Xenon: Kalt Brennen?

[THX]

Hi

 

Hab wieder mal was aus nem Thread:

 

"nun ja, bei kolben ist halt die kühlung das wichtigste"

- Gut, das weiss ich.

 

"und hat erheblichen einfluss auf dei schwärzung"

- Schwärzung? Was ist das?

 

"je kälter, je weniger schwärze und je länger die lebensdauer."

- Geht z.B. auch Trockeneis? Oder ein Kühlaggregat?

 

Freue mich auf eure Antworten.

[x-ander]

Schwärzung ist glaube ich die chemische Reaktion des Xenon- Gases. Jedenfalls bildet sich dann ein Schwarzer Niederschlag am Glas, so daß weniger Licht austreten kann.

[MichaelB]

Hi,

Soweit ich weiss ist das schwarze metall welches an den Elektroden

verdampft und sich am kühleren Glas kondensiert. Das passiert in

jeder Glühbirne. Aber hier gibts bestimme Leute die noch viel mehr

darüber wissen.

 

Michael.

[D21]

@MichaelB hat recht: es ist das verdampfende metall der elektroden, das sich an dem glaskolben niederschlägt!

bei halogenlampen zum beispiel, wird dieser prozess durch die halogenfüllung weitgehend verhindert, so daß man die glühwendeltemperatur noch weiter steigern kann, ohne daß die wendel durchbrennt. ist'n komplizierter prozeß - der aber nur bei der entsprechenden betriebsspannung funktioniert. bei (deutlicher) unterspannung funktioniert dieser sogenannte halogenkreislauf nicht und die lampe erreicht nicht ihre vorgegebene lebensdauer. bei überspannung brennt sie eh, wie auch andere lampen schneller durch!

bei den xenonlampen isses wirklich nur das wolfram der elektroden,welches allmählich verdampft - die temperatur des lichtbogens spricht ja für sich.......!

die kühlung ist vor allem für den glaskolben da!

 

D21

[Gast T-J]

Original von D21:

- der aber nur bei der entsprechenden betriebsspannung funktioniert. bei (deutlicher) unterspannung funktioniert dieser sogenannte halogenkreislauf nicht und die lampe erreicht nicht ihre vorgegebene lebensdauer. bei überspannung brennt sie eh, wie auch andere lampen schneller durch!

D21

 

Hallo,

endlich mal jemand, der versteht, wie Halogenlampen funktionieren.

 

...wird dieser prozess durch die halogenfüllung weitgehend verhindert...

 

Nein, wird zeitlich hinausgezögert.

 

 

--

c. u.

T. J.

[MichaelB]

Hi,

D21: Richtig, daher darf man Halogenlampen auch nicht zu stark

kühlen.

Aber wie ist des bei XENON Lampen? Kann die Kühlung hier zu stark

werden? Oder ungleichmässig? Ich denke hier auch thermische Verspannungen

im Glas.

Das ist bestimmt ne Frage für Niels;D

 

Gruss, SCHÖWO

 

Michael.

[Nils PAMcinema]

Hi Michael,

 

Die Halogen Gluehbirne wurde ja schon weitesgehend erklaert. In der Theorie tritt hier keine Schwaerzung des Kolbens auf, weil das gesamte Wolfram wieder an der Wendel angelagert wird (Leider nicht an den Stellen wo es verdampft ist, ansonsten wuerde die Lampe ewig brennen). In der Praxis gilt es meistens auch, von wenigen Ausnahmen abgesehen, die dann meistens mit falscher Temperatur zu tun haben. Wenn Halogenlampen nicht in sehr heisser Umgebung benutzt werden ist eine aktive Kuehlung nicht von Noeten, sondern schadet eher. (Wenn jemand noch mehr wissen will, fragt mal hier im Forum oder schickt mir eine mail).

 

Also zur Xenon Lampe: Das kritische an der Ueberkuehlung ist vornehmlich, dass es zur Bogenunruhe = Flickern fuehren kann. Innerhalb des Kolbens gibt es einen Xenongasfluss. Dieser wird durch die Konvektion erzeugt (Heisses Gas steigt nach oben). Wenn das Glas zu stark gekuehlt wird, wird der Gasfluss durch den groesser werdenen Temperaturunterschied groesser. Der erhoehte Gasfluss fuehrt zur Bogenunruhe. Dazu kommt noch ein zweiter Effekt: Wenn man im Sommer ueber eine heisse Strasse schaut, sieht man ein wabbernes Bild, weil die Lichtstrahlen durch die heisse, aufsteigende Luft hindurch muss. Das gleiche passiert auch in der Lampe. Das Licht des Bogens muss durch das heisse Gas. Aber es gilt nach wie vor: besser zu viel als zu wenig kuehlen.

