Ксенон принцип работы: Принцип работы ксеноновых ламп

Ксенон: что это такое и принцип работы

Содержание

• Ксенон и галоген: в чем разница
• Какая разница между ксеноном и биксеноном?
• Какие бывают ксеноновые лампы?
• Устройство ксеноновых фар
• Принцип работы ксеноновых фар
• Преимущества ксеноновых ламп
  • Широкое покрытие
  • Эффективный расход энергии
  • Срок службы
  • Высокая яркость
  • Лучшая цветовая температура
  • Меньше выделяется тепло
• Недостатки ксеноновых ламп
  • Довольно дорогие
  • Сильный блик
  • Переоснащение с галогенных фар
  • Требуется время для достижения полной яркости
• Как выбрать ксенон?
• Как установить ксенон?
• Видео на тему
• Вопросы и ответы:

Некоторые автовладельцы не обращают особого внимания на качество света фар до тех пор, пока они не заметят, что в ночное время суток и в плохую погоду, они крайне плохо видят дорогу и то, что находится впереди. Ксеноновые фары обеспечивают лучшее и более 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, которые используют газ галоген, ксеноновые фары используют газ ксенон. Это газообразный элемент, который может излучать яркий белый свет, когда через него проходит электрический ток. Ксеноновые лампы также называют разрядными лампами высокой интенсивности или HID (High Intensity Discharge Lamp).

В 1991 году седаны BMW 7-й серии были первыми автомобилями, которые использовали систему ксеноновых фар. С тех пор крупные производители автомобилей устанавливают эти системы освещения в своих моделях. В целом установка ксеноновых фар говорит о высоком классе и повышенной стоимости автомобиля.

Какая разница между ксеноном и биксеноном?

Для заполнения лампы, используемой для головного света автомобиля, самым лучшим газом считается ксенон. Он раскаляет нить вольфрама почти до точки плавления, а качество света в данных лампах максимально приближено к дневному свету.

Но чтобы лампа не перегорала из-за высокой температуры, производитель не использует в ней нить накаливания. Вместо этого в лампочках подобного типа установлены два электрода, между которыми в процессе работы лампы образуется электрическая дуга. По сравнению с традиционными галогеновыми лампами ксеноновый аналог требует меньше энергии для работы (11 процентов против 40%). Благодаря этому ксенон менее затратный по электроэнергии: свечение на 3200 люминов (против 1500 в галогенках) при расходе 35-40 Вт (против 55-60 ватт в стандартных галогеновых лампах).

Для более качественного свечения ксеноновые лампы, естественно, имеют более сложное строение по сравнению с галогенками. Например, для розжига и последующего горения газа недостаточно 12 вольт. Для включения лампы требуется большой заряд, который обеспечивает модуль розжига или трансформатор, который преобразует 12 вольт во временный высоковольтный импульс (около 25 тысяч и частотой 400 герц).

Поэтому когда включается ксеноновый свет образуется более яркая вспышка. После начала работы лампы модуль розжига снижает преобразование 12 вольт в постоянное напряжение в районе 85 В.

Изначально ксеноновые лампы использовались только для ближнего света, а режим дальнего света обеспечивался галогеновой лампой. Со временем производители автомобильной светотехники смогли объединить два режима свечения в один блок фар. По сути, ксенон это только ближний свет, а биксенон – два режима свечения.

Обеспечить ксеноновую лампу двумя режимами свечения можно двумя путями:

1. При помощи установки специальной шторки, которая в режиме ближнего света отсекает часть светового пучка, чтобы освещалась только часть дороги возле машины. Когда водитель включает дальний свет, эта шторка полностью убирается полностью. По сути, это лампа, которая всегда работает в одном режиме свечения – дальнем, но она будет оснащена дополнительным механизмом, перемещающим шторку в нужное положение.
2. Перераспределение светового потока происходит за счет смещения самой лампы относительно отражателя. В данном случае лампочка тоже светится в одном режиме, просто за счет смещения источника света искажается световой пучок.

Так как оба варианта биксенона требуют точного соблюдения геометрии шторки или формы отражателя, перед автовладельцем стоит непростая задача в грамотном подборе ксенонового света вместо штатного галогенового. Если будет подобран неправильный вариант (это чаще случается), даже в режиме ближнего света водители встречного транспорта будут ослепляться.

Какие бывают ксеноновые лампы?

Ксеноновые лампы могут использоваться в фарах любого назначения: для ближнего, дальнего света и для противотуманок. Лампы с ближним светом имеют маркировку D. их яркость свечения составляет 4300-6000 К.

Существуют лампы с интегрированным блоком розжига в цоколь. В таком случае маркировка изделия будет D1S. Такие лампы легче устанавливать в стандартные фары. Для фар, оснащенных линзами, в маркировке имеется маркировка D2S (европейские автомобили) или D4S (японские автомобили).

Цоколь с обозначением Н используется для ближнего света. В противотуманки устанавливается ксенон с маркировкой Н3 (также существуют варианты Н1, Н8 или Н11). Если на цоколе лампы имеется надпись Н4, то это биксеноновые варианты. Их яркость варьируется в пределах 4300-6000 К. покупателям предлагается несколько оттенков свечения: белый холодный, белый и белый с желтизной.

Среди ксеноновых ламп существуют варианты с цоколем НВ. Они предназначены для противотуманок и дальнего света. Чтобы точно определить, какой тип лампы нужно приобретать, следует обратиться к руководству производителя транспортного средства.

Устройство ксеноновых фар

Ксеноновые фары состоят из нескольких компонентов:

Газоразрядная лампа

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

Ксеноновый балласт

Это устройство зажигает газовую смесь внутри ксеноновой лампы. Ксеноновые HID системы четвертого поколения могут подавать до 30 кВ высоковольтного импульса. Этот компонент контролирует запуск ксеноновых ламп, позволяя быстро достичь оптимальной рабочей фазы. Как только лампа работает на оптимальной яркости, балласт  начинает контролировать мощность, которая проходит через систему для поддержания яркости. Балласт содержит преобразователь постоянного тока, который позволяет ему генерировать напряжение, необходимое для питания лампы и других электрических компонентов системы. Он также содержит мостовую схему, которая обеспечивает систему переменным напряжением 300 Гц.

Блок розжига

Как следует из названия, этот компонент запускает доставку «искры» к ксеноновому световому модулю. Он подключается к ксеноновому балласту и может содержать металлическое экранирование в зависимости от модели поколения системы.

Принцип работы ксеноновых фар

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

Ксеноновые фары работают по-другому. Ксеноновые лампы не содержат нити накала, вместо этого происходит ионизации газа ксенона внутри колбы.

1. Зажигание
   Когда вы включаете ксеноновую фару, электричество проходит через балласт к электродам колбы. Это зажигает и ионизирует ксенон.
2. Нагревание
   Ионизация газовой смеси приводит к быстрому повышению температуры.
3. Яркий свет
   Ксеноновый балласт обеспечивает постоянную мощность лампы около 35 Вт. Это позволяет лампе работать в полную силу, обеспечивая яркий белый свет.

Важно помнить, что ксеноновый газ используется только в начальной фазе 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 яркий свет, создаваемый ксеноновой фарой.

