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氙灯灯管使用寿命的影响因素

来源: /  作者:   时间: 2018/1/25 17:13:52

  氙灯灯管是Atlas氙灯老化试验机最主要的核心部件,有着非常重要的作用,因为Atlas氙灯老化试验机是目前市场上应用最为广泛的人工加速老化试验设备,试验原理主要是利用氙灯灯管模拟太阳光照射测试材料老化机光照褪色程度。为此,标准集团资深工程师为你解析氙灯灯管使用寿命的影响因素。

  一、氙灯几何尺寸

  当同等批次的脉冲氙灯出厂后,不同的氙灯几何尺寸有一定的几何误差,同一批氙灯由于弧长和内径的微小偏差导致氙灯寿命的差距最大可达到1.15倍,氙灯的内径越大,弧长越长其寿命越长。

 

  二、石英玻璃微缺陷

  高功率脉冲氙灯在点火过程中,灯内气体通常会在灯管轴线附近击穿并形成丝状导电通道。当能量释放到此通道时,周围气体的升温使丝状导电通道迅速扩张,形成圆柱形冲击波,沿着轴线传播到灯管管壁上。随着能量的增大和点火次数的增多,管壁的恶化程度会加速。其原因可归结为石英灯管材料内部存在的各种微缺陷,如微孔洞、微裂纹等,在冲击作用下将不断地成核长大、产生位错、形成材料的局部热点。因此,在脉冲氙灯灯管的选材上要特别注意,灯管内表面不能有敞开式气泡或气线出现,灯管外表面及体材内部的微缺陷要尽可能的少。

 

  三、石英玻璃应力

  高功率脉冲氙灯一般采用的是全掺杂或复合掺铈石英玻璃管,该管的应力分布对氙灯爆炸有直接的影响。当灯管较长时,拉应力主要分布在靠近电极和灯管中间的部位。不合格氙灯表面的拉应力多数为1 .4 ~ 1 .6 kg/mm2,这种氙灯在经过1年1000发次的点火后,灯管表面的细裂纹比较多,有环状的、倾斜的或沿着管子轴向的等等。这些灯经过一年的点火后必须进行更换,而拉应力小于0 .18kg/mm2的氙灯用了3年也没有裂纹出现。拉应力还会使灯管表面的微缺陷慢慢变大,虽然这一过程速度比较慢,一般需要好几个月后才会出现,但是在氙灯点火的时候,机械振动和等离子体的冲击会加速微缺陷的变大。

  氙灯在点火前,灯管应力比较大,用应力仪检测有明显的应力条纹,在第一发次的常规点火中就出现爆炸,而后期的氙灯灯管通过退火烘箱来消除应力,应力消除得都比较彻底,不仅通过了常规检测,更是通过了爆炸寿命检测,这也间接证明了应力是导致氙灯爆炸的直接因素。

 

  四、氙气纯度

  氙气是氙灯点火过程中的唯一工作气体,充入的氙气不纯则会显著增加氙灯的着火电压。在氙灯制作的过程中,如果灯内杂质气体没有排除干净,则会对氙灯点火带来很多不利的因素。其中对灯危害程度最大的则是空气中的水蒸气 。如果水蒸气没有从灯内完全排出,电极钨材料就会和水蒸气发生反应,形成WO3和氢原子。WO3从电极头上蒸发,凝结在灯管上,这就是灯管管壁发黑的主要原因。在点火过程中,随着氙灯使用次数的增多,电极、玻璃管壁等放出的杂质气体污染了氙气,使得氙灯的着火电压升高,最终导致氙灯不能正常工作,缩短氙灯的寿命。

 

  五、电极溅射

  电极材料的蒸发对管壁的影响也很大,溅射到管壁上的氧化钨不仅使管壁发黑,而且会吸收更多的电离辐射,使得石英玻璃管局部发热,冷却后会使石英管内表面产生应力,甚至会产生裂纹,严重破坏石英灯管的机械强度。电极材料的选择、电极杆热处理以及封接中电极的保护尤为重要,要尽量选择能够降低钨电子逸出功的复合材料,降低电极使用过程中的温度,同时电极杆除气务必彻底,而且封接中应该使用惰性气体对电极杆进行保护。

 

  六、灯头封接可靠性

  氙灯常用的封接方式有两种:过渡玻璃封接和金属钎焊封接,封接的可靠性直接影响到氙灯内部氙气的纯度,如果封接质量不好,空气直接进入氙灯内部,污染氙气,则氙灯会出现点火失败。

 

  七、灯头绝缘强度

  灯头绝缘强度是脉冲氙灯制作过程中一项重要的技术指标,灯头绝缘材料如不能承受氙灯点火时的高压高电流的冲击,会出现灯头击穿,甚至会使氙灯出现爆炸,影响片状放大器的正常运行。绝缘灌封材料的绝缘指标应该是选择绝缘材料的首要选项,其次对绝缘灌封材料的机械强度也要有一定的要求,要能承受得住点火过程中巨大的冲击力,一旦绝缘材料被冲击力撕裂,绝缘强度再好的灌封材料都会失去它的绝缘作用。


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