраны из MEDLINE и путем ручного поиска по следующим ключевым словам: ксенон, ксеноновая анестезия, ксеноновая нейрозащита, ксеноновая крадиопротекция.

Полученные результаты: После нескольких исследований, в том числе двух рандомизированных многоцентровых контролируемых испытаний, в марте 2007 года было одобрено использование ксенона в качестве анестетика у пациентов ASA I-II. Однако его использование в клинической практике было сильно ограничено его высокой ценой. Кажется маловероятным, что преимущества, которые он предлагает по сравнению с другими анестетиками, оправдывают его использование у пациентов ASA I-II.Хотя ксенон может быть ценным активом в снижении сопутствующих заболеваний и смертности при анестезии пациентов ASA III-IV, к сожалению, нет крупных рандомизированных контрольных исследований, подтверждающих это.

Обсуждение: К сожалению, до сих пор нет рандомизированных или многоцентровых исследований, показывающих благоприятный профиль рентабельности ксенона у пациентов с ASA III-IV по сравнению с другими анестетиками.

Заключение: Полезность ксенона в анестезиологии требует дополнительных исследований.

Введение: O xénon, um gás nobre, Possui qualidades anestésicas, associadas a uma notável installidade hemodinâmica assim como propriedades cardioprotectoras e neuroprotectoras.Как suas características físico-químicas conferem-lhe uma rápida индукция e Emergência anestésica, estando livre de efeitos deletérios importantes nos diversos orgãos e não apresentando teratogenicidade; o que suscitou um recrudescimento no interesse de aprofundar o conhecimento sobre este gás nobre, afim de compreender osseus mecanismos de acção и определит, как várias indicações que possible para a prática clínica. , com recurso à pesquisa de artigos indexados na Medline, com as palavras-chaves: xénon, xénon anestesia, xénon neuroproteção, xénon cardioproteção.Результаты: A aprovação do uso do xénon em doentes ASA I-II, ocorreu em Março 2007, apósao de dois ensaios clínicos aleatorizados multicêntricos. Нет энтанто, o seu uso na prática clínica, tem sido limitado pelo seu preço elevado. Parece pouco provável que as vantagens que oferece em relação aos restantes anestésicos justifique o seu uso em doentes ASA I-II. Нет entanto, poderá ser uma Preciosa ajuda para a redução das co-morbilidades e mortalidade na anestesia de doentes ASA III-IV. Как suas propriedades neuro e cardio-proteoras, são também alvo detensa investigação, com resultados promissores.Обсудить: Infelizmente, ainda não existem estudos de aleatorizados e multicêntricos que comprovem um perfil избранное do Custobenefício do xénon em doentes ASA III-IV, em relação aos demais anestésicos.Conugclusia doesa demais demais anestisicos.Conugclusia doesa endeaotes.

Интернет-кампус ZEISS Microscopy | Ксеноновые дуговые лампы

Введение

Ксеноновые и ртутные плазменные лампы с короткой дугой демонстрируют наивысшую яркость и яркость среди всех постоянно работающих источников света и очень близко подходят к идеальной модели точечного источника света.В отличие от источников освещения, содержащих ртуть и галогениды металлов, ксеноновая дуговая лампа отличается тем, что дает в значительной степени непрерывный и однородный спектр во всей видимой области спектра. Поскольку профиль излучения ксеноновой лампы имеет цветовую температуру примерно 6000 K (близкую к температуре солнечного света) и не имеет заметных линий излучения, этот источник освещения более предпочтителен, чем ртутные дуговые лампы, для многих применений в количественной флуоресцентной микроскопии. Фактически, в сине-зеленой (от 440 до 540 нм) и красной (от 685 до 700 нм) областях спектра ксеноновая дуговая лампа мощностью 75 Вт ярче, чем сопоставимая ртутная лампа мощностью 100 Вт ( HBO 100). Подобно ртутным лампам, ксеноновые дуговые лампы обычно обозначаются зарегистрированным товарным знаком как XBO лампы ( X для Xe или ксенон; B — символ яркости; O — для принудительного охлаждения) и были представлен научному сообществу в конце 1940-х гг. Популярная XBO 75 (75-ваттная ксеноновая дуговая лампа) более стабильна и имеет более длительный срок службы, чем аналогичная ртутная лампа HBO 100, но излучение видимого света составляет лишь около 25 процентов от общей светоотдачи, причем большая часть энергия попадает в менее полезную инфракрасную область спектра.Примерно 70 процентов выходной мощности ксеноновой дуговой лампы происходит на длинах волн более 700 нанометров, в то время как менее 5 процентов выходной мощности составляют волны с длиной волны менее 400 нанометров. Чрезвычайно высокое давление ксеноновых ламп во время работы (от 40 до 60 атмосфер) расширяет спектральные линии, обеспечивая гораздо более равномерное распределение возбуждения флуорофоров по сравнению с узкими и дискретными линиями излучения ртутных ламп. Таким образом, ксеноновая дуговая лампа больше подходит для строгих применений, требующих одновременного возбуждения нескольких флуорофоров в широком диапазоне длин волн в аналитической флуоресцентной микроскопии.

