你没想过的氙灯运作原理?带你了解不同种类氙弧灯的发光机制，以及看懂灯的基本布局与零件图。 *关于 Enlitech Enlitech 成立于 2009 年 3 月。 核心技术包括人造光源和光谱分析技术。Enlitech 的四大主要产品市场包括图像传感器测试解决方案、先进光电探测器测试系统、量子效率测试解决方案和各种光模拟器。 我们的热门产品有QER 和 SS-X 太阳光模拟器，有兴趣欢迎至官网深入了解! https://enlitechnology.com/zh-hans/

1. 你没想过的氙灯运作原理?
Enli Technology Co. Ltd.
June, 3rd, 2021
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氙弧灯的发光机制
氙气短弧灯有两种不同的种类：纯氙
气，只含有氙气；和氙-汞，它含有
氙气和少量的汞金属。稳态太阳光模
拟器通常使用氙气短弧灯作为光源，
因为其色温高达6500K，接近太阳光
谱（5500K）。

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氙弧灯的发光机制
在纯氙气灯中，大部分光是在电子流离开阴极表面的微小、针尖大小的
等离子体云中产生的。发光体积呈锥形，发光强度从阴极到阳极呈指数
衰减。穿过等离子云的电子撞击阳极，使其发热。因此，氙气短弧灯中
的阳极要么必须比阴极大得多，要么是水冷的，以散发热量。纯氙气短
弧灯的输出提供连续光谱功率分布，色温约为 6200K，CRI 接近 100。
光强度范围为 20,000 至 500,000 cd/cm2。尽管即使在高压灯中，在近
红外区域也有一些非常强的发射线，大约在 850-900 nm 的范围内。该
光谱区域可包含总发射光的约 10%。一些应用包括光导系统，例如内窥
镜和牙科技术。

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氙弧灯的发光机制
在氙-汞短弧灯中，大部分的光是在位于每个电极顶端的针尖大小的等离
子云中产生的。发光体的形状像两个相交的圆锥体，并且发光强度在向
灯的中心移动时呈指数下降。氙-汞短弧灯有一个蓝白色的光谱和极高的
紫外线输出。这些灯主要用于紫外线固化应用，对物体进行消毒，并产
生臭氧。
由于电弧的尺寸非常小，因此有可能以适度的精度聚焦灯的光线。由于
这个原因，小到10瓦的氙弧灯被用于光学和显微镜及其他仪器的精密照
明，尽管在现代，它们被单模激光二极管和白光超连续激光器取代，这
些激光器可以产生真正的衍射限制光斑。较大的灯被用于产生窄光束的
探照灯，或用于需要模拟日光的电影制作照明。

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氙弧灯的发光机制
极小的弧形尺寸可以以中等精度聚焦来自灯的光。出于这个原因，较小
尺寸的氙弧灯（低至10 瓦）用于光学以及显微镜和其他仪器的精密照明
，尽管在现代它们已被单模激光二极管和白光超连续谱激光器所取代，
这些激光器可以产生真正的衍射极限光斑。较大的灯用于产生窄光束的
探照灯，或需要日光模拟的电影制作照明。
所有氙气短弧灯都会产生大量的紫外线辐射。氙气在紫外波段具有很强
的谱线，这些谱线很容易穿过熔融石英灯外壳。与标准灯中使用的硼硅
酸盐玻璃不同，熔融石英很容易通过紫外线辐射，除非它经过特殊掺杂
。短弧灯释放的紫外线辐射会导致产生臭氧的次要问题。紫外线辐射撞
击灯周围空气中的氧分子，使它们电离。一些电离分子然后重新结合为
O3，臭氧。使用短弧灯作为光源的设备必须包含紫外线辐射并防止臭氧
积聚。

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无臭氧灯
许多灯管在外壳上有一个短波紫外线阻隔涂层，并作为 “无臭氧 “灯出
售。有些灯的外壳是由超纯的合成熔融石英（如 “透明石英“）制成的
，这大约是成本的两倍，但它可以使灯发出有用的光到真空紫外线区域
。这些灯通常在纯氮气氛中运行。

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灯图 – 基本布局和零件图
氙气灯在理论上是由一个简单的结构组成的，但其装配和部件都是高度
专业化的。下图只显示了基本布局，隐藏了许多细节。下面列出的是一
个典型的氙气灯的简化概述:

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灯的部件:石英外壳
灯的内部是厚厚的透明玻璃。石英具有很高的强度，可以承受很高的内
部操作压力，同时具有非常特殊的光学特性，可以透射特定的光谱。

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灯的部件:正极和负极
灯泡的末端有多种用途。厚的外端盖提供了一种将灯泡机械安装到固定
装置中的方法，以及进行适当的电气连接。在这些外壳内是灯密封件。
密封件是一个复杂的组件，专门设计用于密封内腔，使气体不会逸出，
但允许电极引线穿过以连接端盖。两种最常用的密封件是“杯”式密封
件和“箔式”密封件。虽然每个在结构上都不同，但都具有相同的目的
，并且每个都仅用于灯泡系列尺寸，其中它们的结构和导电性能尺寸合
适。

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灯的部件:电极
阳极和阴极是电弧或火焰流过的两个电极。较小的或阴极带负电，尖端
是火焰的来源。较大的或阳极带正电，并接收或降落火焰。两个电极均
由纯钨制成，然后经过特殊处理以保持灯的工作特性。

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