Преимущества ксеноновых ламп

35-ваттная ксеноновая лампа может выдавать до 3000 люмен. Сопоставимая галогенная лампа может набрать всего 1400 люмен. Цветовая температура ксеноновой системы также имитирует температуру естественного дневного света, которая составляет от 4000 до 6000 Кельвинов. С другой стороны, галогенные лампы дают желто-белый свет.

Широкое покрытие

Мало того, что скрытые лампы производят более яркий, более естественный свет; они также обеспечивают освещение дальше по дороге. Ксеноновые лампы распространяются шире и дальше, чем галогенные лампы, что позволяет вам вести машину намного безопаснее ночью на высоких скоростях.

Эффективный расход 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 распознать.

Срок службы

Средняя галогенная лампа может работать от 400 до 600 часов. Ксеноновые лампы, могут работать до 5000 часов. К сожалению, ксенон все еще отстает от 25 000-часового срока службы светодиодных ламп.

Высокая яркость

Самая высокая яркость среди газоразрядных ламп у ксенона. Благодаря этому такая оптика обеспечит максимальную безопасность на дороге за счет лучшего освещения проезжей части. Конечно, для этого требуется грамотно подобрать лампочки, если устанавливается ксенон вместо галогенок, чтобы свет не слепил встречный транспорт.

Лучшая цветовая температура

Особенность ксенона в том, что его свечение максимально приближено к естественному дневному свету. Благодаря этому дорожное покрытие хорошо просматривается с наступлением сумерек, особенно когда идет дождь.

Более яркий свет в таких условиях снижает напряжение на глаза водителя и предотвращает быструю усталость. По сравнению с классическими галогенками ксеноновые аналоги могут иметь оттенок от желтоватого, что соответствует свету луны в ясную ночь до холодного белого, который более похож на дневной свет в ясную погоду.

Меньше выделяется тепло

Так как в ксеноновых лампах не используется нить накаливания, во время работы сам источник света не выделяет много тепла. Благодаря этому не затрачивается энергия на разогрев нити. В галогенках значительная часть энергии тратится на тепло, а не на свет, из-за чего их можно устанавливать в фары со стеклом, а не пластиком.

Недостатки ксеноновых ламп

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

Довольно дорогие

Ксеноновые фары стоят дороже, чем галогенные лампы. И хотя они стоят дешевле, чем светодиодные, их средний срок службы таков, что вам будет необходимо заменить ксеноновую лампу как минимум 5 раз, прежде чем потребуется заменить светодиодную.

Сильный блик

Ксенон плохого качества или неправильно настроенный, может быть опасен для проезжающих автомобилистов. Блики могут ослепить водителей и стать причиной дорожно-транспортного происшествия.

Переоснащение с галогенных фар

Если у вас уже установлены галогеновые фары, то установка ксеноновой системы освещения может быть довольно сложной и дорогой. Конечно, лучшим вариантом является наличие ксенона в стоке.

Требуется время для достижения полной яркости

Включение галогеновой фары дает вам полную яркость в мгновение ока. Для ксеноновой лампы вам понадобится несколько секунд, чтобы лампа прогрелась и достигла полной рабочей мощности.

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

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

Что лучше Ксенон / LED / Галоген? Сравнение топовых ламп. Замер яркости.

Смотрите это видео на YouTube

Как выбрать ксенон?

Учитывая, что ксенон требует грамотной установки, если нет опыта или точных знаний в монтаже оптики автомобиля, лучше довериться профессионалам. Некоторые полагают, что для модернизации головной оптики достаточно купить лампу с подходящим цоколем. На самом деле ксенон требует особенных отражателей, которые будут правильно направлять световой пучок. Только в этом случае даже ближний свет не будет слепить водителей встречного транспорта.

Специалисты профильного автосервиса обязательно порекомендуют приобрести более качественные и дорогостоящие фары, что в данном случае оправдано. Если машина с завода оснащается ксеноновыми фарами, то подобрать аналог можно и самостоятельно. Но даже при желании установить биксенон лучше обратиться в профильное СТО.

Как установить ксенон?

Если есть желание «прокачать» головной свет автомобиля, вместо штатных галогенок можно купить LED-лампы, но они более эффективны в качестве дневных ходовых огней или подсветки в салоне. Максимально качественный и мощный свет обеспечивает лазерная оптика. Однако эта технология еще не скоро будет доступна обычным автомобилистам.

Как мы уже выяснили, галогенки во многом уступают по качеству и надежности ксеноновым лампам. И даже если автомобиль с конвейера был оснащен галогеновой оптикой, ее можно заменить ксеноновым аналогом.

Но модернизацию головной оптики лучше не выполнять самостоятельно, потому что в конечном итоге будет потрачено много времени по настройке неподходящих ламп, и все равно придется обратиться к специалистам.

Видео на тему

Вот небольшое видео о том, какие лампы светят лучше:

Ксеноновые лампы. Выбираем самые яркие

Смотрите это видео на YouTube

Вопросы и ответы:

Что такое ксенон на машину? Ксенон – газ, которым заполняются автомобильные лампы газоразрядного типа. Их особенность в яркости, в два раза превышающей качество классического света.

Почему ксенон запрещен? Ксенон можно устанавливать, если он предусмотрен изготовителем фары. Если фара предназначена для других ламп, то ксенон нельзя использовать из-за разницы формирования светового пучка.

Что будет, если поставить ксенон? Световой пучок будет формироваться неправильно. Для ксенона используется особенная линза, автокорректор фары, другой цоколь, а фара обязательно комплектуется омывателем.

Главная » Без Категории » Ксенон: что это такое и принцип работы

2022-05-26

By: turboracing

On: 26.05.2022

In: Без Категории

Принцип работы ксеноновых ламп, конструктивные особенности, устройство и принцип работы

Ксеноновые автомобильные лампы – это газоразрядный источник света, который обеспечивает очень яркое свечение, близкое к естественному дневному. Особенностью работы является наличие в колбе с электрической дугой газа ксенона. В такой схеме нет необходимости использовать нить накаливания, которая легко может перегореть вследствие изменения напряжения.

Фото — свечение

Для работы HID-лампы используется смесь инертных газов, которые при пропускании электрической энергии начинают излучать свет. К ксенону добавлены также пары ртути, которые обеспечивают работу источника света под высоким давлением.

От состава смеси зависит цвет света. Например, сам ксенон светится ярким белым, в то время как смесь со ртутными парами издает более холодное, голубоватое свечение. Поэтому варианты со смесью газов в основном используются в медицине – они отлично подходят для стерилизации помещения и озонирования.

Содержание

1. Устройство ксеноновых фар
2. Принцип работы ксеноновых фар
3. Преимущества ксеноновых ламп
4. Недостатки ксеноновых ламп
5. Использование
6. Ксенон и галоген: в чем разница

Устройство ксеноновых фар

Ксеноновые фары состоят из нескольких компонентов:

Газоразрядная лампа

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

Ксеноновый балласт

Это устройство зажигает газовую смесь внутри ксеноновой лампы. Ксеноновые HID системы четвертого поколения могут подавать до 30 кВ высоковольтного импульса. Этот компонент контролирует запуск ксеноновых ламп, позволяя быстро достичь оптимальной рабочей фазы. Как только лампа работает на оптимальной яркости, балласт  начинает контролировать мощность, которая проходит через систему для поддержания яркости. Балласт содержит преобразователь постоянного тока, который позволяет ему генерировать напряжение, необходимое для питания лампы и других электрических компонентов системы. Он также содержит мостовую схему, которая обеспечивает систему переменным напряжением 300 Гц.

