你沒想過的氙燈(氙氣燈)運作原理?帶你瞭解不同種類氙弧燈的發光機制，以及看懂燈的基本佈局與零件圖。 *關於 Enlitech Enlitech 成立於 2009 年 3 月。 核心技術包括人造光源和光譜分析技術。Enlitech 的四大主要產品市場包括圖像傳感器測試解決方案、先進光電探測器測試系統、量子效率測試解決方案和各種光模擬器。 我們的熱門產品有QER 和 SS-X 太陽光模擬器，有興趣歡迎至官網深入了解! https://enlitechnology.com/zh-hant/

1. 你沒想過的氙燈運作原理？
Enli Technology Co. Ltd.
June, 3rd, 2021
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氙弧燈的發光機制
氙氣短弧燈有兩種不同的種類：純氙
氣，只含有氙氣；和氙-汞，它含有
氙氣和少量的汞金屬。穩態太陽光模
擬器通常使用氙氣短弧燈作為光源，
因為其色溫高達6500K，接近太陽光
譜（5500K）。

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氙弧燈的發光機制
在純氙氣燈中，大部分光是在電子流離開陰極表面的微小、針尖大小的
等離子體雲中產生的。發光體積呈錐形，發光強度從陰極到陽極呈指數
衰減。穿過等離子雲的電子撞擊陽極，使其發熱。因此，氙氣短弧燈中
的陽極要麼必須比陰極大得多，要麼是水冷的，以散發熱量。純氙氣短
弧燈的輸出提供連續光譜功率分佈，色溫約為 6200K，CRI 接近 100。
光強度範圍為 20,000 至 500,000 cd/cm2。儘管即使在高壓燈中，在近
紅外區域也有一些非常強的發射線，大約在 850-900 nm 的範圍內。該
光譜區域可包含總發射光的約 10%。一些應用包括光導系統，例如內窺
鏡和牙科技術。

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氙弧燈的發光機制
在氙-汞短弧燈中，大部分的光是在位於每個電極頂端的針尖大小的等離
子雲中產生的。發光體的形狀像兩個相交的圓錐體，並且發光強度在向
燈的中心移動時呈指數下降。氙-汞短弧燈有一個藍白色的光譜和極高的
紫外線輸出。這些燈主要用於紫外線固化應用，對物體進行消毒，並產
生臭氧。
由於電弧的尺寸非常小，因此有可能以適度的精度聚焦燈的光線。由於
這個原因，小到10瓦的氙弧燈被用於光學和顯微鏡及其他儀器的精密照
明，儘管在現代，它們被單模鐳射二極體和白光超連續雷射器取代，這
些雷射器可以產生真正的衍射限制光斑。較大的燈被用於產生窄光束的
探照燈，或用於需要類比日光的電影製作照明。

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氙弧燈的發光機制
極小的弧形尺寸可以以中等精度聚焦來自燈的光。出於這個原因，較小
尺寸的氙弧燈（低至10 瓦）用於光學以及顯微鏡和其他儀器的精密照明
，儘管在現代它們已被單模鐳射二極體和白光超連續譜雷射器所取代，
這些雷射器可以產生真正的衍射極限光斑。較大的燈用於產生窄光束的
探照燈，或需要日光類比的電影製作照明。
所有氙氣短弧燈都會產生大量的紫外線輻射。氙氣在紫外波段具有很強
的譜線，這些譜線很容易穿過熔融石英燈外殼。與標準燈中使用的硼矽
酸鹽玻璃不同，熔融石英很容易通過紫外線輻射，除非它經過特殊摻雜
。短弧燈釋放的紫外線輻射會導致產生臭氧的次要問題。紫外線輻射撞
擊燈周圍空氣中的氧分子，使它們電離。一些電離分子然後重新結合為
O3，臭氧。使用短弧燈作為光源的設備必須包含紫外線輻射並防止臭氧
積聚。

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無臭氧燈
許多燈管在外殼上有一個短波紫外線阻隔塗層，並作為 “無臭氧 “燈出
售。有些燈的外殼是由超純的合成熔融石英（如 “透明石英“）製成的
，這大約是成本的兩倍，但它可以使燈發出有用的光到真空紫外線區域
。這些燈通常在純氮氣氛中運行。

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燈圖 – 基本佈局和零件圖
氙氣燈在理論上是由一個簡單的結構組成的，但其裝配和部件都是高度
專業化的。下圖只顯示了基本佈局，隱藏了許多細節。下面列出的是一
個典型的氙氣燈的簡化概述:

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燈的部件:石英外殼
燈的內部是厚厚的透明玻璃。石英具有很高的強度，可以承受很高的內
部操作壓力，同時具有非常特殊的光學特性，可以透射特定的光譜。

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燈的部件:正極和負極
燈泡的末端有多種用途。厚的外端蓋提供了一種將燈泡機械安裝到固定
裝置中的方法，以及進行適當的電氣連接。在這些外殼內是燈密封件。
密封件是一個複雜的元件，專門設計用於密封內腔，使氣體不會逸出，
但允許電極引線穿過以連接端蓋。兩種最常用的密封件是“杯”式密封
件和“箔式”密封件。雖然每個在結構上都不同，但都具有相同的目的
，並且每個都僅用於燈泡系列尺寸，其中它們的結構和導電性能尺寸合
適。

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燈的部件:電極
陽極和陰極是電弧或火焰流過的兩個電極。較小的或陰極帶負電，尖端
是火焰的來源。較大的或陽極帶正電，並接收或降落火焰。兩個電極均
由純鎢製成，然後經過特殊處理以保持燈的工作特性。

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