Даже несмотря на то, что ксеноновые лампы излучают широкополосное, почти непрерывное излучение, имеющее цветовую температуру, приближающуюся к солнечному свету в видимых длинах волн (часто называемое белым светом ), они действительно демонстрируют сложный линейчатый спектр в области от 750 до 1000 нанометров в ближнем диапазоне. инфракрасный спектр (см. рисунок 1). Кроме того, несколько линий с более низкой энергией существуют около 475 нанометров в видимой области. Между 400 и 700 нанометрами примерно 85 процентов всей энергии, излучаемой ксеноновой лампой, приходится на континуум, тогда как около 15 процентов приходится на линейчатый спектр.Спектральный выход (цветовая температура) ксеноновой лампы не изменяется по мере старения устройства (даже до конечной точки срока службы), и, в отличие от ртутных дуговых ламп, полный профиль излучения возникает мгновенно после зажигания. Выходная мощность ксеноновой лампы остается линейной в зависимости от приложенного тока и может регулироваться для специализированных приложений. Кроме того, спектральная яркость не изменяется при изменении тока лампы. Типичная лампа XBO 75 излучает световой поток примерно 15 люмен на ватт, но лампе требуется несколько минут после зажигания для достижения максимальной светоотдачи из-за того, что давление газа ксенона внутри лампы продолжает расти, пока не достигнет конечной рабочей температуры. и достигает теплового равновесия.

Максимальное распределение яркости рядом с катодом в области дуги ксеноновой лампы XBO 75 (часто называемой горячим пятном или плазменным шаром ) составляет приблизительно 0,3 x 0,5 миллиметра и может учитываться для всех практических целей. в оптической микроскопии — точечный источник света, который будет производить коллимированные пучки высокой интенсивности при правильном направлении через систему конденсирующих линз в фонаре. В большинстве применений флуоресцентной микроскопии свет, собранный от дуги ксеноновой лампы, отображается на точечном отверстии или задней апертуре объектива.Типичная контурная карта лампы XBO 75 показана на рисунке 2 (a), а распределение силы светового потока для той же лампы — на рисунке 2 (b). На контурной карте яркость дуги наиболее интенсивна на кончике катода и быстро спадает около анода. Картина интенсивности потока (рис. 2 (b)) по большей части демонстрирует превосходную симметрию вращения вокруг лампы, но затеняется электродами в областях, окружающих ноль и 180 на карте, где интенсивность резко падает.В ксеноновых дуговых лампах общая мощность лампы составляет более 1000 нанометров в спектральной полосе, причем плазменная дуга и электроды составляют примерно половину общего излучения. Значительный вклад электродов обусловлен их большой площадью поверхности и высокими температурами. Большая часть излучения с более низкой длиной волны (фактически, видимый свет) исходит от плазменной дуги, тогда как на электроды приходится большая часть инфракрасного излучения (более 700 нанометров). Диаграммы силы света и излучения, создаваемые дуговыми лампами, являются критически важными элементами для инженеров при разработке оптики и стратегии охлаждения систем распределения света для приложений в оптической микроскопии.

Оптическая сила ксеноновых (XBO) дуговых ламп

Стол 1

В таблице 1 представлены значения выходной оптической мощности типичного 75-ваттного источника света XBO после прохождения через оптическую цепь микроскопа и выбранные наборы флуоресцентных фильтров.Мощность (в милливатт / см ² ) измерялась в фокальной плоскости объектива микроскопа (40-кратный сухой флюорит, числовая апертура = 0,85) с использованием радиометра на основе фотодиода. Для проецирования света через объектив в датчик радиометра использовалось либо зеркало с коэффициентом отражения более 95% от 350 до 800 нанометров, либо стандартный набор флуоресцентных фильтров. Потери пропускания света в системе освещения микроскопа могут варьироваться примерно от 50 до 99 процентов входной мощности, в зависимости от механизма связи источника света и количества фильтров, зеркал, призм и линз в оптической цепи.Например, для типичного инвертированного микроскопа исследовательского уровня, соединенного с лампой XBO на входном отверстии эпи-осветителя, менее 70 процентов света, выходящего из системы коллекторных линз, доступно для возбуждения флуорофоров, расположенных в фокусе объектива. самолет.

