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Xenon-Gasentladungslampe

Xenon-Gasentladungslampen sind Höchstdruck-Gasentladungslampen. Sie nutzen die Strahlungsemission eines Lichtbogens, besitzen besonders hohe Leuchtdichten und einen sehr hohen Farbwiedergabeindex. Üblich sind Lampen mit einer Aufnahmeleistung von 50W bis 15kW.

Aufbau

Xenon-Gasentladungslampen bestehen aus einem dickwandigem, mit Xenon gefüllten Quarzkolben, in dem zwei massive Wolfram-Elektroden eingeschmolzen sind. Im Quarzkolben befinden sich zwei Elektroden, zwischen denen ein elektrisches Feld aufgebaut wird und eine bogenförmige Gasentladung brennt.

Betrieb und technische Besonderheiten

Xenon-Gasentladungslampen müssen mittels eines Hochspannungsimpulses mit einer Stärke von bis zu 50kV gezündet werden, da sich im kalten Zustand eine nicht leitende Gasstrecke zwischen den Elektroden befindet. Einmal gezündet, entsteht zwischen den Elektroden der Xenon-Gasentladungslampe ein ionisierter Gasbogen, der durch die kontinuierliche Zufuhr eines geglätteten Gleichstroms aufrecht erhalten wird. Je besser die Betriebsspannung durch ein Vorsteuergerät geglättet ist, desto höher ist die Lebensdauer der Lampe und die Qualität des abgegebenen Lichtes.

Der Druck der Xenon-Edelgasfüllung steigt während des Betriebs von etwa 8 bar (0,8 MPa) im kalten Zustand auf bis zu 40 bar (4 MPa) Betriebsdruck an. Der hohe Druck verbreitert die Emissionslinien des Plasmas zu einem im sichtbaren Bereich nahezu kontinuierlichem Spektrum mit einer Farbtemperatur von ca. 6000 K, was etwa der Farbe von Tageslicht entspricht. Die hohen Temperaturen und der Druck unter dem eine handelsübliche Xenon-Gasentladungslampe steht, führen dazu, dass der Betrieb eines solchen Leuchtkörpers mit einem relativ hohen Aufwand verbunden ist. Die meisten Lampentypen benötigen für einen reibungslosen Betrieb Kühlungsvorrichtungen, zudem ein explosionssicheres Gehäuse. Abhängig vom Verwendungszweck werden Xenon-Gasentladungslampen mit dotiertem beziehungsweise beschichtetem Quarzglas hergestellt, um den UV-Anteil des erzeugten Strahlungsspektrums zu filtern.

Xenon-Gasentladungslampen haben ein Leuchtzentrum von nur wenigen Millimetern Ausdehnung, wobei der Punkt der höchsten Leuchtdichte direkt an der Anode liegt. Sie werden daher auch als Kurzbogenlampen bezeichnet. Die geringe Größe der Lichtquelle und ihre hohe Intensität erlaubt eine effektive Fokussierung bzw. Kollimation.

Anwendung

Wegen ihres hohen Preises und des aufwendigen und nicht ganz ungefährlichen Betriebs wird die Xenon-Gasentladungslampe nur für spezielle Anwendungen, die von der hohen Leuchtdichte, dem kleinen Leuchtfeld und dem kontinuierlichen Spektrum profitieren, verwendet. Diese Faktoren fallen vor allem bei Kinoprojektoren, Festkörperlasern, Effekt- und Suchscheinwerfern, Lichtquellen für wissenschaftliche Anwendungen und Leuchttürmen ins Gewicht.

Spezielle Varianten der Xenon-Gasentladungslampen werden zur Herstellung von Platinen oder zur biologischen Reinigung von Trinkwasser verwendet. Bei Lampentypen, die für diese Anwendungsgebiete vorgesehen sind, wird auf eine Dotierung des Kolbens verzichtet.

Bei Kraftfahrzeugen wird seit 1991 Xenonlicht in den Scheinwerfern verwendet. Hierbei handelt es sich um Quecksilberdampflampen mit Xenon als Füll- bzw. Startgas, nicht um Xenon-Gasentladungslampen.