Принцип работы ксенона в 2020 году

Всё больше автолюбителей выбирают для своего транспортного средства ксеноновое освещение. Ксенон устанавливается не только на дорогих автомобилях, но и на бюджетном транспорте.

Это обусловлено отличными показателями эффективности и работоспособности ксенонового освещения.

Что это такое

Ксеноновая лампа считается газоразрядной и представляет собой колбу, наполненную различными инертными газами, один из которых носит название ксенон. Отсюда название лампы.

Такая лампочка не имеет спирали накаливания, она заменена двумя электродами, которые при подаче электроэнергии создают электрическую дугу. Эта дуга и создаёт освещение, выдаваемое лампочкой.

Сама ксеноновая лампа имеет форму эллипса. Кроме инертных газов в колбе присутствуют соли металлов.

Смесь из газа и металла находится под давлением, которое вкупе с подаваемым током создаёт освещение более мощное и хороший поток света, чем, допустим, это делают галогенные лампы.

Основное достоинство газоразрядной лампочки следующие:

• её мощность, по сравнению с другими элементами освещения. Например, мощность ксеноновой лампы в три раза превышает идентичный показатель галогенной лампочки. В связи с этим, ксеноновое освещение позволяет водителю определить имеющееся препятствие довольно раньше и своевременно предотвратить возможное дорожно-транспортное происшествие;
• цвет ксенона максимально приближен к дневному свету, поэтому исключена переутомляемость зрения даже при езде в тёмное время суток в течение нескольких часов;
• экономичное потреблении электроэнергии. По сравнению с галогеном, ксенон потребляет в два раза меньше энергии. При этом производится довольно минимальное нагревание оптики, что продлевает её срок эксплуатации.

Кроме достоинств, как и любое освещение, ксенон имеет свои недостатки:
Самым основным минусом считается повышение опасности ослепления водителей встречных автомобилей.

Сопутствовать этому может нелегальная и неправильная установка ксенона и отсутствие регулировки.

Получается, если все сделать правильно, легально, установить необходимую оптику, то проблем с освещением и неудобством других участников движения можно избежать.

Для примера можно взять водителя загруженного транспортного средства, который передвигается по неровному участку дороги.

При наезде на очередную кочку производится направление светового потока кверху, что приводит не к освещению дороги, а к ослеплению водителей встречки.

Здесь поможет корректор световых лучей, без которого использование ксенона запрещено.

Как используется в фарах автомобиля

Для ксенона используются специальные фары, рефлекторы и линзы, чтобы мощное освещение распределялось правильно и не слепило встречные автомобили.

Кроме того, оптика ксенонового освещения, которая была установлена на автомобиль заводом — производителем оснащена омывателем фар и корректором угла. Это также снижает дискомфорт для иных участников дорожного движения.

Динамический корректор считается наиболее дорогой деталью оптики, но без него при использовании ксенона не обойтись. Омыватель нужен для исключения рассеивания освещения или отдельных потоков света через грязное стекло.

При установке ксенона на автомобили бывшие в эксплуатации, его регулируют посредством стационарного регулятора фар.

Так как в лампочке отсутствуют нити накаливания, на начальном этапе разработки оптики и ксенона поднимался вопрос об одновременном использовании лампы для ближнего и дальнего освещения.

Изначально ксенон можно было устанавливать при наличии в автомобиле четырёх рефлекторов. На сегодняшний момент эта проблема решена производством различных конструкций биксенона.

Стоит понимать, что биксенон будет немного дороже, чем простой ксенон:

1. Первый вид биксенона представляет собой совмещение двух колб в один цоколь.
2. Второй имеет специальную шторку, которая частично закрывает рефлектор.
3. В третьем используется привод, который передвигает лампочку по горизонтали, обеспечивая дальний свет или ближний свет .

Устройство и принцип работы ксенона

Если говорить про штатные лампы, то они имеют конструкцию трубки, которая хорошо запаяна и состоит из прочнейшего стекла или же кварца с отличными показателями надёжности.

Эта трубка содержит смесь инертных газов, которые находятся под давлением. Большую часть из этих газов составляет газ ксенон.

Стеклянная или кварцевая колба имеет внутри себя два электрода, которые обеспечивают прохождение электрического тока, посредством чего образуется соответствующая дуга. Она как раз и служит розжигом имеющегося внутри колбы газа.

Для активации газа нужна энергия, которая преобразуется в высоковольтные импульсы.

Импульс создаётся за счёт специального оборудования, устанавливаемого вкупе с лампочками — блок розжига. Этот аппарат выполняет функции трансформатора.

Корпус лампочки (трубка) может иметь разную форму, в которую впаяли электроды.

Электроды расположены друг напротив друга, по обеим сторонам колбы. Между двумя электродами образуется электрическая дуга, посредством подачи тока, имеющего разряд в пределах 23- 30 тысяч вольт.

Помимо этих двух электродов, образующих дугу, колба имеет ещё один электрод. Он представляет собой металлическую дорожку, проходящую по вертикали вдоль трубки. Он нужен для того, чтобы произошёл процесс ионизации инертных газов и был запущен разряд.

Принцип работы ксеноновой лампы можно разделить на несколько этапов:

• на первом этапе производится подача тока, а точнее, импульса мощностью 23-30 тысяч вольт. Этот импульс поступает в лампочку и образуется посредством блока розжига;
• второй этап включает в себя активизацию электрической дуги;
• третий этап заключается в ионизации газа и пропуска тока, имеющего большое напряжение, посредством чего создаётся вспышка, имеющая белый оттенок. Без этого процесса не произойдёт сокращение сопротивления газов, находящихся внутри стеклянной трубки;
  

  Процесс ионизации считается запущенным после получения высоковольтного импульса, который создаёт блок. Вследствие этого происходит активизация электродов и выпуск ионов.