Блок розжига

Как следует из названия, этот компонент запускает доставку «искры» к ксеноновому световому модулю. Он подключается к ксеноновому балласту и может содержать металлическое экранирование в зависимости от модели поколения системы.

Принцип работы ксеноновых фар

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

Ксеноновые фары работают по-другому. Ксеноновые лампы не содержат нити накала, вместо этого происходит ионизации газа ксенона внутри колбы.

1. Зажигание
   Когда вы включаете ксеноновую фару, электричество проходит через балласт к электродам колбы. Это зажигает и ионизирует ксенон.
2. Нагревание
   Ионизация газовой смеси приводит к быстрому повышению температуры.
3. Яркий свет
   Ксеноновый балласт обеспечивает постоянную мощность лампы около 35 Вт. Это позволяет лампе работать в полную силу, обеспечивая яркий белый свет.

Важно помнить, что ксеноновый газ используется только в начальной фазе 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 яркий свет, создаваемый ксеноновой фарой.

Преимущества ксеноновых ламп

35-ваттная ксеноновая лампа может выдавать до 3000 люмен. Сопоставимая галогенная лампа может набрать всего 1400 люмен. Цветовая температура ксеноновой системы также имитирует температуру естественного дневного света, которая составляет от 4000 до 6000 Кельвинов. С другой стороны, галогенные лампы дают желто-белый свет.

1. Широкое покрытие. Мало того, что скрытые лампы производят более яркий, более естественный свет; они также обеспечивают освещение дальше по дороге. Ксеноновые лампы распространяются шире и дальше, чем галогенные лампы, что позволяет вам вести машину намного безопаснее ночью на высоких скоростях.
2. Эффективный расход 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 распознать.
3. Срок службы. Средняя галогенная лампа может работать от 400 до 600 часов. Ксеноновые лампы, могут работать до 5000 часов. К сожалению, ксенон все еще отстает от 25 000-часового срока службы светодиодных ламп.

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

• Довольно дорогие. Ксеноновые фары стоят дороже, чем галогенные лампы. И хотя они стоят дешевле, чем светодиодные, их средний срок службы таков, что вам будет необходимо заменить ксеноновую лампу как минимум 5 раз, прежде чем потребуется заменить светодиодную.
• Сильный блик.

Ксенон плохого качества или неправильно настроенный, может быть опасен для проезжающих автомобилистов. Блики могут ослепить водителей и стать причиной дорожно-транспортного происшествия.

Использование

Ксеноновые газоразрядные лампы применяются не только для автомобиля, у них достаточно широкий спектр использования. В зависимости от конструкции они бывают:

1. Шаровые;
2. Керамические;
3. Трубчатые.

Ксеноновые шаровые получили наибольшее распространение, именно они применяются для фар. Их конструкция представляет собой маленькую колбу, которая наполнена ксеноном. Электроды находятся на очень маленьком расстоянии.

Фото — круглые модели

Керамические используются в фармацевтической промышленности. Их особенностью является не только применение керамической колбы, но и наличие в ней отверстия для ультрафиолетового света. Такое свечение используется в терапевтических целях, в частности, для обнаружения грибковых заболеваний кожи или покровов головы.

Фото — керамические

Трубчатые представляют собой устройства для обеспечения света в жилых помещениях. У них электроды расположены на достаточно большом расстоянии друг от друга, поэтому для работы требуется определенный балласт. Дроссельная схема подобного плана используется для обеспечения освещенности на больших площадях, часто это вокзалы, склады и прочие производственные или общественные учреждения.

Фото — трубчатые

Также в зависимости от типа использования, ксеноновые лампы могут иметь разные цоколи (к примеру, для автомобиля – H8 4300K, h5 5000K, также есть варианты H7, h4, HB4 и Н11).

Фото — цоколи

Ксенон и галоген: в чем разница

В отличие от традиционных галогенных ламп накаливания, которые используют газ галоген, ксеноновые фары используют газ ксенон. Это газообразный элемент, который может излучать яркий белый свет, когда через него проходит электрический ток. Ксеноновые лампы также называют разрядными лампами высокой интенсивности или HID (High Intensity Discharge Lamp).

В 1991 году седаны BMW 7-й серии были первыми автомобилями, которые использовали систему ксеноновых фар. С тех пор крупные производители автомобилей устанавливают эти системы освещения в своих моделях. В целом установка ксеноновых фар говорит о высоком классе и повышенной стоимости автомобиля.

Переоснащение с галогенных фар

Если у вас уже установлены галогеновые фары, то установка ксеноновой системы освещения может быть довольно сложной и дорогой. Конечно, лучшим вариантом является наличие ксенона в стоке.

Требуется время для достижения полной яркости

Включение галогеновой фары дает вам полную яркость в мгновение ока. Для ксеноновой лампы вам понадобится несколько секунд, чтобы лампа прогрелась и достигла полной рабочей мощности.

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

Свое мнение и опыт использования ксенона оставляйте в комментарии – обсудим!

 

 

Источники: https://turboracing.ru/stati-auto/ksenon-chto-eto-takoe-i-printsip-rabotyi/, https://AutoTopik.ru/obuchenie/1021-chem-otlichaetsya-ksenon-ot-biksenona.html, https://www.asutpp.ru/ksenonovye-lampy.html,

Как работают ксеноновые лампы и лампы-вспышки

Как работают ксеноновые лампы и лампы-вспышки — Объясните это

Вы здесь: Домашняя страница > Электричество и электроника > Ксеноновые лампы

• Дом
• индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 23 апреля 2022 г.

У вас может быть только доля секунды, чтобы поймать жизненно важную фото, а если это слишком темно, чтобы видеть? Лампы-вспышки, наполненные газом под названием ксенон , являются отвечать. Нажмите кнопку на камере, подождите несколько секунд, пока вспышка для зарядки, нажмите кнопку спуска затвора, чтобы сделать снимок и — ТРЕК! — у вас вдруг появляется столько света, сколько вам нужно. Вы также найдете ксеноновые лампы для питания кинопроекторов, маяков и сверхъярких автомобильных фар. Что такое ксеноновые лампы и как они работают? Это примеры того, что мы называем дуговые лампы, и они работают совершенно иначе, чем обычные лампы. Давайте посмотрим поближе!

Фото: лампа маяка: требуется очень яркий свет, чтобы направить луч на много миль в море, даже с помощью мощной линзы Френеля (концентрические круги, которые вы можете видеть на заднем плане). Вот почему многие маяки питаются от сверхъярких ксеноновых ламп. Фото Гэри Николса предоставлено ВМС США. и Викисклад.

Содержание

1. Как работают дуговые лампы?
2. Кто изобрел дуговые лампы?
3. Какие существуют виды ксеноновых ламп?
4. Что такое ксенон?
5. Узнать больше

Как работают дуговые лампы?

Все лампы излучают свет, но не все работают одинаково.