Ориентация ксеноновой лампы имеет решающее значение для правильной работы и долговечности. В тех лампах, которые предназначены для работы в вертикальном положении (до угла отклонения от оси 30), анод расположен вверху, а катод — внизу, внизу лампы.Эта конфигурация осесимметрична и обеспечивает отличные характеристики дуги. Напротив, лампы, предназначенные для работы в горизонтальном положении (хотя они также могут работать в вертикальном положении), создают дуги, требующие стабилизации, чтобы уменьшить преждевременный и ускоренный износ электродов. Горизонтальная работа лампы не обладает симметрией, присущей вертикальной работе лампы, хотя такая ориентация требуется для некоторых конструкций ламповых домиков. Стабилизация дуги в горизонтальных лампах легче всего достигается с помощью магнитов в форме стержней, установленных параллельно оси лампы непосредственно под оболочкой.Магнитное поле тянет дугу вниз, повышая стабильность, которую можно точно настроить, изменяя расстояние между магнитом и огибающей. Изменение положения лампы путем поворота на 180 градусов в период полураспада лампы позволяет осаждению испаренного электродного материала более равномерно распределяться по внутренним стенкам оболочки. Следует отметить, что разумным выбором является использование вертикальной ориентации ксеноновых ламп, когда это возможно, в конфигурациях флуоресцентной микроскопии.

Срок службы ксеноновой дуговой лампы в первую очередь определяется уменьшением светового потока, которое происходит в результате испарения вольфрама, который со временем откладывается на внутренней стенке колбы. Затухание кончика катода и соляризационные эффекты ультрафиолетового излучения на кварцевой оболочке также способствуют старению лампы, а также стабильности. Частые воспламенения лампы ускоряют износ электрода и приводят к преждевременному почернению оболочки. Затемнение постепенно снижает светоотдачу и сдвигает спектральные характеристики в сторону более низкой цветовой температуры.Почернение лампы, которое увеличивает рабочую температуру оболочки из-за поглощения энергии излучаемого света, происходит медленно на ранних стадиях срока службы лампы, но быстро увеличивается на более поздних стадиях. К другим факторам, отрицательно влияющим на срок службы ксеноновой лампы, относятся перегрев, низкий ток, пульсации источника питания, неправильное положение горения, чрезмерный ток и неравномерное почернение оболочки. Средний срок службы лампы (рассчитанный производителями) основан на продолжительности горения приблизительно 30 минут для каждого случая воспламенения.Ксеноновая дуговая лампа, конструкция Ксеноновые дуговые лампы

изготавливаются со сферической или эллипсоидальной оболочкой из плавленого кварца, одного из немногих оптически прозрачных материалов, способных выдерживать чрезмерные тепловые нагрузки и высокое внутреннее давление, оказываемое на материалы, используемые при производстве этих ламп. Для большинства применений в оптической микроскопии кварцевый сплав, используемый в ксеноновых лампах, обычно легирован соединениями церия или диоксидом титана для поглощения ультрафиолетовых волн, которые служат для образования озона во время работы.Типичный плавленый кварц пропускает свет с длинами волн до 180 нанометров, тогда как легирование стекла ограничивает излучение лампы длинами волн выше 220 нанометров. Ксеноновые лампы, оборудованные для работы без озона, часто обозначаются кодом OFR для обозначения их класса. Подобно процессу изготовления ртутных ламп, кварц, используемый для колб ксеноновой лампы, изготавливается из высококачественных трубок, которые аккуратно формуются на токарном станке в готовую колбу с помощью технологий расширения воздуха.Во время работы кожух лампы может нагреваться до температур от 500 до 700 ° C, что требует жестких производственных допусков для минимизации риска взрыва.