• четвёртый этап обусловлен прохождением тока по газу, который содержится в лампочке и возбуждением атомов ксенона;
• на пятом этапе происходит процесс принуждения прохождения электронов на орбиту, имеющую более высокие характеристики энергии. Провокация этого действия происходит со стороны активизированных атомов ксенона;
• шестой и заключительный этап подразумевает возвращение электронов к первоначальной орбите, образуя при этом энергию. Это процесс провоцирует обеспечение выдачи насыщенного и непрерывного освещения;

Яркость освещения обусловлена высоким давлением инертных газов, находящихся в трубке лампочки. В зависимости от того, каких размеров колба лампы, таким и будет степень давления.

Схема

Схема работы следующая:

1. В самом начале работает блок розжига, который активизирует всю работу ксенонового оборудования.
2. Старт работы освещения состоит в преобразовании блоком напряжения из 12 в 25 тысяч вольт. Этого достаточно для моментального образования электрической дуги, которая произведёт розжиг ксенона, находящегося в колбе.
3. Активизация лампы происходит за считаные секунды, причём стремительно достигается и максимальная отметка яркости.
4. Для того чтобы не произошло потухание лампы при прекращении подачи тока, блок обеспечивает производство тока, который должен поддерживать стабильную и беспрерывную работу ксеноновой лампочки.

Как работает блок розжига

Блок розжига должен обладать высококачественными и надёжными характеристиками. Ведь от него зависит обеспечение и контроль работы всего ксенонового оборудования, установленного в транспортном средстве.

При произошедшем скачке напряжения, коротком замыкании, обрывании проводов и других ситуаций, связанных с напряжением, происходит прекращение подачи тока в лампочку и отключение всей системы ксенонового освещения.

Даже если неправильно установить ксенон (переполюсовка), блок розжига не сможет начать свою работу. Получается, что блок выполняет функции не только розжига лампочки, но и безопасности при использовании ксеноновой системы.

Для того чтобы выбрать блок розжига, стоит обратить внимание на его размер. Они бывают стандартными и компактными.

От размера будут зависеть некоторые характеристики, в том числе и конструктивная особенность транспортного средства, в которое подразумевается установка ксенона.

Блок розжига производит непосредственный розжиг лампы, поддержание освещения (тлеющий разряд), контроль и безопасность ксеноновой системы.

Каждый блок розжига имеет свою рабочую схему, в зависимости от производителя, который предусматривает свой метод по разработке таких аппаратов. Процесс работы блока определён начальной схемой, предоставленной производителем.

Если говорить про классическую схему блока розжига, то в этом случае задействован разрядник. Подача напряжения происходит с низковольтной на высоковольтную часть.

После первоначальной подачи напряжения производится систематический сбор напряжения. Накопление подразделяется на циклы, в промежутках которых происходит возникновение напряжения, используемого для пробивания разрядника.

В зависимости от модели блока розжига, задействовано определённое количество таких циклов.

При наступлении разряжения, происходит перенаправление в лампочку. Это действие и вызывает свечение ксенона.

Какие могут возникнуть неисправности

Неисправности ксенона зачастую связаны с проблемами работы блока розжига. Нарушение освещения довольно зачастую нервирует водителей, производящих эксплуатацию транспортного средства в темное время суток и плохую погоду.

Причём проблема может состоять не только из нарушения яркости и оттенков цвета, но и в полной потере освещения.

Ксеноновое оборудование может выйти из строя:

• при нарушении герметичности. При попадании влаги в блок розжига, он может прийти в негодность. Это касается не только воды, но и попадания грязи и пыли. Определение негерметичности происходит посредством разбора блока розжига, но при этом существует вероятность, что придётся покупать новый прибор взамен испорченному;
  

  Только тщательный осмотр сможет определить причину поломки. При нарушении герметичности обычно наблюдается мигание фары, полное отсутствие освещения или создание неравномерного свечения.

• при следах ржавчины и коррозии. При повреждении ржавчиной спаек, наблюдается их отхождение с положенных мест. А также допускается выпадение припаянных деталей. Причиной возникновения ржавчины и коррозии является попадание влаги или некачественный блок розжига;
• при повреждении деталей микросхемы (транзистор, обмотка трансформатора, умножитель).

Для того чтобы понять, какая деталь в микросхеме пришла в негодность, следует отделить микросхему от корпуса блока розжига. Это можно сделать и самостоятельно, не прибегая к услугам специалиста.

Главным помощником в этом деле будет осциллограф, который определит поломку без труда.

В случае когда пришёл в негодность контролёр, починка блока практически невозможна. В других случаях есть возможность отремонтировать аппарат и привести его в рабочее состояние.

Срок службы лампы

Период работы ксеноновой лампы считается наиболее большим, в отличие от других средств освещения. Если сравнивать ксенон с галогеном, то срок службы будет в три — пять раз больше.

Долговечность ксеноновых лампочек обусловлена тем, что они не имеют спирали, которая может прийти в негодность при вибрации на дорогах.

Срок службы ксенона составляет в среднем 3 тысячи часов. Получается, что при использовании автомобиля по 2 часа ежедневно, ксеноновая лампочка прослужит около четырёх лет.

Это — основные принципы работы ксеноновых лампочек.

Видео: Как работает КСЕНОН (его лампа) Также разберем работу блока розжига. Просто о сложном

Внимание!