Starkes Ueberkuehlen kann man uebrigens an der Lampenspannung messen: Sie sinkt, durch den erniedrigten Innendruck der Lampe, ab (ab 1V oder mehr spricht man von Ueberkuehlung). Dazu muss man natuerlich erst die Lampenspannung bei guter Kuehlung kennen. Die beste Kuehlung von Xenonlampen ist uebrigens dirkekt auf die beiden Sockel zu blasen und ein Luftstrom entlang der Lampe zur Kuehlung des Glases, dass nicht heisser als 900 Grad werden sollte. Letzteres ist natuerlich nicht mal ebenso festzustellen. Kann man aber mit speziell praeparierten Lampen gut messen.

 

Gruss

Nils

[stefan2]

Vieleicht noch der Hinweis, da§ die Sockeltemperatur bei Xenonlampen 250 C nicht Ÿberschreiten sollte, und da§ der Temperaturverlauf entlang des EntladungsgefŠ§es graduell verlaufen sollte, also keine SprŸnge aufweisen sollte.

Bei kleineren Xenonbennern wird ein erheblicher Anteil der zugefŸhrten Energie zur thermischen Stabilisierung des Bogenprozesses benštigt. Daher ist der Lichtwirkungsgrad bei Lampen unter 1 kW nicht gerade berauschend. KŸhlt man hier ŸbermŠ§ig, so ist das ERgebnis noch schlechter, bei stŠrkerer Bogenunruhe.

Kleine Lampen daher eher an der oberen Stromgrenze betreiben.

 

Gr٤e: Stefan

[Nils PAMcinema]

Hi Stefan,

 

Du hast recht, der Temperaturverlauf sollte gleichmäßig sein, wobei echte "Sprünge" physikalisch nicht möglich sind. Darum sollte der Luftstrom entlang (axial) der Lampe strömen. Auch mit der Sockeltemperatur hast Du recht: max. 230 Grad, besser jedoch unter 200 Grad C.

 

Für den interessierten Fachmann/frau: Vielleicht noch eine genauere Erklärung, wieso kleinere Lampen weniger effektiv sind. In dem Entladungsbogen müssen die Elektronen, wenn Sie aus der Kathode kommen, erst beschleunigt werden. Hierzu ist ein Teil der elektrischen Spannung in der Lampe benötigt. Oder anders auch eine bestimmte Wegstrecke. Man nennt dies Kathodenfall. Diese® ist für jede Lampe ca. gleich groß. In einer größeren Lampe ist der Bogen länger und die Spannung höher. Also ist der prozentualle Anteil der elektrischen Spannung der verloren geht geringer.

Beispiel:

1000W Lampe hat 20V / 50A

7000W Lampe hat 43V / 160A

Wenn nun der Kathodenfall 10 V ist, so entspricht das 50% bei der 1 kW, aber weniger als 25% bei der 7kW. Oder anders bei der 1kW würde, nach Abzug der 10 V Kathodenfall, noch 10V*50A = 500W für die Lichterzeugung und alle anderen Verluste zur Verfügung stehen, bei der 7kW jedoch 33V*160A = 5280W. Also mehr als 10x so viel, obwohl die Lampen Nennleistung nur das 7 fache ist (Es gibt aber noch andere Verluste und die 10V sind ein grober Richtwert, daher ist in der Reallität eine 7kW nicht 10x heller, sondern etwas weniger).

 

Das ganze relativiert sich aber wieder, wenn man weiß, daß man mit einem hochwertigen Reflektor viel besser Licht aus einem kurzen Bogen, als aus einem langen Bogen einsammeln kann.

 

Cineastischer Gruß

Nils

[THX]

Hi !!

 

Mir ist aufgefallen, wenn man einen Xenonkolben ausschaltet, dass etwas noch rot nachglücht oder so.

Warum ist das so und was ist das?