Анодные и катодные электроды в ксеноновых дуговых лампах изготавливаются из кованого вольфрама или специальных сплавов вольфрама, легированных оксидом тория или соединениями бария, для уменьшения работы выхода и повышения эффективности электронной эмиссии. При производстве ксеноновых дуговых ламп используются только самые чистые сорта вольфрама.Высококачественный вольфрам имеет очень низкое давление пара и гарантирует, что электроды ксеноновой лампы способны выдерживать чрезвычайно высокие температуры дуги (более 2000 ° C для анода), возникающие во время работы, и помогает минимизировать накопление отложений на оболочке. Из-за сложности обработки электродов из вольфрама таких сортов высокой чистоты на протяжении всего процесса требуются керамические инструменты, чтобы избежать попадания загрязняющих веществ. После изготовления катод припаивается к молибденовому стержню или пластине для поддержки, но стержень анода состоит из твердого вольфрама, поскольку он подвергается гораздо более высоким температурам из-за постоянной бомбардировки электронами, испускаемыми катодом.Оба электрода проходят ультразвуковую очистку и термообработку для удаления остатков смазки и загрязнений перед тем, как вставить их в колбу лампы.

Конструкции катодов ксеноновой лампы уделялось значительное внимание, направленное на повышение стабильности дуги во время работы. В обычных лампах с вольфрамовыми электродами, легированными торием, точка излучения дуги на катоде периодически смещается из-за локализованных изменений эмиссии электронов с поверхности, явление, известное как блуждание дуги (см. Рисунок 3 (а)).Этот артефакт, который усиливается по мере износа наконечника, приводит к мгновенным колебаниям яркости лампы, называемым вспышкой , когда дуга перемещается в новую область на катоде (рис. 3 (b)). Дуга флаттер описывает быстрое боковое смещение столба дуги конвекционными токами, возникающими, когда газ ксенон нагревается дугой и охлаждается внутренними стенками оболочки (рис. 3 (c)). Кроме того, острые концы катодов, легированных торием, имеют тенденцию изнашиваться с большей скоростью по сравнению с катодами, изготовленными из современных сплавов на основе оксидов редкоземельных металлов.Лампы с усовершенствованной катодной технологией часто называют super-quiet и продемонстрировали высокую кратковременную стабильность дуги менее половины процента, а также сниженную скорость дрейфа менее 0,05 процента за час работы. Долгосрочный анализ работы катода с высокими характеристиками показывает, что износ значительно снижается, а смещение точки дуги в течение среднего срока службы лампы практически исключается. В результате после первоначального совмещения сверхтихой ксеноновой лампы с другими элементами оптической системы микроскопа, как правило, нет необходимости повторно регулировать положение в течение всего срока службы лампы.

На этапах герметизации сборки лампы катод и анод прикрепляются к полоскам очень тонкой молибденовой ленты в ступенчатом уплотнении, которое компенсирует разницу теплового расширения между кварцевой трубкой и стержнями металлических электродов. Функциональное уплотнение создается путем термического сжатия кварцевой трубки с молибденовой фольгой в токарном станке, помещенном под вакуум для предотвращения окисления. Высокие температуры сжатия позволяют расплавленному кварцу сжиматься вокруг молибденовой фольги, образуя газонепроницаемое уплотнение.После герметизации электродов в корпусе кварцевой лампы и отжига сборки для снятия деформации в оболочку загружается газообразный ксенон высокой чистоты (99,999%) под давлением 10 атмосфер через заправочную трубку, прикрепленную к колбе оболочки. Затем лампу охлаждают жидким азотом для затвердевания газообразного ксенона и снимают заправочную трубку, чтобы полностью запечатать оболочку. После возврата к комнатной температуре готовая лампа находится под давлением, так как ксенон возвращается в газообразное состояние.

Заключительный этап процесса сборки ксеноновой лампы состоит из добавления никелированных латунных клемм, называемых наконечниками , или оснований , к каждому концу лампы.Наконечники, которые должны выдерживать температуру до 300 ° C, служат двойной функции, действуя как электрические соединения с источником питания, а также как механическая опора для точной фиксации лампы в правильном оптическом положении внутри фонарного светильника. Многие конструкции наконечников включают гибкий подводящий провод внутри основания, который соединяется с герметизированными электродами, чтобы исключить возможность выхода лампы из строя из-за напряжения или деформации между валом электрода и латунным наконечником. Наконечники крепятся к запаянным концам кварцевого конверта с помощью угольно-графитовой ленты или термостойкого клея.Ксеноновые лампы и блоки питания