Лампы накаливания (наши традиционные бытовые светильники) излучают свет, пропуская электричество через тонкую металлическую нить (проволоку), поэтому они сильно нагреваются и ярко горят. Люминесцентные лампы очень разные: они пропускают электричество через газ, чтобы получить невидимый ультрафиолетовый свет, который преобразуется в свет, который мы можем видеть (видимый свет), когда он проходит через белое внутреннее покрытие стеклянной трубки лампы, заставляя его ярко светиться (или флуоресцируют).

Как и неоновые лампы, ксеноновые лампы являются примерами дуговые лампы . Дуговая лампа немного похожа на маленькую вспышку молнии, происходящую под очень контролируемым Условия внутри стеклянной трубки наполненный газом под очень низким или очень высоким давлением (в зависимости от типа лампы). На двух концах трубки имеются металлические контакты, называемые электродами, подключенные к высоковольтному источнику питания.

Фото: Крепление ксеноновой импульсной лампы к поплавковому маркеру. Фото Джермейна М. Раллифорда предоставлено ВМС США.

Откуда исходит свет? При включении питания газ атомы внезапно оказываются под действием невероятной электрической силы и разделить на более мелкие части. Это называется ионизацией (или ионизацией газа). Осколки атомов (положительно заряженные ионов и отрицательно заряженные электроны) затем устремляются в в противоположных направлениях вдоль трубки, при этом электроны устремляются к положительному электроду, а ионы — в обратном направлении, образуя электрический ток. Заряженные ионы врезаются в нейтральные атомы и в электроды, испуская энергию в виде вспышки света, называемой дугой это эффективно преодолевает зазор между электродами, как молния. Это пример электрического разряда, поэтому лампы, освещающие это, также называют

газоразрядные лампы . Больше света производят сами электроды, которые при этом невероятно нагреваются и ярко горят. Типичны температуры выше 3000°C или 5400°F, поэтому электроды обычно изготавливаются из вольфрама, металла с самой высокой температурой плавления (приблизительно 3400°C или 6200°F).

Цвет света зависит от атомной структуры используемого газа (более подробно мы объясняем это в нашей статье о неоновых лампах). В неоновой лампе излучаемый свет красный; в ртутной лампе свет холоднее и голубее; в ксеноновой лампе это гораздо более белый свет, не сильно отличающийся от естественного дневного света (солнечного света). В ртутно-ксеноновых лампах ксенон и ртуть работают вместе, создавая более равномерный свет. спектр света в более широком диапазоне длин волн.

Художественное произведение: Как три разных типа дуговых ламп производят свет трех разных цветов (характеристик длин волн). Ртуть дает более голубой свет (более короткие волны) и немного невидимого ультрафиолета, в то время как ксенон дает более естественный и даже видимый свет (и совсем немного невидимого инфракрасного).

Как и следовало ожидать, ртутно-ксеноновые лампы дают компромисс, сбалансированный в более широком диапазоне длин волн.

Кто изобрел дуговые лампы?

Фото: Основная концепция дуговой лампы. Электрический разряд проходит между двумя угольными электродами, испуская свет.

Строго говоря, мы используем термин дуговая лампа для обозначения одного конкретного типа дуговая лампа с угольными электродами и воздухом между ними. До того, как Эдисон, Свон и их современники усовершенствовали лампы накаливания, такие дуговые лампы действительно были единственным типом наличие электрического света. Их изобрел в 1807 году (примерно за 70 лет до того, как Эдисон усовершенствовал свою лампу) британский химик Сэр Хамфри Дэви (1778–1829).

Дэви обнаружил, что может производить электрический свет, подключив два угольных электрода (немного похожих на карандаши) к высоковольтному источнику питания. Первоначально он держал электроды соприкасающимися друг с другом. Постепенно, раздвигая их, он обнаружил луч света в форме арки, перекрывающий промежутки между ними — отсюда и название «дуговых» ламп. Дуговые лампы были не очень практичны: им нужно было огромный электрический ток, чтобы заставить их работать, и высокая температура дуги быстро сожгли угольные электроды в воздух. «Огромный» электрический ток — это не преувеличение: Дэви пришлось использовать батарею с 2000 отдельными ячейками, чтобы создать дугу длиной 10 см (4 дюйма).

Современные лампы накаливания появились, когда дуговые лампы были улучшены двумя способами. Воздушный зазор заменили нить накала, поэтому можно было использовать более низкие напряжения и токи. Вся лампа также была запечатана внутри стеклянной колбы, наполненной благородным газа, чтобы предотвратить возгорание нити накала в кислороде воздуха. Благодаря этому лампа прослужила намного дольше.

Рекламные ссылки

Какие существуют виды ксеноновых ламп?

Ксеноновые лампы бывают двух совершенно разных типов: те, которые излучают постоянный свет, и те, которые мигают.

Ксеноновые импульсные лампы

Фото: Вот очень маленькая ксеноновая лампа-вспышка внутри цифрового камера. Черный и красный провода соединяют два электрода на противоположных концах лампы с большим электролитическим конденсатор (это черный цилиндр, который вы можете увидеть в левом верхнем углу фотографии). Объектив камеры — это черный кружок под вспышкой.

В ксеноновых фотовспышках свет представляет собой в буквальном смысле вспышку: он длится от микросекунда (одна миллионная секунды) до примерно одной двадцатой секунды (нет реальной необходимости в том, чтобы он длился дольше, так как это занимает столько времени, чтобы сделать снимок) и примерно в 10–100 раз ярче света обычной лампы накаливания. Один из способов получить такую ​​яркую вспышку — использовать источник питания очень высокого напряжения. но это обычно недоступно в таком маленьком и портативном устройстве, как камера. Вместо этого в камерах используется большой конденсатор (устройство для временного хранения электроэнергии).

Его работа состоит в том, чтобы создать заряд высокого напряжения, достаточно большой, чтобы вызвать разряд во вспышке, используя только хилые, низковольтные батарейки камеры. Это требует времени, поэтому вам часто приходится ждать несколько секунд, чтобы сделать снимок со вспышкой. Как только вспышка произошла, ксенон в трубке возвращается в исходное непроводящее состояние. Если вы хотите сделать еще одну фотографию со вспышкой, вам придется подождать, пока конденсатор снова зарядится, чтобы весь процесс можно было повторить.

Лампы-вспышки, которые работают таким образом, были изобретены в 1931 году американским инженером-электриком и фотографом Гарольдом Э. Эдгертоном (1903–1990), который в 1944 году получил патент США 2 358 796 на эту идею. В этом патенте он объяснил, как высокое напряжение :

«… вызывает ионизацию газа в лампе-вспышке, создание проводящего пути через вспышку лампа, позволяющая [конденсатору] разряжаться через это. Образовавшаяся высоковольтная искра срабатывания через лампу-вспышку получится очень яркая экспозиционная вспышка чрезвычайно короткого продолжительность. Время, прошедшее между закрытием кнопочный переключатель и вспышка света от лампы-вспышки очень краток. Поэтому можно производить эту очень яркую вспышку света в любой желаемый момент для фотографировать. Когда [конденсатор] полностью разрядится, лампа-вспышка гаснет, и цикл готов к повторению».

Как работала лампа-вспышка Гарольда Эдгертона

Для простоты я выбрал несколько ключевых компонентов изобретения Эдгертона, используя эту оригинальную иллюстрацию из одного из его патентов.

