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）。

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。

在氙汞短弧灯中，大部分光是在位于每个电极尖端的精确大小的等离子体云中产生的。 发光体积呈两个相交的圆锥形，发光强度向灯的中心呈指数衰减。 氙汞短弧灯具有蓝白色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、物体消毒和产生臭氧。

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。

许多灯在外壳上具有短波紫外线阻挡涂层，并作为“无臭氧”灯出售。 一些灯的外壳由超纯合成熔融石英（例如“透明石英”）制成，这大约使成本增加了一倍，但允许它们将有用的光发射到真空紫外线区域。 这些灯通常在纯氮气氛中工作。

基本布局和零件图

灯的组成部分：

氙气灯在理论上由简单的结构组成，但组件和零件都是高度专业化的。 下图仅显示基本布局，隐藏了许多细节。 下面列出的是典型氙气灯的简化概述：

石英外壳 –内置灯的厚透明玻璃。 石英具有高强度，可以承受高的内部操作压力，并且具有非常特殊的光学特性，可以透射特定光谱的光。

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。

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。