• В связи с частыми изменениями в законодательстве информация порой устаревает быстрее, чем мы успеваем ее обновлять на сайте.
• Все случаи очень индивидуальны и зависят от множества факторов. Базовая информация не гарантирует решение именно Ваших проблем.

Поэтому для вас круглосуточно работают БЕСПЛАТНЫЕ эксперты-консультанты!

1. Задайте вопрос через форму (внизу), либо через онлайн-чат
2. Позвоните на горячую линию:

ЗАЯВКИ И ЗВОНКИ ПРИНИМАЮТСЯ КРУГЛОСУТОЧНО и БЕЗ ВЫХОДНЫХ ДНЕЙ.

принцип действия, свойства, область применения.

Ксеноновая лампа представляет собой кварцевую колбу, центральная часть которой имеет шаровую или эллипсоидную форму. В колбу впаяны два вольфрамовых электрода. Внутренний объем колбы заполнен инертным газом — ксеноном — под давлением 6—8 кгс/см2. Принцип работы ксеноновой лампы основан на свечении атомов ксенона в межэлектродном промежутке под действием приложенного электрического напряжения. Во время работы лампы давление газов внутри колбы повышается до 20—30 кгс/см2, благодаря чему спектральный состав излучаемого светового потока приближается к спектру дневного света. Яркость разряда в межэлектродном промежутке значительно превышает яркость нити лампы накаливания и составляет 200-1000 Мкд/м2.

Ксеноновые лампы могут работать как на постоянном, так и на переменном токе. В настоящее время в кинопроекционной аппаратуре применяются только лампы постоянного тока.

Ранее, в большинстве случаев ксеноновая лампа (рис. 19) работала в вертикальном положении (на данный момент широко применяются горизонтальные лампы), причем анод 2 располагается сверху. Анод имеет больший диаметр, чем катод 3, и делается более массивным, так как на нем выделяется значительно большая мощность и нагревается он сильнее.

Чтобы уменьшить нагрев колбы 1, особенно ее участков, расположенных вблизи анода, требуется интенсивное охлаждение — воздушное, а у мощных ламп (5 и 10 кВт) — водяное.

Разряд ксеноновой лампы имеет форму усеченного конуса, вытянутого по вертикали. Яркость по площади разряда распределяется неравномерно (рис. 20). По мере приближения к катоду она возрастает. Наибольшую яркость имеет зона разряда, расположенная в непосредственной близости к катоду (катодное пятно).

Для зажигания лампы требуется высокое напряжение 20— 30 кВ. На рис. 21 показана упрощенная электрическая, схема зажигания ксеноновой лампы. При замыкании контактов 1 сетевое напряжение 220 В подается на первичную обмотку повышающего трансформатора 2. Напряжение порядка 5 кВ, снимаемое со вторичной обмотки, подается к обкладкам конденсатора 3. Когда напряжение на обкладках конденсатора достигает определенной величины, происходит пробой воздушного промежутка разрядника 4; конденсатор разряжается на часть обмотки импульсного автотрансформатора 5. В контуре, образованном этим участком обмотки, разрядником и конденсатором, возникают высокочастотные колебания. При этом со всей обмотки импульсного автотрансформатора снимается напряжение порядка 20— 30 кВ. Под действием этого напряжения, приложенного к электродам ксеноновой лампы 6, через блокировочный конденсатор 7 происходит пробой межэлектродного промежутка, ионизация газа и возникает дуговой разряд, постепенно переходящий в газовый; лампа зажигается. После этого контакты 1 размыкаются; разряд поддерживается низким рабочим напряжением 20—30 В, подаваемым к лампе от электропитающего устройства.

Промышленность выпускает ксеноновые лампы мощностью от 500 до 10000 Вт. Лампы мощностью до 4000 Вт требуют воздушного охлаждения, а мощностью свыше 4000 Вт — воздушного и водяного охлаждения. Отечественные лампы с воздушным охлаждением имеют шифр ДКсШ (шаровые) или ДКсЭл — эллипсоидные, а с водяным охлаждением имеют шифр ДКсШРБ. Кроме буквенного обозначения в шифр лампы входит число, показывающее ее мощность в ваттах.

Ксеноновые лампы обладают хорошими характеристиками — высокой яркостью и световой отдачей, большим сроком службы и хорошей спектральной характеристикой излучения, благодаря этому они применяются во всей современной стационарной кинопроекционной аппаратуре.

Однако ксеноновые лампы имеют и некоторые недостатки. Так, вследствие большого давления ксенона внутри колбы возникает опасность ее разрыва. Поэтому при эксплуатации ламп следует соблюдать меры предосторожности: транспортировать, хранить и устанавливать лампу в кинопроекторе, не вынимая ее из специального защитного кожуха, защищать лицо щитком из оргстекла при установке лампы или при открывании фонаря кинопроектора.

При горении лампы кварцевая колба пропускает ультрафиолетовое излучение, выделяемое разрядом, что приводит к ионизации воздуха и образованию озона и окислов азота, которые при достаточно большой концентрации и длительном воздействии вредны для человека. Поэтому фонари кинопроекторов с ксеноновыми лампами требуют принудительной вытяжки для удаления образующихся газов.

Сложная система зажигания и необходимость принудительной вентиляции затрудняют применение ксеноновых ламп в передвижной кинопроекционной аппаратуре.

В настоящее время широко применяются ксеноновые лампы с горизонтальным расположением электродов, что позволяет использовать ее в сочетании с глубокими отражателями и обеспечивать существенное увеличение светового потока осветительно-проекционной системы. В большей своей массе эти лампы являются «безозонными» и не выделяют вредных газов.