Изображение: из патента США 2,358,796: фотография со вспышкой, сделанная Гарольдом Эдгертоном, любезно предоставлена ​​Управлением по патентам и товарным знакам США.

Стеклянная лампа (красная, левая, 92) окружена полированным отражателем, чтобы сосредоточить свет на предмете, который вы фотографируете (серая, левая, 25). Он содержит ксеноновую лампу-вспышку (желтая, 18), активируемую электродами (зеленая, 9).4), отключается вакуумной лампой (фиолетовый, 1) и питается от конденсатора (синий, средний, 11), емкость которого, как предположил Эдгертон, может составлять около 28 мкФ, заряженного примерно до 2000 вольт.

Лампа-вспышка может питаться либо от традиционной розетки (бирюзовый, справа, 71), либо от переносного аккумулятора (темно-зеленый, внизу, 69). Они подаются на трансформатор (оранжевый, 45), который вырабатывает высокое напряжение, необходимое для зарядки конденсатора. Лампа может включаться автоматически с помощью затвора камеры (серый, слева, 66) или вручную с помощью кнопки справа (51).

Другие ксеноновые лампы

Другие виды ксеноновых ламп работают как неоновые лампы и производят меньшее количество света постоянно. Вместо прохождения огромное количество электроэнергии через газ очень коротко производить внезапная «дуга» света, они используют меньшие, более стабильные напряжения для производят постоянный разряд яркого света. Лампы для кинопроекторов и лампы-маяки работать таким образом.

Ксеноновые ксеноновые фары

Ксеноновые ксеноновые фары (разряд высокой интенсивности) используют относительно небольшие лампы с крошечным дуговым зазором между их электродами (всего 2 мм или 0,1 дюйма). Изобретен Philips в начале 1990-х, они утверждают, что «освещают дорогу на 50 процентов больше». излучают более белый и яркий свет, чем стандартные фары. Ксеноновые лампы также более эффективны, они производят больше света от лампы меньшей мощности. Поскольку они меньше, они дают дизайнерам больше гибкости при выборе стиля. передняя часть автомобиля более аэродинамична, что может привести к гораздо большей экономии топлива. Что касается недостатков, то они излучают некоторое количество ультрафиолетового света, и им нужны встроенные фильтры, чтобы это предотвратить. повреждение компонентов лампы. Как и люминесцентные лампы, газоразрядные лампы также нуждаются в устройстве называется балласт , компактная электронная схема, обеспечивающая высокий пуск напряжение для создания начальной дуги в лампе, затем регулирует ток до после этого поддерживайте постоянную яркость дуги.

К сожалению, яркие фары, которые хорошо подходят вам, могут не подойти другим водителям, если они вызывают ослепление и ослепление. Вот почему газоразрядные лампы разрешены не во всех странах/штатах. В некоторых странах они разрешены только в том случае, если они установлены правильно (например, как «оригинальное оборудование» производителя автомобиля), а не модернизированы (в качестве дополнительного комплекта), и если они «самовыравниваются» (что означает, что они автоматически регулируются для компенсации неровностей, поэтому они продолжают указывать на дорогу).

Изображение: Типичная ксеноновая HID-фара, созданная в начале 1990-х годов компанией General Electric. 1) Трубка из кварца или плавленого кварца; 2,3) Участки трубы с горловиной, изготовленные путем нагревания и поверхностного натяжения; 4,5) электроды вольфрамовые игольчатые; 6,7) Молибденовые вводы. Трубка содержит смесь ртути, галогенидов металлов и газообразного ксенона, а зазор между электродами составляет примерно 2–3 мм. Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США из патента США 5 121 034: Работа акустического резонанса ксенон-металлогалогенных ламп.

Что такое ксенон?

Вы слышали о неоне? Ксенон похож. Гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и др. радон – химические элементы из части Периодическая таблица, которую мы называем инертными газами (когда-то называемыми «инертными газами», потому что они не очень хорошо реагируют с другими элементами). Если вы вспомните школьную химию, благородные газы — это элементы вниз по крайней правой колонке.

Работа: Периодическая таблица химических элементов, показывающая положение ксенона. Обратите внимание, что справа он заканчивается благородными газами и приближается к нижней части группы 18. Это говорит вам о том, что атомы ксенона относительно тяжелы, поэтому газ ксенон тяжелее воздуха.

Как выглядит ксенон? У него нет ни цвета, ни вкуса, ни запаха, но он присутствует в окружающем нас воздухе в мельчайших количествах. количествах — примерно одна молекула ксенона на каждые 20 миллионов молекул других газов. ксенон атомы имеют атомный номер 54 (намного тяжелее, чем атомы кислорода или азота), поэтому газ ксенон примерно в 4,5 раза тяжелее воздуха: если вы ищете ксенон, ищите у земли! Ксенон — это газ на Земле, потому что он плавится примерно при -111 ° C (-168 ° F) и кипит при -107 ° C (-161 ° F).

Фото: «Хммм, а может ксенон не такой уж и малореактивный?» Это то, что химики Джон Мальм, Генри Селиг и Говард Клаассен из Аргоннской национальной лаборатории заключили в октябре 1962 года, когда они успешно произвели эти сверкающие квадратные кристаллы тетрафторида ксенона — первое когда-либо полученное простое искусственное соединение ксенона. Одна из любимых шуток Мальма заключалась в том, что химики вешали свои лабораторные халаты в тот день, когда кто-то обнаруживал твердое соединение благородного газа — именно то, чего добились он и его коллеги. Фото предоставлено Аргоннской национальной лабораторией, опубликовано на Викискладе.

Кто открыл ксенон?

Большинство благородных газов, в том числе и ксенон, были открыты шотландским химиком сэр Уильям Рамзи (1852–1916), получивший Нобелевскую премию по химии в 1904 году за свою работу. Согласно с Шведская королевская академия наук, присудившая премию:

«Открытие совершенно новой группы элементов, из которых ни один представитель не был известен с какой-либо достоверностью, является чем-то совершенно уникальным в истории химии, являясь по своей сути достижением в науке особого значения. Тем замечательнее это достижение, когда мы помним, что все эти элементы являются составными частями земной атмосферы и что, хотя они кажутся столь доступными для научных исследований, они так долго ставили в тупик проницательность выдающихся ученых…»

Цитата из презентационной речи профессора Дж. Э. Седерблома, президента Шведской королевской академии наук, 10 декабря 1904 г.

Фото: Экспериментальная ксеноновая разрядная трубка, которую использовал сэр Уильям Рамзи. Фото предоставлено Цифровыми коллекциями Национального института стандартов и технологий, Гейтерсберг, Мэриленд, 20899.

Узнать больше

• Ксенон: факты и цифры из электронной периодической таблицы Королевского химического общества.
• Xenon: видео-презентация Химической школы Ноттингемского университета, посвященная Нил Бартлетт, химик-новатор, показавший, что инертные газы более реакционноспособны, чем считалось возможным ранее.
• Блокнот сэра Уильяма Рамзи: как невинно выглядящий лабораторный блокнот помог изменить наш мир.

