球形氙灯

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。

是一种在管状石英泡壳内充有适量高纯度氙气、二端封有极距大于 100mm的钍钨、钡钨或铈钨电极的氙灯。1963年，中国电光源专家蔡祖泉试制成功长弧氙灯。长弧氙灯有自然冷却和水冷两种。自然冷却氙灯一般充 (2.66~26.6)×10^2Pa的氙气，水冷氙灯充(1.33~5.32)×10^4Pa的氙气，色温为5500~6000°K，功率可从10^2~2×10^6KW，发光效率为24~37lm/W。水冷式长弧氙灯的发光效率可达60lm/W,一般寿命达3000h。长弧氙灯的功率可以做得很大,伏安特性具有正阻特性,所以只需安装启动装置，其规格有带镇流器的和不带镇流器的两种。

长弧氙灯的辐射光谱与日光接近，适于大面积照明，也可用作电影摄影、彩色照相制版、复印等方面的光源;同时，在棉织物的颜色检验、药物和塑料老化试验、植物栽培、光化反应等方面，也可作模拟日光和人工老化光源。此外，大功率长弧氙灯还可作为连续激光光源。

80年代由于出现了光色好、光效更高的光源，长弧氙灯作为照明光源已基本上被取代。

短弧氙灯又称球形氙灯，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、火车车头以及模拟日光等方面。

是利用贮存的电能或化学能，在极短时间内发生高强度闪光的氙灯。19世纪中叶，F.塔尔博特首次应用火花隙放电作为高速摄影的曝光光源，这是最早的人造脉冲光源。以后出现了惰性气体脉冲放电光源，才使脉冲光源真正进入实用阶段。1935~1945年，一系列脉冲光源在商业市场出现。50年代，脉冲光源进入工业领域。脉冲氙灯一般由密封在玻璃或石英玻璃体内的两个电极组成,壳体中充以氙等惰性气体。脉冲光源的闪光持续是指1/3峰值光强所对应的时间间隔,称为脉冲宽度。它主要由光源的结构和点灯电路决定。现有脉冲光源的脉冲宽度一般为10^-9~10^-2s,瞬时亮度可达10^10cd/m2，是除激光外亮度最高的人造光源，它的瞬时光通量可达10^9lm，闪光重复频率为1~10^6次/分,工作寿命达10^6次以上，发光效率为40lm/W。 脉冲光源有以下5种:①各种管状脉冲氙灯。峰值闪光能量可从用于医学和照明摄影的几个焦到用于弹道空中观察和激光光源的上百万焦。除管状外还有U形、螺旋形和圆盘形等多种形状。②频闪观察仪用脉冲氙灯。频率几千赫，功率几万瓦。③信号脉冲光源。频率1~3Hz，功率10~500W，寿命达10^6次。④光化学反应和电子仪器用微秒脉冲光源。⑤计算机或其他自动装置用的频闪指示仪。频率102Hz，功率数瓦。