принцип работы, преимущества и недостатки

Ксеноновые лампы
пользуются наибольшей популярностью, так как они отличаются низкой
энергозатратностью и высоким уровнем освещения. Их применение обусловлено
особенностями принципов работы, что влияет на существующие преимущества и
недостатки.

Содержание статьи

Принцип работы ксеноновых ламп

Ксеноновые
лампы являются источником искусственного света. Они состоят из нескольких
элементов, которые включают в себя кварцевый или обычный шар, спираль и
трубчатую колбу, к которой крепятся вольфрамовые электроды. Вакуум лампы
заполняют ксеноном, который отвечает за создание светового потока. Выделяют
такие виды ксеноновых ламп: с короткой дугой, с длинной дугой и вспышки.

Автомобили
имеют низковольтные системы, которые не могут справиться с работой ламп такого
типа. Именно поэтому дополнительно устанавливают модифицированные балласты. Они
обеспечивают передачу мощного импульса, который направлен на электроды.

Лампы
включаются буквально за несколько миллисекунд или за 5 секунд, что позволяет
быстро привести фары в рабочее состояние. Световой поток формируется в области
катода. Специальный рефлектор позволяет рассеивать свет, что помогает
настраивать мощность и обеспечивает безопасное вождение.

Преимущества и недостатки ксеноновых ламп

Среди плюсов их
использования можно выделить следующие моменты:

• долговечность, что позволяет
  сэкономить денежные средства;
• отсутствие нагревания стекла, что снижает
  появление трещин из-за резкой смены температурного режима;
• снижение загрязнений;
• комфортность в использовании;
• простота в установке;
• повышенный уровень безопасности при
  вождении.

Минусы
ксеноновых ламп:

• высокая стоимость;
• при перегорании одной из частей
  нужно менять все;
• при частом переключении происходит
  их быстрое изнашивание;
• покупка дополнительных деталей;
• ослепление водителей при неправильной
  установке.

Во время работы
внутри колбы может создаваться высокое давление. Проблема в том, что если есть
даже небольшие трещины или повреждения, то это может привезти к разрыву. Также
внутри лампы содержится ртуть, что является очень опасным моментом как для
водителей, так и для окружающих.

Устройство ксеноновых ламп

За последние годы получают все более широкое рас­пространение газоразрядные лампы сверхвысокого дав­ления, в которых используются не пары металлов, а тя­желые газы, в частности ксенон. Применение ксенона вносит существенные изменения в характеристики этих ламп. Период разгорания в ксеноновых лампах практи­чески отсутствует, так как плотность газа в лампе не зависит от температуры колбы. Поэтому сразу же после зажигания в лампе разряда она начинает работать в но­минальном режиме. Это удобно с точки зрения эксплуа­тации. Разряд в ксеноне имеет хорошие спектральные характеристики излучения, близкие к спектру солнеч­ного света. В связи с этим ксеноновые лампы имеют хо­рошую цветопередачу.

Схема подключения ксеноновой лампы.

Излучение ксеноновых ламп бо­гато ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами.

При некоторых значениях тока лампы приобретают положительную вольт-амперную характеристику, что позволяет питать лампы определенной мощности без балласта (безбалластные лампы). Использование таких ламп экономически выгодно, так как при их включении в сеть отсутствуют непроизводительные потери в балласте. Ксеноновые лампы имеют относительно низкие рабочие на­пряжения при горении, но для достижения большой яркости разряда и повышения их световой отдачи при­ходится увеличивать ток лампы. Поэтому характерной особенностью этих ламп является относительно большой ток.

По своей экономичности ксеноновые лампы занимают среднее положение между лампами накаливания и ртутно-кварцевыми лампами высокого давления. Световая отдача ксеноновых ламп в зависимости от мощности в среднем составляет от 20 до 50 лм/вт. Срок службы, гарантируемый заводами, колеблется от 200 до 1000 ч.

Рисунок 1. Схема дуговых ксеноновых ламп типа ДКСШ-1000.

Может показаться, что при указанных экономических параметрах ламп их применение не является целесообразным. Однако проведенные расчеты и имеющаяся практика использования ксеноновых ламп дают основа­ние утверждать, что применение ксеноновых ламп в ряде случаев весьма целесообразно и экономически выгодно. Наивыгоднейшими областями применения ксеноновых ламп в настоящее время можно считать наруж­ное освещение больших площадей в городах, освещение спортивных сооружений, освещение карьеров при разработке открытым способом, освещение открытых строительных площадок и монтажных площадок производ­ственных предприятий, а также внутреннее освещение производственных цехов больших размеров и высотой более 20-25 м. Значительное применение находят ксеноновые лампы в кинопроекторах, при съемке цветных кинофильмов, в телевидении и театральном освещении и ряде других специальных установок.

Конструкция ксеноновых ламп

Различают два основ­ных типа ксеноновых ламп: лампы в шаровых колбах с короткой дугой, с расстоянием между электродами в несколько миллиметров с естественным или воздуш­ным охлаждением и лампы в трубчатых колбах с длин­ной дугой с естественным или водяным охлаждением.

Лампа с шаровой колбой (рис. 1) представляет со­бой толстостенный баллон из кварца с впаянными в него двумя электродами, изготовленными из торированного вольфрама. Токопроводящими контактами слу­жат цилиндрические выводы, конструкция которых предусматривает как возможность крепления ламп, так и присоединение питающих проводов. Баллон лампы на­полняется ксеноном до давления 8-9 ат, которое при работе лампы возрастает до 20-25 ат.