Подробнее

На этом сайте

• Люминесцентные лампы
• Лампы накаливания
• Легкий
• Светодиоды светоизлучающие (LED)
• Неоновые лампы

Книги

Для читателей постарше

• Галогены и благородные газы Моника Халка и Брайан Нордстрем. Infobase/Facts on File, 2010. 157-страничный обзор, подходящий для подростков и взрослых. Включает короткую (10-страничную) главу о криптоне и ксеноне.
• Химические достижения: человеческое лицо химических наук Мэри Эллен Боуден. Фонд химического наследия, 1997. Истории людей, стоявшие за великими химическими открытиями, включая работу Уильяма Рамзи по благородным газам.

Для младших читателей

• Благородные газы Адама Фурганга. Rosen Group, 2010. Простой 48-страничный справочник по гелию, неону, аргону, криптону, ксенону и радону для детей от 9 до 12 лет.
• Благородные газы, Йенс Томас. Benchmark Books, 2002. Более короткая книга, описывающая свойства инертных газов, способы их получения и способы их использования в освещении, медицине и других областях.

Статьи

• Гарольд Эдгертон: Человек, который заморозил время, Стивен Даулинг, BBC News, 23 июля 2014 г. Более пристальный взгляд на жизнь и влияние изобретателя фотографии со вспышкой.
• Laser Cinema, Coming Someday to a Theater Near You—Maybe by Моника Хегер, IEEE Spectrum, 1 октября 2008 г. Лазеры могли бы сделать кинопроекторы с ксеноновыми лампами устаревшими, если бы только их можно было сделать дешевле.
• Люминесцентные лампы становятся зелеными: BBC News, 29 января 1999 г. Как газ ксенон можно использовать для изготовления более экологически чистых люминесцентных ламп.

Патенты

• Патент США 5,884,104: Компактная фотовспышка Скотта Б. Чейза и Карла Ф. Лейдига, Eastman Kodak Co., 16 марта 1999 г. Типичная вспышка для современной фотокамеры.
• Патент США 5 121 034: Работа акустического резонанса ксенон-металлогалогенных ламп Гэри Р. Аллен и др., General Electric, 9 июня 1992 г. Ранний патент, касающийся HID в автомобильных фарах.
• Патент США 4,904,907: Схема балласта для металлогалогенной лампы Джозеф М. Эллисон и др., General Electric, 27, 19 февраля.90. Это тесно связанный патент, в котором исследуется конструкция балласта.
• Патент США 2 358 796: Фотография со вспышкой Гарольда Юджина Эдгертона, 26 сентября 1944 г. Оригинальный патент Эдгертона на вспышку.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подпишитесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените или оставьте отзыв на этой странице, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2021) Ксеноновые лампы и дуговые лампы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-xenon-lamps-work.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем веб-сайте…

• Связь
• Компьютеры
• Электричество и электроника
• Энергия
• Машиностроение
• Окружающая среда


• Гаджеты
• Домашняя жизнь
• Материалы
• Наука
• Инструменты и инструменты
• Транспорт

↑ Вернуться к началу

Как работают ксеноновые лампы и лампы-вспышки

Как работают ксеноновые лампы и лампы-вспышки — Объясните это

Вы здесь: Домашняя страница > Электричество и электроника > Ксеноновые лампы

• Дом
• индекс А-Я
• Случайная статья
• Хронология
• Учебное пособие
• О нас
• Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 23 апреля 2022 г.

У вас может быть всего доля секунды, чтобы поймать жизненно важную фото, а если это слишком темно, чтобы видеть? Лампы-вспышки, наполненные газом под названием ксенон , являются отвечать. Нажмите кнопку на камере, подождите несколько секунд, пока вспышка для зарядки, нажмите кнопку спуска затвора, чтобы сделать снимок и — ТРЕК! — у вас вдруг появляется столько света, сколько вам нужно. Вы также найдете ксеноновые лампы для питания кинопроекторов, маяков и сверхъярких автомобильных фар. Что такое ксеноновые лампы и как они работают? Это примеры того, что мы называем дуговые лампы, и они работают совершенно иначе, чем обычные лампы. Давайте посмотрим поближе!

Фото: лампа маяка: требуется очень яркий свет, чтобы направить луч на много миль в море, даже с помощью мощной линзы Френеля (концентрические круги, которые вы можете видеть на заднем плане). Вот почему многие маяки питаются от сверхъярких ксеноновых ламп. Фото Гэри Николса предоставлено ВМС США. и Викисклад.

Содержание

1. Как работают дуговые лампы?
2. Кто изобрел дуговые лампы?
3. Какие существуют виды ксеноновых ламп?
4. Что такое ксенон?
5. Узнать больше

Как работают дуговые лампы?

Все лампы излучают свет, но не все работают одинаково.

Лампы накаливания (наши традиционные бытовые светильники) излучают свет, пропуская электричество через тонкую металлическую нить (проволоку), поэтому они сильно нагреваются и ярко горят. Люминесцентные лампы очень разные: они пропускают электричество через газ, чтобы получить невидимый ультрафиолетовый свет, который преобразуется в свет, который мы можем видеть (видимый свет), когда он проходит через белое внутреннее покрытие стеклянной трубки лампы, заставляя его ярко светиться (или флуоресцируют).

Как и неоновые лампы, ксеноновые лампы являются примерами дуговые лампы . Дуговая лампа немного похожа на маленькую вспышку молнии, происходящую под очень контролируемым Условия внутри стеклянной трубки наполненный газом под очень низким или очень высоким давлением (в зависимости от типа лампы). На двух концах трубки имеются металлические контакты, называемые электродами, подключенные к высоковольтному источнику питания.

Фото: Крепление ксеноновой импульсной лампы к поплавковому маркеру. Фото Джермейна М. Раллифорда предоставлено ВМС США.

Откуда исходит свет? При включении питания газ атомы внезапно оказываются под действием невероятной электрической силы и разделить на более мелкие части. Это называется ионизацией (или ионизацией газа). Осколки атомов (положительно заряженные ионов и отрицательно заряженные электроны) затем устремляются в в противоположных направлениях вдоль трубки, при этом электроны устремляются к положительному электроду, а ионы — в обратном направлении, образуя электрический ток. Заряженные ионы врезаются в нейтральные атомы и в электроды, испуская энергию в виде вспышки света, называемой дугой это эффективно преодолевает зазор между электродами, как молния. Это пример электрического разряда, поэтому лампы, освещающие это, также называют газоразрядные лампы . Больше света производят сами электроды, которые при этом невероятно нагреваются и ярко горят. Типичны температуры выше 3000°C или 5400°F, поэтому электроды обычно изготавливаются из вольфрама, металла с самой высокой температурой плавления (приблизительно 3400°C или 6200°F).

Цвет света зависит от атомной структуры используемого газа (более подробно мы объясняем это в нашей статье о неоновых лампах). В неоновой лампе излучаемый свет красный; в ртутной лампе свет холоднее и голубее; в ксеноновой лампе это гораздо более белый свет, не сильно отличающийся от естественного дневного света (солнечного света). В ртутно-ксеноновых лампах ксенон и ртуть работают вместе, создавая более равномерный свет. спектр света в более широком диапазоне длин волн.

