氙灯原理培训讲学

氙灯原理

氙灯是一种填充氙气的光电管或闪光电灯。氙气化学性质不活泼，不能燃烧，也不助燃。是天然的稀有气体中分子量最大、密度最高的。氙气高压灯辐射发出很强的紫外线，可用于医疗，制作光谱仪光谱。氙灯通常也被称为脉冲氙灯、激光氙灯。在激光打标、机镭雕机、激光焊接机、激光雕刻机、激光除纹身机等激光设备中应用甚广。

氙灯是一种发光功率大，接近日光的灯，分为长弧氙灯、短弧氙灯和脉冲氙灯三类。

长弧氙灯

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

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

使用时可不用镇流器，而直接接入市电网路，这样可提高功率因数，减少电路损失。

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

氙气是惰性气体中原子序数较大的元素（也就是较重的元素），原子半径较大。在弧光放电中，电子与气体发生弹性碰撞损失的能量同气体的原子量成反比，所以与其他惰性气体相比氙气弧光放电时损失较小，发光效率高。同时，氙气的电离电势较低，放电时电极附近

的电压降小，这样可以延长电极的寿命。又由于氙原子结构的特点，长弧氙灯发出的光谱和日光非常接近，这是氙灯的最大特点。

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

短弧氙灯

短弧氙灯是一种具有极高亮度的点光源，色温为6000K左右，光色接近太阳光，是目前气体放电灯中显色性最好的一种光源，适用于电影放映、探照、火车车以及模拟日光等方面。

注意事项：

1、氙灯的点燃位置垂直或水平均可，水平点燃时倾角不超过40º，垂直点燃时阳极在上，阴极在下。水平点燃应在灯泡壳水平方向有吸弧磁场稳定电弧位置，以防电弧在上飘动。

2、不要沾污石英泡壳应保持清洁，使用前应用酒精棉花擦净后再点灯。

3、灯泡接线时必须特别注意正负不能接反，粗电极“+”端为阳极，细电极“-”端为阴极，如果接反短短几秒钟内就会将阴极烧坏。

4、由于电流较大，灯头和灯座之间接触必须良好，使用中必须保证接触点清洁。

5、因灯内充有高压气体，故在装卸运输时，尤其在装机时避免碰撞，工作时应置于散热良好的罩内，以防爆炸及强光、强紫外线灼伤皮肤和眼睛。

6、氙灯必须与专用的直流电源及触发器配套使用，直流电源的波纹系数不得大于7%，点燃时工作电流应在规定范围内。否则会影响灯的寿命，甚至毁坏。

氙灯尺寸说明

氙灯技术参数指标：

更换氙灯时注意事项：

1、不要沾污石英泡壳应保持清洁，使用前应用酒精棉花擦净后再点灯。

2、由于电流较大，灯头和灯座之间接触必须良好，使用中必须保证接触点清洁。

3、因灯内充有高压气体，故在装卸运输时，尤其在装机时避免碰撞，工作时应置于散热良好的罩内，以防爆炸及强光、强紫外线灼伤皮肤和眼睛。

4、氙灯必须与专用的直流电源及触发器配套使用，直流电源的波纹系数不得大于7%，点燃时工作电流应在规定范围内。否则会影响灯的寿命，甚至毁坏。

由于激光氙灯无正负之分所以在更换时无需刻意要求正负极之区别来安装。

我公司以优质截紫外线石英管为灯管材料制造出的脉冲氙灯、激光氪灯，以储备型电极为灯的发射电极，在各种型号的ND:YAG灯泵浦激光器使用。具有负载强度高，泵浦效率高，激光光束质量好，寿命长，价格合理等特点。受到广大用户的喜爱。