Лампы могут работать на постоянном и переменном токе. Отличие этих ламп — в конструкции электродов. При постоянном токе лампа имеет очень массивный анод (рис. 1а), располагаемый вверху. При переменном токе оба электрода имеют одинаковую конструкцию (рис. 1б).

Рисунок 2. Схема дуговых ксеноновых ламп типа ДКСТ: 1 — разрядная трубка; 2 — корпус охлаждающей рубашки; 3 — электрод; 4 — втулка; 5 — вывод; 6 — цилиндр из молибденовой фольги; 7 —вкладыш; 8 — стеклянный цилиндр; 9 — гайка; 10 — уплотняющий вкладыш; 11 — уплотняющие прокладки.

Трубчатая ксеноновая лампа с естественным охлаж­дением (рис. 2а). представляет собой толстостенную трубку из кварцевого стекла, по концам которой вварены электроды из торированного вольфрама. Вводы лампы изготовляются из молибденовой фольги. Вне­ние выводы изготовлены из стали, а переходные втулки — из титана. Колба лампы заполняется ксеноном, его давление составляет от 15 до 350 мм рт.ст.

Величина давления ксенона определяется напряжением зажига­ния пускового устройства, а также зависит от выбранного внутреннего радиуса трубки и падения напряжения на единицу длины разряда. В лампах с водяным охлаждением разрядная трубка из кварца помещается внутри стеклянного цилиндра (рис. 2б). В зазоре между разрядной трубкой и ци­линдром циркулирует вода, которой придается винто­образное движение благодаря некоторому сдвигу вход­ного патрубка по отношению к плоскости, проходящей через ось лампы. Концы стеклянного цилиндра помещаются в сборные латунные муфты и уплотняются резиновыми прокладками.

Для охлаждения ламп используется дистиллированная вода, циркулирующая в замкнутой системе. Нормальная работа лампы возможна, если стеклянный цилиндр полностью заполняется водой. Ма­ксимальная температура охлаждающей воды не должна превышать температуры, при которой образуется сплош­ная паровая рубашка (не более 50°С на выходе из лампы). Из этих соображений определяется расход охлаж­дающей воды. Приме­нение водяного охлаж­дения позволяет увели­чить почти в 10 раз удельную нагрузку на кварц по сравнению с естественным охлаж­дением, что дает воз­можность уменьшить размеры лампы и при этом повысить на 30-40% их световую отда­чу.

Зажигание ксеноно­вых ламп

Напряжение зажигания ксеноновых ламп значительно пре­вышает напряжение питающей сети, поэто­му поджигающее уст­ройство основано на принципе искрового генератора. На рис. 3 приведены схемы зажигания лампы с помощью искрового генератора. Для зажигания ламп имеют важное значе­ние не только величина поджигающего импульса и число подаваемых на лампу импульсов, но и сдвиг фаз между напряжением питания лампы и пускового устрой­ства. При питании лампы и пускового устройства от одной и той же фазы сети напряжение зажигания лампы выше, чем при питании от различных фаз. Поэтому к пусковому устройству и к лампе подаются различные фазы сети. Контактами контактора R1 в случае автоматического управления зажиганием ламп на пер­вичную обмотку трансформатора Т1 подается сетевое на­пряжение.

Рисунок 3. Схемы включения ксеноновых ламп.

Конденсатор С1, включенный во вторичную обмотку трансформатора, заряжается, и, когда на нем напряжение достигает величины напряжения пробоя воздушного разрядника Р, он почти мгновенно разря­дится на первичную обмотку импульсного трансформа­тора Т2. Во вторичной обмотке трансформатора Т2 индуктируется высоковольтный, высокочастотный им­пульс, который будет приложен к электродам лампы. Под воздействием этого импульса разрядный промежу­ток лампы пробьется, что вызовет его первоначальную ионизацию.

Если величина и число подаваемых импуль­сов оказываются достаточными, то в лампе создаются необходимые условия для развития дугового разряда, и лампа зажигается. После того как лампа зажглась, необходимо, чтобы искровой генератор продолжал рабо­тать в течение некоторого промежутка времени. Если отключить искровой генератор раньше положенного вре­мени, то лампа может погаснуть. Время, в течение ко­торого искровой генератор должен продолжать рабо­тать, зависит от напряжения и полного сопротивления сети. Необходимая выдержка времени обеспечивается введением в схему реле времени (на схеме не показано).

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=oAURMvlKCjs

Когда процесс зажигания лампы закончится, поджи­гающее устройство отключается от лампы. Для этого размыкается кнопка К1, а вторичная обмотка импульс­ного трансформатора замыкается накоротко кнопкой К2. В случае автоматического управления реле времени включает контактор (не показан на схеме), который своими контактами отключает трансформатор Т1 и за­мыкает накоротко вторичную обмотку трансформа­тора Т2. Конденсатор С2 служит для защиты сети от по­падания в нее высокого напряжения.

Лампы мощностью до 6 кВт могут включаться по две последовательно на напряжение 220 В и зажигаться одним поджигающим устройством.

Следует обратить внимание на размещение пуско­вого устройства. Оно должно размещаться не далее 30 м от лампы, в противном случае это будет снижать величину высоковольтного импульса. Так как величина этого импульса составляет 20-50 кВ, то изо­ляция провода, соединяющего лампу с пусковым устройством, должна быть выбрана из расчета на номинальное напряжение 15-20 кВ.