Художественное произведение: Как три разных типа дуговых ламп производят свет трех разных цветов (характеристик длин волн). Ртуть дает более голубой свет (более короткие волны) и немного невидимого ультрафиолета, в то время как ксенон дает более естественный и даже видимый свет (и совсем немного невидимого инфракрасного). Как и следовало ожидать, ртутно-ксеноновые лампы дают компромисс, сбалансированный в более широком диапазоне длин волн.

Кто изобрел дуговые лампы?

Фото: Основная концепция дуговой лампы. Электрический разряд проходит между двумя угольными электродами, испуская свет.

Строго говоря, мы используем термин дуговая лампа для обозначения одного конкретного типа дуговая лампа с угольными электродами и воздухом между ними. До того, как Эдисон, Свон и их современники усовершенствовали лампы накаливания, такие дуговые лампы действительно были единственным типом наличие электрического света. Их изобрел в 1807 году (примерно за 70 лет до того, как Эдисон усовершенствовал свою лампу) британский химик Сэр Хамфри Дэви (1778–1829).

Дэви обнаружил, что может производить электрический свет, подключив два угольных электрода (немного похожих на карандаши) к высоковольтному источнику питания. Первоначально он держал электроды соприкасающимися друг с другом. Постепенно, раздвигая их, он обнаружил луч света в форме арки, перекрывающий промежутки между ними — отсюда и название «дуговых» ламп. Дуговые лампы были не очень практичны: им нужно было огромный электрический ток, чтобы заставить их работать, и высокая температура дуги быстро сожгли угольные электроды в воздух. «Огромный» электрический ток — это не преувеличение: Дэви пришлось использовать батарею с 2000 отдельными ячейками, чтобы создать дугу длиной 10 см (4 дюйма).

Современные лампы накаливания появились, когда дуговые лампы были улучшены двумя способами. Воздушный зазор заменили нить накала, поэтому можно было использовать более низкие напряжения и токи. Вся лампа также была запечатана внутри стеклянной колбы, наполненной благородным газа, чтобы предотвратить возгорание нити накала в кислороде воздуха. Благодаря этому лампа прослужила намного дольше.

Рекламные ссылки

Какие существуют виды ксеноновых ламп?

Ксеноновые лампы бывают двух совершенно разных типов: те, которые излучают постоянный свет, и те, которые мигают.

Ксеноновые импульсные лампы

Фото: Вот очень маленькая ксеноновая лампа-вспышка внутри цифрового камера. Черный и красный провода соединяют два электрода на противоположных концах лампы с большим электролитическим конденсатор (это черный цилиндр, который вы можете увидеть в левом верхнем углу фотографии). Объектив камеры — это черный кружок под вспышкой.

В ксеноновых фотовспышках свет представляет собой в буквальном смысле вспышку: он длится от микросекунда (одна миллионная секунды) до примерно одной двадцатой секунды (нет реальной необходимости в том, чтобы он длился дольше, так как это занимает столько времени, чтобы сделать снимок) и примерно в 10–100 раз ярче света обычной лампы накаливания. Один из способов получить такую ​​яркую вспышку — использовать источник питания очень высокого напряжения. но это обычно недоступно в таком маленьком и портативном устройстве, как камера. Вместо этого в камерах используется большой конденсатор (устройство для временного хранения электроэнергии). Его работа состоит в том, чтобы создать заряд высокого напряжения, достаточно большой, чтобы вызвать разряд во вспышке, используя только хилые, низковольтные батарейки камеры. Это требует времени, поэтому вам часто приходится ждать несколько секунд, чтобы сделать снимок со вспышкой. Как только вспышка произошла, ксенон в трубке возвращается в исходное непроводящее состояние. Если вы хотите сделать еще одну фотографию со вспышкой, вам придется подождать, пока конденсатор снова зарядится, чтобы весь процесс можно было повторить.

Лампы-вспышки, которые работают таким образом, были изобретены в 1931 году американским инженером-электриком и фотографом Гарольдом Э. Эдгертоном (1903–1990), который в 1944 году получил патент США 2 358 796 на эту идею. В этом патенте он объяснил, как высокое напряжение :

«… вызывает ионизацию газа в лампе-вспышке, создание проводящего пути через вспышку лампа, позволяющая [конденсатору] разряжаться через это. Образовавшаяся высоковольтная искра срабатывания через лампу-вспышку получится очень яркая экспозиционная вспышка чрезвычайно короткого продолжительность. Время, прошедшее между закрытием кнопочный переключатель и вспышка света от лампы-вспышки очень краток. Поэтому можно производить эту очень яркую вспышку света в любой желаемый момент для фотографировать. Когда [конденсатор] полностью разрядится, лампа-вспышка гаснет, и цикл готов к повторению».

Как работала лампа-вспышка Гарольда Эдгертона

Для простоты я выбрал несколько ключевых компонентов изобретения Эдгертона, используя эту оригинальную иллюстрацию из одного из его патентов.

Изображение: из патента США 2,358,796: фотография со вспышкой, сделанная Гарольдом Эдгертоном, любезно предоставлена ​​Управлением по патентам и товарным знакам США.

Стеклянная лампа (красная, левая, 92) окружена полированным отражателем, чтобы сосредоточить свет на предмете, который вы фотографируете (серая, левая, 25). Он содержит ксеноновую лампу-вспышку (желтая, 18), активируемую электродами (зеленая, 9).4), отключается вакуумной лампой (фиолетовый, 1) и питается от конденсатора (синий, средний, 11), емкость которого, как предположил Эдгертон, может составлять около 28 мкФ, заряженного примерно до 2000 вольт. Лампа-вспышка может питаться либо от традиционной розетки (бирюзовый, справа, 71), либо от переносного аккумулятора (темно-зеленый, внизу, 69). Они подаются на трансформатор (оранжевый, 45), который вырабатывает высокое напряжение, необходимое для зарядки конденсатора. Лампа может включаться автоматически с помощью затвора камеры (серый, слева, 66) или вручную с помощью кнопки справа (51).

Другие ксеноновые лампы

Другие виды ксеноновых ламп работают как неоновые лампы и производят меньшее количество света постоянно. Вместо прохождения огромное количество электроэнергии через газ очень коротко производить внезапная «дуга» света, они используют меньшие, более стабильные напряжения для производят постоянный разряд яркого света. Лампы для кинопроекторов и лампы-маяки работать таким образом.

Ксеноновые ксеноновые фары

Ксеноновые ксеноновые фары (разряд высокой интенсивности) используют относительно небольшие лампы с крошечным дуговым зазором между их электродами (всего 2 мм или 0,1 дюйма). Изобретен Philips в начале 1990-х, они утверждают, что «освещают дорогу на 50 процентов больше». излучают более белый и яркий свет, чем стандартные фары. Ксеноновые лампы также более эффективны, они производят больше света от лампы меньшей мощности. Поскольку они меньше, они дают дизайнерам больше гибкости при выборе стиля. передняя часть автомобиля более аэродинамична, что может привести к гораздо большей экономии топлива. Что касается недостатков, то они излучают некоторое количество ультрафиолетового света, и им нужны встроенные фильтры, чтобы это предотвратить. повреждение компонентов лампы. Как и люминесцентные лампы, газоразрядные лампы также нуждаются в устройстве называется балласт , компактная электронная схема, обеспечивающая высокий пуск напряжение для создания начальной дуги в лампе, затем регулирует ток до после этого поддерживайте постоянную яркость дуги.

