Xenon flash lampe

En blitzlampe  er en elektrisk udladningslampe designet til at generere kraftige, usammenhængende, kortvarige lysimpulser, hvis farvetemperatur er tæt på sollys.

Enhed

En blitzlampe er et forseglet rør af kvartsglas, der kan være lige eller bøjet i forskellige former, inklusive spiraler, bogstaver eller cirkler, for at passe rundt om en kameralinse til "skyggefri" fotografering. Røret er fyldt med en blanding af ædelgasser , overvejende xenon . Elektroderne er loddet ind i begge ender af røret og forbundet til en højkapacitets elektrolytisk kondensator (i nogle tilfælde forbindelse gennem en drossel ). Spændingen på kondensatorpladerne varierer fra 180 til 2.000 volt afhængigt af rørets længde og sammensætningen af ​​gasblandingen. Den tredje elektrode er et metalliseret spor langs den ydre væg af røret eller en tynd ledning, der er viklet rundt om lamperøret i en spiral, der er fordybet fra hovedelektroderne.

Derefter påføres en højspændingsimpuls til den tredje (tændende) elektrode, hvilket forårsager ionisering af gassen i røret, den elektriske modstand af gassen i lampen falder, og en elektrisk udladning opstår mellem lampeelektroderne.

En blitzlampe kan kun have to elektroder, i hvilket tilfælde tændelektroden kombineres med katoden .

Sådan virker det

Flashen opstår efter ioniseringen af ​​gassen og passagen gennem den af ​​en kraftig elektrisk strømpuls. Ionisering er nødvendig for at reducere gassens elektriske modstand , så en strøm på hundredvis af ampere kan passere gennem gassen inde i lampen. Den indledende ionisering kan opnås, for eksempel med en Tesla-transformator . En kortvarig højspændingsimpuls påført tændelektroden danner de første ioner. Den strøm, der begynder at strømme gennem gassen, exciterer xenon-atomerne, hvilket får elektronerne til at optage baner med højere energiniveauer. Elektronerne vender straks tilbage til deres tidligere baner og udstråler energiforskellen i form af fotoner. Afhængigt af lampens størrelse kan xenontrykket i lampen være fra nogle få kPa til titusinder af kPa (eller 0,01-0,1 atm eller 10-100 mm Hg ).

I praksis bruges en tændpulstransformator til i første omgang at ionisere gassen . En kort højspændingsimpuls påføres i forhold til en af ​​elektroderne (oftest katoden) til tændelektroden, hvorved gassen indeholdt i lampen ioniseres og kondensatorerne aflades på lampen. Tændingsimpulsen overstiger i gennemsnit lampens driftsspænding med 10 gange. For at antænde en to-elektrode lampe oplades lagerkondensatorer med en spænding, der er højere end lampens selvnedbrydningsspænding (denne parameter er til stede i alle typer flashlamper), som et resultat af hvilken ionisering og udladning i gassen opstår .

For at tænde en blitzlampe er det vigtigt at kende dens parametre, såsom: driftsspænding , flashenergi , selvnedbrydningsspænding , flashinterval og belastningsfaktor .

Flashenergi beregnes ved formlen: , hvor

 er flashenergien, J ;

 - kondensatorkapacitans , Farad ; _

 - elektrisk spænding på kondensatoren, Volt .

Passagen af ​​elektrisk strøm gennem den ioniserede gas stopper, så snart spændingen på kondensatorpladerne falder til en vis værdi, quenching-spænding , normalt 50-60 volt .

Opblussens energiformlen vil se sådan ud:

Selvnedbrydningsspændingsparameteren bruges til at beregne to-elektrode lamper.

Der skal også lægges særlig vægt på belastningsfaktoren (dimension - μF × kWh ). Det anbefales ikke at overskride denne parameter - dette vil føre til en accelereret fejl i lampen. Det vil sige at arbejde ved en given lampeenergi og ikke overstige driftsspændingen.

Når den blinker, genereres der også varme i lampen. Overhold intervallet mellem blink . For almindeligt glas er den maksimale temperatur 200 °C, for kvartsglas er det 600 °C. Til højeffektlamper bruges køling - vand, nogle gange organosiliciumforbindelser (den mest effektive køling).