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=vxKiPfELn6c

При отключении лампы от сети ее повторное включение возможно только после доста­точного остывания, на что требуется 5-10 мин. Повтор­ное включение неостывшей лампы может вывести ее из строя, поэтому его следует избегать.

Устройство ксеноновых ламп | Онлайн журнал электрика

Лампы ксеноновые сверхвысокого давления типа ДКсЭЛ

За последние годы получают все более обширное рас­пространение газоразрядные лампы сверхвысокого дав­ления, в каких употребляются не пары металлов, а тя­желые газы, а именно ксенон. Применение ксенона заносит значительные конфигурации в свойства этих ламп. Период разгорания в ксеноновых лампах практи­чески отсутствует, потому что плотность газа в лампе не находится в зависимости от температуры пробирки. Потому сразу после зажигания в лампе разряда она начинает работать в но­минальном режиме. Это комфортно исходя из убеждений эксплуа­тации. Разряд в ксеноне имеет хорошие спектральные свойства излучения, близкие к диапазону солнеч­ного света. В связи с этим ксеноновые лампы имеют хо­рошую цветопередачу. Излучение ксеноновых ламп бо­гато ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами. При неких значениях тока лампы получают положительную вольт-амперную характеристику, что позволяет питать лампы определенной мощности без балласта (безбалластные лампы). Внедрение таких ламп экономически прибыльно, потому что при их включении в сеть отсутствуют непродуктивные утраты в балласте. Ксеноновые лампы имеют относительно низкие рабочие на­пряжения при горении, но для заслуги большой яркости разряда и увеличения их световой отдачи при­ходится наращивать ток лампы. Потому соответствующей особенностью этих ламп является относительно большой ток.

По собственной экономичности ксеноновые лампы занимают среднееположение    меж лампами накаливания и ртутно-кварцевыми лампами высочайшего давления. Световая      отдача ксеноновых ламп зависимо от мощности в среднем составляет от 20 до 50 лм/вт. Срок службы,   гарантируемый заводами, колеблется от 200 до 1 ООО ч.

Может показаться, что при обозначенных экономических параметрах ламп их применение не является целесообразным. Но проведенные расчеты и имеющаяся практика использования ксеноновых ламп дают основа­ние утверждать, что применение ксеноновых ламп в ряде всевозможных случаев очень целенаправлено и экономически прибыльно. Наивыгоднейшими областями применения ксеноновых ламп в текущее время можно считать наруж­ное освещение огромных площадей в городках, освещение спортивных сооружений, освещение карьеров при разработке открытым методом, освещение открытых строительных площадок и монтажных площадок производ­ственных компаний, также внутреннее освещение производственных цехов огромных размеров и высотой более 20-25 м. Существенное применение находят ксеноновые лампы в кинопроекторах, при съемке цветных кинофильмов, в телевидении и театральном освещении и ряде других особых установок.

Рис.1 Дуговые ксеноновые лампы типа ДКСШ-1000

Конструкция ксеноновых ламп.Различают два основ­ных типа ксеноновых ламп: лампы в шаровых колбах с недлинной дугой, с расстоянием меж электродами в несколько мм с естественным либо воздуш­ным остыванием и лампы в трубчатых колбах с длин­ной дугой с естественным либо водяным остыванием.

Лампа с шаровой пробиркой (рис.1) представляет со­бой толстостенный баллон из кварца с впаянными в него 2-мя электродами, сделанными из торированного вольфрама. Токопроводящими контактами слу­жат цилиндрические выводы, конструкция которых пре­дусматривает как возможность крепления ламп, так и присоединение питающих проводов. Баллон лампы на­полняется ксеноном до давления 8-9 ат, которое при работе лампы растет до 20-25 ат.

Лампы могут работать на неизменном и переменном токе. Отличие этих ламп – в конструкции электродов. При неизменном токе лампа имеет очень мощный анод (рис.1а) располагаемый вверху. При переменном токе оба электрода имеют схожую конструкцию (рис.1б).

Рис. 2 Дуговые ксеноновые трубчатые лампы типа ДКСТ

1-разрядная трубка; 2 — корпус охлаждающей рубахи; 3 — электрод; 4 — втулка; 5 – вывод; 6 — цилиндр из молибденовой фольги; 7 —вкладыш; 8- стеклянный цилиндр; 9 — гайка; 10 — уплотняющий вкладыш; 11- уплотняющие прокладки

Трубчатая ксеноновая лампа с естественным охлаж­дением (рис.2а). представляет собой толстостенную трубку из кварцевого стекла, по концам, которой вва­рены электроды из торированного вольфрама. Вводы лампы изготовляются из молибденовой фольги. Внеш­ние выводы сделаны из стали, а переходные втулки из титана. Пробирка лампы заполняется ксеноном, и его давление составляет от 15 до 350 мм рт. ст.Величина давления ксенона определяется напряжением зажига­ния пускового устройства, также находится в зависимости от избранного внутреннего радиуса трубки и падения напряжения на единицу длины разряда. В лампах с водяным остыванием разрядная трубка из кварца помещается снутри стеклянного цилиндра (рис.2б). В зазоре меж разрядной трубкой и ци­линдром циркулирует вода, которой придается винто­образное движение благодаря некому сдвигу вход­ного патрубка по отношению к плоскости, проходящей через ось лампы. Концы стеклянного цилиндра помещаются в сборные латунные муфты и уплотняются резиновыми прокладками. Для остывания ламп употребляется дистиллированная вода, циркулирующая в замкнутой системе. Обычная работа лампы вероятна, если стеклянный цилиндр стопроцентно заполняется водой. Ма­ксимальная температура охлаждающей воды не должна превосходить температуры, при которой появляется сплош­ная паровая рубаха (менее 50°С на выходе из лампы). Из этих суждений определяется расход охлаж­дающей воды. Приме­нение водяного охлаж­дения позволяет увели­чить практически в 10 раз удельную нагрузку на кварц по сопоставлению с естественным охлаж­дением, что дает воз­можность уменьшить размеры лампы и при всем этом повысить на 30-40% их световую отда­чу.