 

 

--

THE AUDIENCE IS LISTENING

 

THX

 

(Patrick)

[Billy]

Hallo Patrick,

 

was da so hübsch nachglüht sind die Elektroden, zwischen denen im Betrieb der Lichtbogen steht. Mit dem Abschalten der Energiezufuhr (Gleichrichter) wird zwar keine weitere Erwärmung stattfinden, aber in den doch relativ massiven Elektroden ist noch eine große Menge Wärmeenergie gespeichert. Diese Wärmeenergie kann nur langsam über die Lampenanschlüsse und über die Lampenoberfläche (Gebläse -> Kühlluft !) abgegeben werden.

Das ist auch der Grund, warum Lampenhäuser frühestens 10 - 15 Minuten nach dem Abschalten geöffnet werden dürfen. Die einströmende kalte Raumluft (Raumtemperatur ist im Vergleich zur Lampentemparatur "kalt") könnte zu sehr grossen mechanischen Spannungen im Lampenkolben und damit zum Platzen der Lampe führen.

 

Billy

[stefan2]

Zeigt auch, daß die Xenonlame ein Infrarotstrahler ist.

Die Ausbeute im sichtbaren Bereich ist gar nicht so berauschend, da gibt es effektivere Lampenkonstruktionen, jedoch haben Xenonlampen eine für Filmprojektion so gut geeignete kontinuierliche Strahlung im sichtbaren Bereich.

 

Stefan

[THX]

Wie stehts mit UV?

--

THE AUDIENCE IS LISTENING

 

THX

 

(Patrick)

[D21]

UV-strahlung wird auch "produziert"! aber die heutigen neuen (vor allem die horizontalbrenner) kolben sind da nicht mehr so schlimm, daher auch die bezeichnung "ozonfrei". das ozon entsteht nämlich durch die uv-strahlung in verbindung mit der hohen temperatur des lichtbogens. wer die älteren

(vertikal)kolben kennt, weiß wie schön das "schnuppert" wenn die lampenhausentlüftung mal nicht richtig zieht. ubrigens: auch beim betrieb mit kohlelichtbogen entsteht ozon!

ein weiterer grund warum das lampenhaus ca. 15 - 20 min. nach abschalten der lampe noch zu bleiben sollte ist ja auch der enorme druck im kolben der erst beim erkalten wieder zurückgeht.

aber das dürfte ja eigentlich bekannt sein.

[stefan2]

Einige Lampen werden auch in "Suprasil" Quarzglas geliefert, für besonders gute UV Durchlässigkeit. Für Kinolampen nicht erwünscht, da sonst ein Abzug unumgänglich wird, aber für wissenschaftliche und technische Zwecke u.U. sinnvoll.

Quecksilberdampfbrenner sind aber der bessere UV Strahler, als Xenonlampen, deren Maximum im langwelligen IR Bereich liegt.

 

Stefan

[Nils PAMcinema]

Hallo,

 

Die Geschichte der Xenonlampe ist eine Geschichte voller Mißverständnisse...

 

Es wurden schon viele Dinge richtig erklärt. Ich würde sie gerne für die Interessierten zur Übersichtlichkeit zusammenfassen:

 

Erst ein paar Bemerkungen zum Spektrum:

Xenonlampen erzeugen sehr viel Infrarotstrahlung (> 780 nm), daher wird das Lampenhaus auch so heiß. Deshalb brauch man auch den IR Filter vor dem Film. Der größte Teil der Wärme innerhalb der Lampe selbst wird allerdings durch den hohen Strom erzeugt, oder genauer durch das Auftreffen der vielen Elektronen (= hoher Strom) auf die Anode. Daher ist diese auch wesentlich größer als die Kathode. Aus Sicht der Lampe ist daher das Nachkühlen auch so wichtig: Wärme fließt von der Anode zu der Dichtung, die nicht überhitzt werden darf. Zudem wird durch den hohen Strom auch noch Wärme in den restlichen Stromführenden Teilen erzeugt (Bekanntlicherweise ist der Verlust beim Energietransport ja proportional zum Strom, daher verwendet man ja auch Hochspannungsleitungen zur Energieversorgung).

 

Xenonlampen in ozon-freier Ausführung absorbieren UV Strahlung (< 380 nm) die unterhalb von circa 230-250 nm liegt. UV Strahlung zwischen circa 250 nm bis 380 nm wird weiterhin abgegeben. Wer also keinen Wert auf braunen Teint -oder schlimmer- Sonnenbrand legt meidet das Licht! Die Ozonproduktion ist übrigens nur von der UV Strahlung abhängig. In manchen industriellen Prozessen wird absichtlich Ozon produziert. Dies wird mit "relativ" kalten Mittel- oder Niederdruck Quecksilberlampen gemacht.

