短弧氙灯的设计与应用

短弧氙灯是一种性能独特的光源产品,是在强度和准直度方面近似太阳光性能的光源.在阐述氙灯发光原理的基础上,提出了一种提高短弧氙灯辐射输出的设计思想及典型制作工艺,介绍了短弧氙灯的发展和具体应用.

太阳模拟器大功率短弧氙灯放电特性试验测试

目的增强太阳模拟器氙灯驱动运行的可靠性,给太阳模拟器研制提供技术保障,针对太阳模拟器大功率短弧氙灯放电特性进行试验研究。方法设计太阳模拟器的大功率短弧氙灯放电特性测试方法,然后通过理论计算和实际测试验证氙灯电源初始电流对短弧氙灯放电特性的影响,并采用增设优化电路的方法对其放电特性进行改善。结果在初始电流为70 A和120 A两种情况下,弧光放电电流到达谷值以后的电流稳定度分别为1.8616和0.9867,增设优化电路后,再次进行短弧氙灯放电特性测量,将初始电流降低到60 A,而稳定度可达到0.5409。结论改善后的电路基本可实现短弧氙灯放电理想状态,完成了对短弧氙灯进入电流击穿阶段后形成的稳定弧光放电电流特性的优化,大大提升了氙灯点灯成功率,为增强太阳模拟器可靠性提供了试验支持。

短弧氙灯光谱特性及其在太阳模拟器中应用

短弧氙灯作为标准光源得到了广泛的应用,但是空间光谱分布的不均匀性限制了其进一步的发展。通过对短弧氙灯轴向光谱分布的测量,电弧温度分布的计算,初步得到温度与电流密度的关系,认为可以通过控制弧电流密度改善氙灯光谱辐照度分布。

大功率短弧氙灯寿命的探讨

本文主要叙述了影响２５ｋＷ短弧氙灯寿命的几个因素，其中包括电极材料的选择，真空密封及洁净处理等。并提出了提高氙灯使用寿命的工艺改进措施。

大功率短弧氙灯触发器的设计

阐述了短弧氙灯的点燃机理,分析了不同类型短弧氙灯触发器并选择了合适的触发电路.为了使大功率短弧氙灯能在低压直流供电的情况下顺利点燃,对现有触发电路进行了改进设计,使其适用于低压直流电源.改进后的触发器能接入车载或机载电源直接使用.

用于短弧氙灯的光学调焦机构

设计了一种用于短弧氙灯汇聚光学系统的调焦机构,对周向及轴向的调焦方式分别进行了设计及计算:一方面通过细牙螺纹的结构实现轴向调焦;另一方面通过一组偏心轮装置完成周向调焦。最终实现了机构的三维连续调焦,在此基础上研制了调焦机构样机,经过多次试验验证了该调焦机构的可靠性,效果良好。

超高亮度短弧放电灯的反射光利用效率

短弧气体放电灯现已广泛应用于投影、医用光源、红外高温熔炉、太阳模拟器等领域。采用球面反射镜把短弧气体放电灯发出的光反射回毫米量级的等离子体电弧源区可以大幅增加特定方向上的光通量并提高灯的亮度。虽然这种简便的方法在实际应用中已经非常普遍，但却很少有人对该方法做更深一步的定量研究。本文对带有球面反射镜的短弧氙灯的反射光利用效率进行了研究，得到的研究结果对短弧氙灯的实际应用具有一定的参考价值。

20kW氙灯单元试验开关电源研究

文章介绍了 KM6太阳模拟器氙灯单元试验的全部过程,对短弧氙灯的伏安特性进行了研究。通过触发器性能的测试,对开关电源指标和稳定性进行了阐述。

一种应用于太阳仿真器的照明系统设计

提出了一种新的用于太阳仿真器的照明系统,介绍了照明系统的设计原理和方法,利用光学设计软件对系统进行设计,对影响均匀性的因素进行分析,对匀光器件匀光棒的工作原理进行了探讨并对匀光性利用光学软件Lighttools进行了仿真计算,使整个系统的不均匀性≤7.1%。辐照度达到0.1个太阳常数,满足了设计指标,并提出均匀性进一步提高的方法。