Зажигание ксеноно­вых ламп.Напряжение зажигания ксеноновых ламп существенно пре­вышает напряжение питающей сети, поэто­му поджигающее уст­ройство основано на принципе искрового ге­нератора. На рис. 3 приведены

Рис.3 Схемы включения ксеноновых ламп.

схемы зажигания лампы при помощи искрового генератора. Для зажигания ламп имеют принципиальное значе­ние не только лишь величина поджигающего импульса и чис­ло подаваемых на лампу импульсов, да и сдвиг фаз меж напряжением питания лампы и пускового устрой­ства. При питании лампы и пускового устройства от одной и той же фазы сети напряжение зажигания лампы выше, чем при питании от разных фаз. Потому к пусковому устройству и к лампе подаются разные фазы сети. Нажатием кнопки К1 или нормально за-мкнутыми блок-ством, должна быть выбрана из расчета на номинальное напряжение 15-20 кв. При выключении лампы от сети ее повторное включение может быть только после доста­точного остывания, на что требуется 5-10 мин. Повтор­ное включение неостывшей лампы может ее вывести из строя, потому этого следует избегать.ством, должна быть выбрана из расчета на номинальное напряжение 15-20 кв. При выключении лампы от сети ее повторное включение может быть только после доста­точного остывания, на что требуется 5-10 мин. Повтор­ное включение неостывшей лампы может ее вывести из строя, потому этого следует избегать.ством, должна быть выбрана из расчета на номинальное напряжение 15-20 кв. При выключении лампы от сети ее повторное включение может быть только после доста­точного остывания, на что требуется 5-10 мин. Повтор­ное включение неостывшей лампы может ее вывести из строя, потому этого следует избегать.контактами контактора R1 в случае автоматического управления зажиганием ламп на пер­вичную обмотку трансформатора Т1 подается сетевое на­пряжение. Конденсатор С1 включенный во вторичную обмотку трансформатора, заряжается, и, когда на нем напряжение добивается величины напряжения пробоя воздушного разрядника Р, он практически одномоментно разря­дится на первичную обмотку импульсного трансформа­тора Т2.Во вторичной обмотке трансформатора Т2 индуктируется высоковольтный, частотный им­пульс, который будет приложен к электродам лампы. Под воздействием этого импульса разрядный промежу­ток лампы пробьется, что вызовет его первоначальную ионизацию.

15 kW лампа для IMAX. Видны отверстия для подачи охлаждающей воды

Если величина и число подаваемых импуль­сов окажутся достаточными, то в лампе создадутся не­обходимые условия для развития дугового разряда, и лампа загорается. После того как лампа зажглась, нужно, чтоб искровой генератор продолжал рабо­тать в течение некого промежутка времени. Если отключить искровой генератор ранее положенного вре­мени, то лампа может погаснуть. Время, в течение ко­торого искровой генератор должен продолжать рабо­тать, находится в зависимости от напряжения и полного сопротивления сети. Нужная выдержка времени обеспечивается введением в схему реле времени (на схеме не показано).Когда процесс зажигания лампы завершится, то поджи­гающее устройство отключается от лампы. Для этого размыкается кнопка К1. а вторичная обмотка импульс­ного трансформатора замыкается накоротко кнопкой К2. В случае автоматического управления реле времени включает контактор (не показан на схеме), который своими контактами отключает трансформатор Т1 и за­мыкает накоротко вторичную обмотку трансформа­тора Т2. Конденсатор С2 служит для защиты сети от по­падания в нее высочайшего напряжения.

Лампы мощностью до 6 квт могут врубаться по две поочередно на напряжение 220 в и загораться одним поджигающим устройством.

Следует направить внимание на размещение пуско­вого устройства. Оно должно располагаться не дальше 30 м от лампы, потому что в неприятном случае это будет снижать величину высоковольтного импульса. Потому что величина этого импульса составляет 20-50 кв, то изо­ляция провода, соединяющего лампу с пусковым устройством, должна быть выбрана из расчета на номинальное напряжение 15-20 кв. При выключении лампы от сети ее повторное включение может быть только после доста­точного остывания, на что требуется 5-10 мин. Повтор­ное включение неостывшей лампы может ее вывести из строя, потому этого следует избегать.

Основные принципы работы ксеноновых автоламп

Ксенон набирает популярность среди автомобилистов сумасшедшими темпами. Но многих из них интересует вопрос о безопасности использования подобных осветительных элементов внутри пластиковых и герметичных фар. Ведь такое яркое свечение не должно происходить без нагревания, что может быть опасно. Ходят многие слухи о том, что ксеноновые лампы способствуют образованию налета, помутнению и даже могут расплавить пластиковые элементы. Если все это правда, то почему никто не боится испортить свой автомобиль?

Принцип работы ксенона

Существенное отличие данного вида элементов освещения от галогеновых ламп заключается в том, что здесь полностью отсутствует нить накаливания. Ее функцию выполняют два электрода, помещенных в среду, заполненную специальной смесью инертных газов. Поэтому нам и необходим блок розжига, который должен активировать горение. Он больше выполняет роль трансформатора, преобразуя из стандартного напряжения в 12 В необходимое высоковольтное, чтобы обеспечить подачу импульса внутри лампы. Он, в свою очередь, вызовет образование дуги между электродами, что и вызывает свечение. В среднем загорание лампы происходит за полсекунды.

