氙灯设计应考虑的问题

　　设计氙灯时需考虑的几个问题

　　氙灯看似很简单，在一只泡壳中封两只电极，再充入适量的氙气即成。但实践告诉我们要做好氙灯不是一件很容易的事，现根据我公司多年的生产经验，对氙灯零件的要求作如下介绍：

　　(1)氙灯的泡壳

　　我们知道，氙灯工作时处于超高压状态，泡壳表面温度高达800℃左右。为此，选用的石英管必须严格满足以下条件：

　　①在800℃左右高温下长期工作不变色、不析晶；

　　②有良好的透光性能和加工特性；

　　③有良好的机械强度和抗炸特性；

　　④有良好的热辐射性能，以便降低泡壳表面的工作温度；

　　⑤封接后具有良好的气密性。

　　上海千实采用美国GE219型无臭氧石英管，它不但具有良好的透光性能、热加工性能、足够高的抗压强度，为突出的是其具有良好的热辐射特性，能降低泡壳表面温度，是为理想的吹制氙灯泡壳的石英管材。其次采用美国尤尼明的矿砂在引进设备上严格按工艺要求熔制的石英管材也是选用制作氙灯泡壳尚好的管材。

　　有了好的管材，没有好的加工工艺也是不行的。例如对管材的清洗、存放环境、加工过程中有否粘污等均是影响泡壳质量的重要因素，务必小心注意。另外，对泡壳的设计也极为重要，例如，横向点燃灯的泡壳应呈圆形，竖直点燃灯的泡壳应呈椭圆形，这样能确保应用时泡壳表面温度分布比较均匀。

　　在设计泡壳表面负载时可作如下考虑：为了保证灯管工作时泡壳表面温度不超过800℃，对于自然冷却小功率氙灯表面负载可选择在Ws = 20～30W/cm2，对于风冷大功率氙灯，泡壳表面负载Ws=40～45 W/cm2。根据此方案，我们可在给定灯管功率Pi后求出泡壳的直径。

　　(2)对阳极有关问题的考虑

　　我们知道，氙灯一般均处在直流大电流工作状态，这样，在阳极附近存在一个“高温等离子球”，再加上直流电弧在阴极光斑处大量的电弧损失，部分电弧又被阳极吸收，使阳极进一步加热。因此，在阳极端面有极高的温度，而其散热方式主要靠热辐射的方式传导给氙气，仅少量的热量沿阳极柄传给钼箔及引出线。实验证实，阳极上耗散的能量可达总输入功率的1／3，尤其在阳极端面接受弧光的很小区域（面积）上要承受的功率密度更大、温度更高，所以虽然氙灯的阳极一般均设计的粗而大，但工作过程中阳极端面还会出现凹熔、凸起或塌熔现象而被损坏。阳极损坏可造成以下后果：

　　端面凸起：缩短极距，灯电压下降，功率下降，灯管发黑而寿终。

　　端面凹熔：极距增大，电压上升，功率上升，灯管发黑而寿终（易炸灯）。

　　端面熔化：造成电弧漂移而寿终。

　　为此，设计阳极的形状和几何尺寸时，要重点考虑散热问题。