Конструкция светильников для ксеноновых дуговых ламп имеет решающее значение для долговечности и рабочих характеристик лампы. Важнейшим из конструктивных соображений является тот факт, что эти лампы работают при чрезвычайно высоком внутреннем давлении (обычно 50+ атмосфер), поэтому при выборе строительных материалов следует учитывать возможность взрыва. Поскольку дуговые лампы расширяются из-за чрезмерного нагрева, выделяемого во время работы, только один конец лампы должен быть жестко зажат в корпусе; другой конец можно закрепить гибкой металлической полосой или накрыть радиатором и привязать к соответствующему внутреннему электрическому зажиму с помощью кабеля (см. рисунок 4).Ксеноновые лампы должны иметь достаточное охлаждение, чтобы ксеноновые лампы могли работать при температуре ниже 750 ° C на поверхности оболочки и ниже 250 ° C в кабельных наконечниках. Чрезмерные температуры быстро приводят к окислению выводов электродов, ускоряют износ оболочки и повышают вероятность преждевременного выхода лампы из строя. В случае ламп малой мощности (менее 250 Вт) обычно достаточно конвекционного охлаждения в хорошо вентилируемом светильнике, но для ламп большей мощности часто требуется охлаждающий вентилятор.Высокие триггерные напряжения (от 20 до 30 киловольт), необходимые для зажигания ксеноновых ламп, требуют использования высококачественных изоляционных материалов в сборке электропроводки светильника, а кабель питания должен выдерживать напряжения, превышающие 30 киловольт. Кроме того, кабель питания должен быть как можно короче, разобщен и размещен вдали от рамы микроскопа и других металлических инструментов (таких как компьютеры, контроллеры фильтров и цифровые камеры) в непосредственной близости.

Большинство высокоэффективных ксеноновых ламп имеют внутреннее отражающее зеркало, соединенное с системой линз выходного коллектора, которая производит коллимированный световой пучок высокой интенсивности. Конструкции коллекционных отражателей варьируются от простых вогнутых зеркал до сложных эллиптических, сферических, асферических и параболических геометрий, которые более эффективно организуют и направляют излучение лампы на линзу коллектора, а затем через микроскоп. Использование конического отражателя с гальваническим формованием позволяет достичь номинальной эффективности улавливания до 85 процентов, что является значительным улучшением по сравнению с обычными системами обратных отражателей, эффективность которых составляет от 10 до 20 процентов.Специализированные отражатели можно легко сконструировать с помощью простых методов трассировки лучей. Покрытия на всех зеркалах-накопителях должны быть дихроичными, чтобы пропускать инфракрасные (тепловые) волны. Ксеноновые лампы также выигрывают от наличия фильтров, блокирующих инфракрасное излучение, таких как стеклянный фильтр Schott BG38 или BG39 и / или зеркало hot или cold (в зависимости от передаваемых или отраженных длин волн) для ослабления или блокирования длин волн инфракрасного излучения и защиты образец (живые клетки) от избыточного тепла.Кроме того, твердотельные детекторы в электронных камерах, особенно в устройствах формирования изображения ПЗС, также особенно чувствительны к инфракрасному свету, который может затуманивать изображение, если соответствующие фильтры не вставлены в световой тракт.

обычно имеют стандартную конфигурацию с дуговой лампой, расположенной в фокусе линзы коллектора, так что волновые фронты, выходящие из источника, собираются и грубо сколлимируются, чтобы выйти из лампы в виде параллельного пучка (рис. 4).Отражатель также размещается на той же оси, что и лампа и коллектор, чтобы гарантировать, что перевернутое виртуальное изображение дуги может быть создано рядом с лампой. Свет от отраженного виртуального изображения также собирается коллекторной линзой, что увеличивает мощность освещения. Вторая система линз (называемая конденсирующей линзой , ), расположенная в осветителе микроскопа, необходима для фокусировки параллельных лучей, выходящих из фонаря, в задней фокальной плоскости объектива. Как правило, фокусное расстояние системы конденсирующих линз намного больше фокусного расстояния коллектора, что приводит к проецированию увеличенного изображения дуги на заднюю фокальную плоскость объектива.Конечный результат — то, что свет, выходящий из передней линзы объектива и движущийся к образцу, примерно параллелен, чтобы обеспечить равномерное освещение поля зрения. Обратите внимание, что во время юстировки лампы свет, собираемый отражателем-собирателем, не должен напрямую фокусироваться на стенках оболочки лампы (около дуги), чтобы избежать прямого нагрева колбы собственным светом излучения. Это приведет к перегреву лампы. Вместо этого расположите виртуальное изображение дуги с одной или другой стороны лампы.