Если говорить о выделяемом тепле, то, действительно, ксеноновые источники света нагреваются в процессе работы. Предельная температура составляет около 215 градусов по Цельсию, но она зарегистрирована не на колбе, а внутри нее. Таким образом, для автомобиля и водителя нет причин беспокоиться.

Потребляют ксеноновые автолампы 35 Вт, но более 90% идет именно на освещение. В галогеновых же потребление энергии достигает 55 Вт, но только две трети идет непосредственно на свет, а все остальное – на теплоотдачу.

Рабочие температуры автоламп

Неподготовленные водители ужасаются, когда слышат о том, что температура ксенона достигает нескольких тысяч градусов. Они даже не могут представить, что эти цифры никак не связаны с нагревом элемента при работе. Они служат для характеристики цветового оттенка и измеряются в Кельвинах:

• 3000 – желтый;
• 4000-5000 – белый;
• 6000 – дневной свет;
• 7000 – голубой оттенок;
• Более 8000 – усиливается оттенок синего.

Самым оптимальным считается второй вариант, так как дает наиболее реальное освещение дороги для водителя. Многие предпочитают использовать лампы до 8000 К, чтобы не снижать расстояние прямой видимости. Более высокая температура делает свет непривычным для наших глаз.

Ксеноновые лампы — Help for engineer

Ксеноновые лампы

Исходя из названия, можно легко понять, что ксенон – основная составляющая данного типа ламп. Ксенон – это инертный газ с высокой атомной массой, именно с этим газом ученые вывели первые химические соединения. Он не имеет запаха, вкуса, цвета. Добывают Xe в процессе получения жидкого кислорода: разложения воздуха на кислород и азот.

Ксеноновые лампы относятся к газоразрядным, так как принцип работы основывается на излучении светового потока газом, при возникновении электрической дуги.

Ксеноновая лампа состоит из двух легированных вольфрамовых электродов, которые расположены по разные стороны колбы. Колба изготовляется из кварцевого стекла (возможная температура нагрева до 600°С), потому что происходит сильное нагревание и обычное стекло не выдержит таких температур. При изготовлении, лампочка вначале вакуумируется, а после наполняется ксеноном, который из-за большой атомной массы предотвращает испарение вольфрама.

            Давление внутри колбы очень большое и в лампах для IMAX кинотеатров достигает 25 атм. Эта особенность вызывает опасность при установке ксеноновых ламп. Она может взорваться, а осколки будут разлетаться с огромной скоростью. Транспортировка происходит в специальном пластиковом контейнере, который снимают при установке и одевают при демонтаже. При работе ксеноновой лампы происходят перепады температур, что ведет за собой износ материала колбы, и она становится более хрупкой, это повышает вероятность взрыва.

Интенсивность излучения светового потока вызывает опасность возникновения пожара при близком расположении предметов.

Ксеноновые лампы разделяют на:

            — короткодуговые;

            — с длинной дугой;

            — ксеноновые лампы-вспышки.

Короткодуговые лампы имеют небольшое расстояние между электродами им характерна шарообразная форма. У ксеноновых с длинной дугой увеличено расстояние между электродами и продолговатая колба. Лампы-вспышки имеют дополнительный электрод, который представляет собой проволоку или фольгу по периметру колбы и он является зажигательным элементом для первоначальной ионизации газа. Именно на него производится подача высокого напряжения.

            Принцип работы ксеноновой лампы. На электроды лампочки ксенон необходимо подать высокое импульсное (кратковременное) напряжение, которое вызовет ионизацию газа, что понизит сопротивление и даст возможность зажечь электрическую дугу (начнет протекать ток между электродами лампы). Электроны газа под действием электрического тока возвращаются на орбиты, при этом излучая фотоны. Начальное напряжение, для включения ксеноновых ламп, создается с помощью балласта или пускателя. Значение напряжения для разных мощностей ламп отличается и в основном в 10 раз больше рабочего. В некоторых случаях достигает 30 кВ. После появления электрической дуги напряжение снижается, для поддержания рабочего состояния.    

             Цветовая температура ксеноновой лампы приблизительно 4300К, что дает свечение близкое к белому. Спектр света не широкий, а сосредоточен в одном диапазоне. Зона свечения имеет форму конуса.

            Изготовляются лампы с добавлением ртути к ксенону, становится характерным свечение ртути под действием эл. тока, что добавляет в световой поток ультрафиолет.     

            Характерно отрицательное дифференциальное сопротивление – с повышением температуры уменьшается сопротивление газа. Из-за этого фактора появляются определенные требования к питанию. Необходима точная регулировка тока и напряжения, понижение сопротивления ведет к возможным скачкам тока, а его пульсации могут вывести из строя электроды.

Изготовляются ксеноновые лампы в основном на мощность до 15 кВт.

Световая отдача очень высокая и составляет 91 лм/Вт.

Применение:

— хорошая цветопередача дала возможность их использовать в кинопроекторах;

— лампы-вспышки применяются в фотоаппаратах как осветительный элемент;

— ксеноновые лампы для автомобиля получили огромную популярность, так как освещение дороги является важным фактором. Но установка ксенона требует также установку пусковой аппаратуры и отражающих элементов, аппаратов регулировки наклона фар, для предотвращения ослепления водителей встречных машин;

— применяются в климатических камерах для создания условий, близких к природным.

 

Недостаточно прав для комментирования