KFTA太阳模拟器辐照均匀性仿真

文章着重介绍了太阳模拟器光学系统及氙灯的建模,尤其对短弧氙灯建模做了详细阐述,它是根据短弧氙灯的亮度分布图采用多个体光源嵌套的形式模拟氙灯,用角度切址文件和光谱分布数据定义短弧氙灯的角度分布和光谱分布。最后运用美国ORA公司的光学分析软件LightTools对太阳模拟器辐照均匀性进行仿真计算,并得到辐照度的一维、二维和三维图形。

KFTA太阳模拟器灯单元的方案设计

在进行KFTA太阳模拟器的设计中,首次采用了氙灯水平点燃的灯单元设计方案。氙灯水平点燃既可以提高太阳模拟器的能量利用率,又降低了成本,节省了人力、物力,但同样也面临着许多新的问题：灯的选择、灯的稳弧、灯的水平调节机构以及灯的应力分析等。文章正是从以上各个方面阐述了KFTA太阳模拟器灯单元的设计思想及方法。

新型汽车前灯的技术进展

介绍陶瓷管金属卤化物灯 ,无汞金属卤化物灯 ,小功率球型短弧高压氙灯等新型汽车前灯的技术进展。较为详细介绍了这些新型灯的电压和启动特性、汞的替代物的选择及光电特性等。

一种可调制的连续光谱点光源

短弧氙灯是一种发光强度高,具有从紫外到红外的连续光谱的点光源。本文介绍交流供电的短弧氙灯光源,用两电极短弧氙灯实现三电极短弧氙灯性能的方法。给出了用一个系统满足各种不同发光强度、不同调制波形、不同调制频率的要求,以及在制造和使用过程中应注意的事项。

中高温加热用聚光器的试验研究

氙灯的辐射光谱与日光接近,可用作模拟日光和人工老化的光源。针对在聚光类太阳能热利用技术及其装备的研究开发过程中需要高热流密度太阳辐射的情况,为降低研发成本和加快研发进度,提出了利用基于超高压短弧氙灯的探照灯来模拟高聚光比太阳辐射的做法,进而开发出一种中高温加热用聚光器,并对其进行了照射加热试验。试验结果表明该新型聚光器可以达到太阳能中高温利用所需的温度,其输入功率的热利用率可达50%以上,可以大大降低相关设备的研制费用及加快研发的进度。

气象用太阳模拟器光学系统仿真

气象用太阳模拟器主要应用于总辐射表检测,对辐照均匀性有较高的要求,光学系统设计难度较大。本文介绍了如何用lighttools软件进行光学系统建模,分析辐照均匀性,为光学系统设计及装调提供有效的指导,其中,短弧氙灯是整个建模的关键,根据短弧氙灯的发光机理及其亮度曲线,用嵌套的圆柱和球体光源来仿真氙灯的发光,通过蒙特卡洛光线追迹,仿真出来的配光曲线和实际的很接近,符合建模要求。最后,分别用一维、二维、三维分析图表示辐照度分布。通过数据分析,整个口径范围内辐照不均匀度为±4.2%,有效口径φ100m范围内,辐照不均匀度为±2.0%。

一种弹体入水冲击波阴影成像可视化系统及其试验研究

扩大成像视野对于开展充水容器中弹体入水冲击波传播及弥散方面的可视化研究具有重要的实际意义。阴影成像技术适用于大视野实验,且对流场冲击波和扰动的可视化研究具有简单性和通用性,其中直接阴影成像最为简单,但可靠点光源的缺乏是阻碍其发展应用的瓶颈。因此基于国产短弧氙灯管,自制了短弧氙灯点光源,根据阴影成像原理,设计出一种弹体入水冲击波阴影成像可视化系统,详细介绍了其组成和运行原理。利用该系统对高速弹体入水进行了试验研究,获得了弹体入水冲击波的阴影成像和冲击波信号的压力时程曲线,通过阴影成像和冲击波信号相结合分析了弹体入水冲击波的传播特性,并进行了理论验证。结果表明:该弹体入水冲击波阴影成像可视化系统具有可靠性和设计的合理性。弹体高速入水后,初始冲击波的强度最大,随着冲击波的传播,冲击波强度逐渐降低,水中冲击波的传播速度不断降低,球形冲击波的半径逐渐增大。