Lagerkondensatoren C 1 med stor kapacitet (typiske kapacitansværdier er hundredvis af mikrofarader, driftsspændingen er 300 ... 400 V, afhængigt af typen af ​​flashlampe), forbundet parallelt med xenonlampens elektroder EL 1 , oplades fra AC -nettet gennem en ensretter ( dioderne VD 1 og VD 2 med strømbegrænsende modstand R 1 ) enten fra et højspændingsbatteri eller fra et lavspændingsbatteri og en inverter . Samtidig oplades kondensatoren C2 gennem modstandene R4 og R5 . Neonlampen HL 1 , tændt gennem en spændingsdeler ( R 2 , R 3 ), med sin glød angiver blitsens parathed. Når kameraets synkroniseringskontakt (eller testknappen SA1 ) udløses, lukker kondensatoren C2 til primærviklingen af ​​step - up - transformatoren T1 , på hvis sekundære vikling en højspænding ( titusindvis volt) dannes en puls, som ioniserer gassen i lampen gennem dens tændingskontakt. Udladningen af ​​kondensatoren C1 gennem lampen ledsages af et stærkt lysglimt. I slutningen af ​​flashen gentages cyklussen. Den næste flash er kun mulig, efter at kondensatoren C 1 er fuldt opladet , hvilket reflekteres af belysningen af ​​neonlampen HL 1 i dens kredsløb. Opladningstiden for kondensatoren (minimumsintervallet mellem blink) er begrænset af konverterens effekt og den maksimale strøm, som batterierne kan give.

Strålingsspektrum

Som alle ioniserede gasser indeholder emissionsspektret af xenon forskellige spektrallinjer . Dette er den samme mekanisme, der giver neon dens karakteristiske glød . Men i xenon er spektrallinjerne fordelt over hele det synlige spektrum, så dets stråling fremstår hvidt for en person.

Flash intensitet og varighed

Med en kort puls er antallet af elektroner, der udsendes af katoden, begrænset. Med en længere puls er varmefjernelsen også begrænset. De fleste fotoflashlamper har en pulsvarighed fra mikrosekunder til flere millisekunder med en gentagelseshastighed på op til flere hundrede hertz.

For blitzlamper (med høj blitzenergi og lang varighed mellem blinkene) overstiger pulseffekten hundredvis af kW.

Strålingsintensiteten af ​​en xenon-blitzlampe er så høj, at den kan antænde brændbare genstande i lampens umiddelbare nærhed.

Ansøgning

I henhold til driftstilstandene er lamper opdelt i belysning (bruges hovedsageligt i blink) og stroboskopisk. Stroboskopiske lamper har en meget lavere flashenergi, men flashfrekvensen kan være op til flere hundrede hertz. Ved frekvenser omkring 400 Hz er elektrisk lysbuetænding mulig , hvilket er yderst uønsket.

Da flashens varighed er godt kontrolleret og dens intensitet er ret høj, bruges den hovedsageligt i flashenheder. Også brugt til højhastighedsfotografering, som Harold Egerton udviklede i 1930'erne.

Lamper med reduceret blitztid bruges i stroboskoplys .

På grund af den høje strålingsintensitet i den kortbølgelængde del af spektret (op til UV) og den korte varighed af blitzen, er disse lamper fremragende som pumpelampe i en laser . Valget af sammensætningen af ​​lampegassen gør det muligt at opnå maksimal stråling i områderne med maksimal absorption af laserens arbejdslegeme.

Flashlamper er også blevet brugt i kosmetologi : de bruges til fotoepilering og fotoforyngelse af huden sammen med et filter, der afskærer de ultraviolette og blå komponenter.

Se også

• foto flash

Litteratur

• Rokhlin G. N. Gasudladningslyskilder. - M . : Energoatomizdat, 1991. - ISBN 5-283-00548-8 .
• Blitzlampe // Pil - Kursiv. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1972. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [i 30 bind]  / chefredaktør A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, v. 10).
• Blitzlampe / S. V. Kulagin. // Kuna - Lomami. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1973. - ( Great Soviet Encyclopedia  : [i 30 bind]  / chefredaktør A. M. Prokhorov  ; 1969-1978, bind 14).