К сожалению, яркие фары, которые хорошо подходят вам, могут не подойти другим водителям, если они вызывают ослепление и ослепление. Вот почему газоразрядные лампы разрешены не во всех странах/штатах. В некоторых странах они разрешены только в том случае, если они установлены правильно (например, как «оригинальное оборудование» производителя автомобиля), а не модернизированы (в качестве дополнительного комплекта), и если они «самовыравниваются» (что означает, что они автоматически регулируются для компенсации неровностей, поэтому они продолжают указывать на дорогу).

Изображение: Типичная ксеноновая HID-фара, созданная в начале 1990-х годов компанией General Electric. 1) Трубка из кварца или плавленого кварца; 2,3) Участки трубы с горловиной, изготовленные путем нагревания и поверхностного натяжения; 4,5) электроды вольфрамовые игольчатые; 6,7) Молибденовые вводы. Трубка содержит смесь ртути, галогенидов металлов и газообразного ксенона, а зазор между электродами составляет примерно 2–3 мм. Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США из патента США 5 121 034: Работа акустического резонанса ксенон-металлогалогенных ламп.

Что такое ксенон?

Вы слышали о неоне? Ксенон похож. Гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и др. радон – химические элементы из части Периодическая таблица, которую мы называем инертными газами (когда-то называемыми «инертными газами», потому что они не очень хорошо реагируют с другими элементами). Если вы вспомните школьную химию, благородные газы — это элементы вниз по крайней правой колонке.

Работа: Периодическая таблица химических элементов, показывающая положение ксенона. Обратите внимание, что справа он заканчивается благородными газами и приближается к нижней части группы 18. Это говорит вам о том, что атомы ксенона относительно тяжелы, поэтому газ ксенон тяжелее воздуха.

Как выглядит ксенон? У него нет ни цвета, ни вкуса, ни запаха, но он присутствует в окружающем нас воздухе в мельчайших количествах. количествах — примерно одна молекула ксенона на каждые 20 миллионов молекул других газов. ксенон атомы имеют атомный номер 54 (намного тяжелее, чем атомы кислорода или азота), поэтому газ ксенон примерно в 4,5 раза тяжелее воздуха: если вы ищете ксенон, ищите у земли! Ксенон — это газ на Земле, потому что он плавится примерно при -111 ° C (-168 ° F) и кипит при -107 ° C (-161 ° F).

Фото: «Хммм, а может ксенон не такой уж и малореактивный?» Это то, что химики Джон Мальм, Генри Селиг и Говард Клаассен из Аргоннской национальной лаборатории заключили в октябре 1962 года, когда они успешно произвели эти сверкающие квадратные кристаллы тетрафторида ксенона — первое когда-либо полученное простое искусственное соединение ксенона. Одна из любимых шуток Мальма заключалась в том, что химики вешали свои лабораторные халаты в тот день, когда кто-то обнаруживал твердое соединение благородного газа — именно то, чего добились он и его коллеги. Фото предоставлено Аргоннской национальной лабораторией, опубликовано на Викискладе.

Кто открыл ксенон?

Большинство благородных газов, в том числе и ксенон, были открыты шотландским химиком сэр Уильям Рамзи (1852–1916), получивший Нобелевскую премию по химии в 1904 году за свою работу. Согласно с Шведская королевская академия наук, присудившая премию:

«Открытие совершенно новой группы элементов, из которых ни один представитель не был известен с какой-либо достоверностью, является чем-то совершенно уникальным в истории химии, являясь по своей сути достижением в науке особого значения. Тем замечательнее это достижение, когда мы помним, что все эти элементы являются составными частями земной атмосферы и что, хотя они кажутся столь доступными для научных исследований, они так долго ставили в тупик проницательность выдающихся ученых…»

Цитата из презентационной речи профессора Дж. Э. Седерблома, президента Шведской королевской академии наук, 10 декабря 1904 г.

Фото: Экспериментальная ксеноновая разрядная трубка, которую использовал сэр Уильям Рамзи. Фото предоставлено Цифровыми коллекциями Национального института стандартов и технологий, Гейтерсберг, Мэриленд, 20899.

Узнать больше

• Ксенон: факты и цифры из электронной периодической таблицы Королевского химического общества.
• Xenon: видео-презентация Химической школы Ноттингемского университета, посвященная Нил Бартлетт, химик-новатор, показавший, что инертные газы более реакционноспособны, чем считалось возможным ранее.
• Блокнот сэра Уильяма Рамзи: как невинно выглядящий лабораторный блокнот помог изменить наш мир.

Подробнее

На этом сайте

• Люминесцентные лампы
• Лампы накаливания
• Легкий
• Светодиоды светоизлучающие (LED)
• Неоновые лампы

Книги

Для читателей постарше

• Галогены и благородные газы Моника Халка и Брайан Нордстрем. Infobase/Facts on File, 2010. 157-страничный обзор, подходящий для подростков и взрослых. Включает короткую (10-страничную) главу о криптоне и ксеноне.
• Химические достижения: человеческое лицо химических наук Мэри Эллен Боуден. Фонд химического наследия, 1997. Истории людей, стоявшие за великими химическими открытиями, включая работу Уильяма Рамзи по благородным газам.

Для младших читателей

• Благородные газы Адама Фурганга. Rosen Group, 2010. Простой 48-страничный справочник по гелию, неону, аргону, криптону, ксенону и радону для детей от 9 до 12 лет.
• Благородные газы, Йенс Томас. Benchmark Books, 2002. Более короткая книга, описывающая свойства инертных газов, способы их получения и способы их использования в освещении, медицине и других областях.

Статьи

• Гарольд Эдгертон: Человек, который заморозил время, Стивен Даулинг, BBC News, 23 июля 2014 г. Более пристальный взгляд на жизнь и влияние изобретателя фотографии со вспышкой.
• Laser Cinema, Coming Someday to a Theater Near You—Maybe by Моника Хегер, IEEE Spectrum, 1 октября 2008 г. Лазеры могли бы сделать кинопроекторы с ксеноновыми лампами устаревшими, если бы только их можно было сделать дешевле.
• Люминесцентные лампы становятся зелеными: BBC News, 29 января 1999 г. Как газ ксенон можно использовать для изготовления более экологически чистых люминесцентных ламп.

Патенты

• Патент США 5,884,104: Компактная фотовспышка Скотта Б. Чейза и Карла Ф. Лейдига, Eastman Kodak Co., 16 марта 1999 г. Типичная вспышка для современной фотокамеры.
• Патент США 5 121 034: Работа акустического резонанса ксенон-металлогалогенных ламп Гэри Р. Аллен и др., General Electric, 9 июня 1992 г. Ранний патент, касающийся HID в автомобильных фарах.
• Патент США 4,904,907: Схема балласта для металлогалогенной лампы Джозеф М. Эллисон и др., General Electric, 27, 19 февраля.90. Это тесно связанный патент, в котором исследуется конструкция балласта.
• Патент США 2 358 796: Фотография со вспышкой Гарольда Юджина Эдгертона, 26 сентября 1944 г. Оригинальный патент Эдгертона на вспышку.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2021. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.