Одним из основных требований к использованию ксеноновой дуговой лампы для количественной флуоресцентной микроскопии является то, что выходное излучение должно быть стабильным. Сила излучения ксеноновой лампы на выходе приблизительно пропорциональна току, протекающему через лампу. Таким образом, для обеспечения максимальной стабильности источник питания должен быть тщательно спроектирован. Источники питания дуговых ламп также должны иметь пусковое устройство для зажигания лампы. На Рисунке 5 представлена ​​принципиальная схема типичного стабилизированного источника питания для ксеноновой дуговой лампы.В дополнение к питанию лампы от источника стабильного постоянного тока ( DC ), источник питания также заряжен для поддержания катода при оптимальной рабочей температуре с использованием определенного уровня тока. Схема стабилизации источника питания ксеноновой дуговой лампы, в зависимости от конструкции, может стабилизировать напряжение, ток или общую мощность (напряжение x ток). Если напряжение стабилизировано, сила тока (и яркость лампы) будет медленно уменьшаться по мере разрушения электродов. Напротив, если ток стабилизирован, лампа будет продолжать излучать на постоянном уровне до тех пор, пока электроды не достигнут критической точки износа, когда лампа не сможет зажечься.С другой стороны, поскольку для поддержания постоянного тока требуется увеличение напряжения, мощность, передаваемая на дугу, медленно увеличивается по мере износа электродов, что может привести к перегреву и возможности взрыва. В источниках питания, которые стабилизируют общий уровень мощности, светоотдача будет медленно падать вместе с током, поскольку напряжение, необходимое для поддержания дуги, увеличивается.

Когда дуговые лампы холодные (фактически, при комнатной температуре), они действуют как электрические изоляторы, и газообразный ксенон, окружающий электроды, должен быть сначала ионизирован для инициализации и образования дуги.В большинстве конструкций источников питания зажигание осуществляется с помощью всплесков высокого напряжения (от 30 до 40 киловольт) от вспомогательной цепи, которая вызывает разряд между электродами. Специализированную схему часто называют триггером или воспламенителем , потому что она прикладывает кратковременный высокочастотный импульс к ламповой нагрузке через индуктивную связь (см. Рисунок 5). После установления дуги ее необходимо поддерживать постоянным источником тока от основного источника питания, величина которого зависит от параметров лампы.Типичная лампа XBO мощностью 75 Вт работает при напряжении 15 вольт и токе от 5 до 6 ампер, но эти цифры зависят от производителя и увеличиваются с увеличением мощности лампы. Обратите внимание, что лампа XBO работает при значительно более высоком токе, чем можно было бы ожидать при относительно низком напряжении, которое определяется размером дугового промежутка, давлением ксенона и рекомендуемой рабочей температурой. Пульсации тока от источника питания должны быть сведены к минимуму, чтобы обеспечить длительный срок службы дуговых ламп. Таким образом, качество постоянного тока, используемого для питания лампы, должно быть высоким, а пульсации должны быть менее 10 процентов (размах) для ксеноновых ламп мощностью до 3000 Вт.

Специализированные ксеноновые лампы, производимые производителями послепродажного обслуживания, часто включают опции выбора длины волны и соединяют выход с оптическим волокном или жидким световодом для реле с оптической системой микроскопа для высокоэффективного освещения в выбранных областях спектра. Примеры включают Lambda LS (инструмент Саттера), который включает в себя ксеноновую лампу, холодное параболическое зеркало и источник питания в едином корпусе, который соединен с жидкостным световодом.Lambda LS может вмещать внутреннее колесо фильтра, фильтрующие вставки и второе колесо фильтра, установленное снаружи. Более продвинутое и быстрое устройство от Sutter, DG-4, может обеспечивать скорость переключения длины волны в диапазоне 1-2 миллисекунды, используя конструкцию двойного гальванометра в сочетании со стандартными интерференционными фильтрами. Свет от ксеноновой дуговой лампы фокусируется на первом гальванометре, который направляет его на интерференционный фильтр путем отражения от параболического зеркала. Отфильтрованный свет затем проходит через второе параболическое зеркало и гальванометр перед попаданием в жидкий световод.Холодное зеркало, расположенное перед световодом, предотвращает попадание инфракрасного излучения на оптическую систему микроскопа. Другие производители также производят аналогичные осветители с ксеноновым питанием, многие из которых имеют функцию выбора длины волны и световые заслонки.

Что лучше для вас?