 

Xenonlampen haben im Bereich des sichtbaren Lichtes (380 - 780 nm) einzigartige Vorteile für die Projektion, weshalb Sie für Kino verwendet werden.

-gleichmäßiges, tageslicht-ähnliches Spektrum

-stabiles Spktrum über die Lebensdauer

-stabiles Spktrum unabhängig von der Leistung

-Spektrum, welches von Lampe zur Lampe identisch ist

 

 

Es gibt tatsächlich Lampen die wesentlich bessere Energieausbeute haben:

Xenonlampen arbeiten bei hohem Strom und geringer Spannung, was aus verschiedenen Gründen ineffizient ist (siehe oben und früheres Post von mir).

Metalldampflampen -die bei höherer Spannung und geringerem Strom arbeiten- sind bei gleicher Leistung 2 bis 3 mal heller, wobei noch ein Tageslichähnliches Spektrum abgegeben wird. Allerdings sind sie aus mehreren Gründen nich geeignet:

-längerer Bogen, der eine effektive Nutzung des Lichtes im optischen System nicht ermöglicht

-ungünstigere Lichtverteilung im Bogen

-Spektrum ändert sich mit der aktuellen Leistung der Lampe

-Spektrum ändert sich mit dem Alter der Lampe

-Abweichungen im Spektrum durch Hestellungstoleranzen

 

Im Bereich Effizenz ist die Natriumniederdrucklampe ziemlich gut. Circa 6 mal soviel Lumen bei gleicher Leistung, wie eine Xenonlampe. Allerdings kommt nur gelbes Licht raus. Man sieht also keine Farben mehr (dafür sieht man immerhin schärfer). Daher werden sie auch nur zur Industrie- und Strassenbeleuchtung eingesetzt.

 

Noch zur Deutlichkeit: Die Effizienz von Lampen hängt natürlich -neben der Effizienz der Umwandelung von Energie in Strahlung- maßgeblich von der Spektralverteilung ab. Je mehr Strahlung im Sichtbaren erzeugt wird, desto effizienter ist logischerweise die Lichterzeugung des Lampentypes. Halogenlampen wandeln ca 94% der elektrischen Energie in Strahlung um, teilt sich aber in 87% im Infraroten und nur 7% im Sichtbaren auf. Daher sind sie relativ ineffizient. Halogenlampen sind ungefähr genauso effizient wie Xenon.

 

Cineastischer Gruß

Nils

[THX]

Original von MichaelB:

Hi,

D21: Richtig, daher darf man Halogenlampen auch nicht zu stark

kühlen.

 

Hatschuuu

 

Ich habe über meinem recht kleinen LH der TK ein Lüfter installiert, damit es der Halo nicht zu warm werden könnte, sollte ich den nur zur nchkühlung einschalten oder gar nicht?

 

 

 

 

--

THE AUDIENCE IS LISTENING

 

THX

 

(Patrick)

[D21]

Hi Patrick!

Auf keinen Fall!! Laß den Lüfter immer laufen. Meine Erfahrungen haben mir gezeigt, daß eine ständige Kühlung doch besser ist. Der Ventilator bringt (ich nehme es jedenfalls bei dir an) nicht so einen starken Kaltluftstrom durch das LH, als das es der Lampe schaden könnte. Das gesamte Innenleben des LH wird es dir danken!

Meine TK-LH habe ich so umgebaut, daß die Lampe vom Schaltgerät versorgt wird und der (nicht ausgebaute!) Lüfter vom alten Anschluß an der Maschine seine Spannung bekommt. (Parallelanschluß zum Motor!)

Gruß D21

[THX]

Hi

 

Na dann...

Der lüfter läuft schön mit 13,6 V aus einem sep Trafo, siehe gallerie.

WEnn er zu heiss wird, zb. mit 12V, quietscht er so schön :)).

Die warme Abluft geht entweder seitlich raus, weils da so lichtschutzdinger hat, die den luftstrom abbremsen oder dann in mein schönes Abluftrohr :)

 

--

THE AUDIENCE IS LISTENING

 

THX

 

(Patrick)