氙灯光源能解决光亮度与伴随热量的矛盾

　　氙灯光源的工作分为起辉、预燃和高压放电三阶段，其工作过程比较复杂，是一种非稳态的气体放电。起辉阶段，放电首先在石英管内壁接近触发丝处产生电离通道，气体由于与电子碰撞而被加热，灯内的氙气迅速电离，发生辉光放电。脉冲变压器T、电容C2、可控硅VT2和电阻R2构成起辉电路，当VT2关断时，电压U1通过电阻R2给电容C2充电，在电容C2上存储能量，通常U1为1kV左右，充电时间很短。当VT2导通时，电容C2和脉冲变压器T的电感谐振放电，在变压器T的副端产生5kV左右的起辉电压，氙灯光源在很强的轴向电场及触发高压脉冲作用下，气体被击穿，形成放电通道；预燃阶段，当输进的能量足够大时，电极加热到具有一定的热发射能力，灯管中的气体则由辉光放电过渡到弧光放电。此时，氙灯光源可近似为一电阻，电压U2通过电阻R1和二极管D加到氙灯光源两端形成预燃回路；高压放电阶段，氙灯光源为弧光放电，当VT1关断时，电压U3向电容C1充电，当VT1导通时，电容C1向氙灯光源放电，从而氙灯光源出现弧光频闪现象。在高压放电阶段，预燃电路一直给氙灯光源提供维持电流（约100mA）。　　氙灯光源一般由密封在玻璃或石英玻璃体内的两个电极组成,壳体中充以氙等惰性气体。脉冲光源的闪光持续是指1/3峰值光强所对应的时间间隔,称为脉冲宽度。它主要由光源的结构和点灯电路决定。现有脉冲光源的脉冲宽度一般为10-9～10-2s,瞬时亮度可达1010cd/m2，是除激光外亮度Zgao的人造光源，氙灯光源的瞬时光通量可达109lm，闪光重复频率为1～106次／分,工作寿命达106次以上，发光效率为40lm/W。　　在传统的氙灯光源起辉预燃系统中，起辉阶段和预燃阶段分别需要电压源，如图1所示，U1为起辉电压，U2为预燃电压，从而增加了电源设计的复杂性。新型氙灯光源起辉预燃电源采用PWM技术控制，起辉和预燃阶段共用一个电源，起辉时为电压源，预燃时为恒流源。起辉阶段，Zda占空比输出Zgao电压，通过串联谐振得到高压起辉电压；预燃阶段，通过调整占空比恒流输出维持电流（约100mA）。　　氙灯光源的优点是能解决光亮度与伴随热量的矛盾。它放电时发出强烈的光，但闪光持续时间很短，所以热量影响较小。由于瞬时光能量大，图像的层次还原较好。为了延长氙灯光源的寿命，进步光电转换效率，在重复率较低的情况下，一般需要在脉冲大电放逐电之前加上预燃电流。假如采用传统的工频变压器式预燃电路，就必须增大滤波电容和大功率限流电阻，增大了电路的体积，电路也轻易因干扰而被误以为解除预燃[3]。另外，氙灯光源在工作时，弧光放电时间较长，放电电容的能量开释不充足而*可能导致放电电容不能正常放电的现象出现。本文根据氙灯光源的工作原理，提出了一种氙灯光源起辉预燃的电源结构，并研制了氙灯光源的预燃电源。该电源采用PWM技术控制，起辉和预燃阶段共用一个电源，起辉时为电压源，预燃时为恒流源。试验结果表明，该电源效率较高，工作可靠，运行稳定，氙灯光源有效地解决了因放电电容的残余能量导致的不正常放电现象。

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