Какая фара подходит для вашего автомобиля? Какой из них предлагает вам наибольшую ценность? Ксеноновые или биксеноновые фары?

Для многих водителей ксеноновая технология является относительно новой, поэтому использование биксеноновых ламп на фотографиях усложняет задачу.

Обе технологии используют ксеноновые лампы в автомобильных фарах, но способ изготовления фар и принцип их действия различаются.

Приведенное ниже сравнение рассматривает обе технологии фар и предоставляет вам всю необходимую информацию, которая вам понадобится при принятии решения о покупке.

Ксеноновые фары

Фото: autocar.co.uk

, которые также называются газоразрядными лампами высокой интенсивности или HID, производят самые белые и яркие огни, которые используются в автомобильных фарах.

Впервые они стали использоваться в BMW 7-й серии 1991 года и с тех пор продолжают набирать популярность. Для включения ксеноновых ламп требуется несколько секунд, и это ограничивает их использование в определенных областях применения.

В дополнение к отложенному включению, ксеноновые лампы также становятся настолько яркими, что при использовании в качестве дальнего света они сразу же ослепляют водителей встречных автомобилей.

Эти причины привели к использованию ксеноновых ламп в качестве ближнего света и галогенных ламп в качестве дальнего света. Поэтому в большинстве так называемых ксеноновых фар для работы используется комбинация галогенных и ксеноновых ламп.

Это также имеет смысл, потому что выключение и включение ксеноновой лампы дальнего света, чтобы избежать ослепления встречного водителя, может быть опасным, поскольку ксеноновой лампе потребуется несколько секунд для повторного включения, и в этот период может произойти многое.

Благодаря галогеновому дальнему свету опасность ослепления встречных водителей снижается, и вы получаете мгновенный дальний обзор после включения дальнего света.

Хотя это решение очень полезно и приветствуется большинством водителей, оно по-прежнему использует галоген для дальнего света, который создает довольно желтоватый свет, который многие считают хуже ксенонового дневного света.

Плюсы

• Нет движущихся частей. Первое преимущество стандартной ксеноновой фары перед биксеноновой системой состоит в том, что в ксеноновой системе нет движущихся частей. Биксеноновые лампы используют разные методы для физического изменения направления луча лампы, и эти физические движения создают возможное слабое место. Это означает, что стандартная ксеноновая фара менее подвержена поломкам, поскольку в ней нет движущихся частей.
• Красивый ближний свет. Хотя дальний свет исходит от галогенной лампы, во многих ситуациях использования ближнего света достаточно для вождения. В таких ситуациях водитель может наслаждаться яркостью дневного света и классным внешним видом ксеноновых ламп. Также стоит отметить, что ксеноновые фары имеют больший и больший радиус действия, чем галогенные фары. Таким образом, с ксеноновым светом ближнего света вы можете видеть больше окружающего в ярко-белом свете ксенонового луча.
• Меньше ослепления автомобилистов. Галогенные лампы могут не давать такого яркого света, как ксеноновые, но их огни все еще потенциально ослепляют приближающегося автомобилиста.Небольшим преимуществом здесь является то, что галогенный свет менее слепящий, чем ксеноновый свет.

Минусы

• Желтоватый дальний свет. Одним из недостатков этой системы является то, что, хотя существует более современная технология, такая как ксенон, которая дает яркий белый свет, все же приходится довольствоваться желтоватым дальним светом от галогенных ламп. Некоторых водителей это может не волновать, но для тех, кого привлекает голубовато-белый свет ксеноновых ламп, это немного разочаровывает.
• Дороже би-ксенона. В стандартной ксеноновой системе на каждую фару приходится 2 лампы, всего 4 лампы. В биксеноновой системе на каждую фару приходится только одна лампочка, всего 2 лампы. Математика проста, комбинация ксенона и галогена стоит дороже.
• Галогенные лампы имеют меньший срок службы. Ксеноновые лампы обычно служат в два раза дольше, чем галогенные. Это означает, что замена галогенной лампы будет происходить чаще.

Биксеноновые фары

Попытка решить проблемы, связанные с ксеноновыми лампами в автомобильных фарах, привела к разработке системы биксеноновых фар.

В системе биксеноновых фар одна ксеноновая лампа используется для включения дальнего и ближнего света. Это приводит к долгосрочной экономии затрат, хотя в систему фар вводится механическая система.

Механическая система может использоваться либо для направления лампы вверх и вниз, либо для частичной блокировки и разблокировки.

Отражатель каждой лампы также можно перемещать, причем как в вертикальном, так и в боковом направлении. Некоторые автомобили даже идут дальше и автоматически перемещают отражатель в сторону, когда автомобиль делает поворот в этом направлении, что позволяет вам лучше видеть.

Это означает отсутствие простоев после включения ксеноновой лампы.Вы щелкаете выключателем, и луч лампы немедленно перенаправляется на полную яркость.

Эти особенности делают технологию би-ксенона интересной и перспективной. Однако одним из основных недостатков является зависимость от механических систем, которые теоретически выходят из строя со временем.

Плюсы

• Более низкая стоимость. Первое очевидное преимущество наличия биксеноновой системы — это экономия средств, поскольку вы используете только одну лампочку на фару. Когда приходит время менять лампочку, нужно менять только одну лампочку.Ксеноновые лампы обычно служат дольше, чем галогенные, и это дает дополнительное преимущество, заключающееся в менее частой замене ламп, чем ксеноновая система.
• Улучшенная видимость. Ксеноновые лампы создают больше освещения, чем галогенные. При движении с дальним светом, питаемым от ксеноновой лампы, разница очевидна. Вы видите дальше впереди, вы видите дальше вправо и влево, а также видите крошечные детали более четко, чем это возможно при использовании галогенного луча.
• Удобство. Хотя изменение луча является механическим, оно по-прежнему контролируется электронной системой автомобиля, поэтому все, что вам нужно сделать, это щелкнуть выключателем или рычагом, и дело сделано.
• Голубовато-белый свет — это круто. Голубовато-белый свет ксеноновых ламп не только обеспечивает большее освещение и безопасность, но и приятный, модный и современный. Это круто.

Минусы

• Возможная механическая неисправность. Что касается механических систем с движущимися частями, то в них неизбежно возникают проблемы.Хотя это также верно и для биксеноновых систем, эти движущиеся части обычно правильно спроектированы, чтобы исключить возникновение каких-либо проблем в ближайшие десятилетия.
• Проблема с туманами. Биксеноновые фары могут быть мощными, но они все равно не справятся с туманами. Если вы часто проезжаете туман, вам понадобятся дополнительные противотуманные фары.

Сделать правильный выбор

Ксеноновая и биксеноновая системы имеют свои уникальные преимущества и недостатки.Вам остается сделать выбор из их функций, исходя из того, что вам нужно, а что нет. Ниже приводится краткий обзор этих функций.

Биксеноновые фары — более современные, эффективные и недорогие в управлении системы.Казалось бы, биксенон — разумный и правильный выбор, но ведь люди другие.

Вы можете предпочесть тёплое желтоватое свечение галогенных ламп и не возражаете менять лампочки чаще. В таком случае идеально подойдет ксеноновая / галогенная фара.

С другой стороны, если вам нравится яркий, энергоэффективный и современный вид ксеноновых ламп, вам обязательно стоит подумать о биксеноновых лампах.

Что такое ксеноновые фары? | Паркер

Ксеноновые фары (также известные как High Intensity Discharge или HID) ярче, чем стандартные галогенные лампы, и имеют более четкий и белый свет.

Как работают ксеноновые фары?

Обычные лампы для автомобильных фар пропускают ток через металлическую нить накаливания для получения света, тогда как лампы HID создают дугу между двумя контактами, при этом в лампе находится ксенон для усиления яркости.

Помимо создания более яркого света, отсутствие нити накала означает, что ксеноновые лампы должны служить дольше, чем их галогенные аналоги.

Некоторые недостатки? Что ж, яркость света означает, что он может легко ослепить другие автомобили, поэтому ксеноновые фары должны иметь самовыравнивающуюся технологию, чтобы они указывали в правильном направлении.

Дорожная грязь на линзах также может рассеивать луч, опять же, раздражая встречный транспорт. Чтобы обойти эту проблему, в системах HID предусмотрены форсунки омывателя, очищающие линзы фар.

Наконец, ксеноновому лучу требуется некоторое время, чтобы достичь максимальной яркости, хотя современные устройства в этом отношении лучше.

Нужны ли мне ксеноновые фары?

В модернизированные фары всегда стоит инвестировать — они делают вождение в ночное время более комфортным, а возможность видеть и быть увиденным — важная часть обеспечения безопасности.

Тем не менее, если вы редко ездите по неосвещенным дорогам, вы можете не увидеть такой большой выгоды, как, например, тот, кто живет в центре сельской местности.