맨위로가기

제논 호등

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
목차

1. 개요

제논 아크 램프는 제논 가스를 채운 유리관에 전압을 가해 방전시켜 빛을 내는 램프로, 연속 출력, 플래시 램프 등 세 가지 유형으로 나뉜다. 1944년 제논 방전 연구가 시작되었으며, 1952년 오스람에서 상업화되었다. 제논 램프는 영화 프로젝터, 현미경, 탐조등 등 다양한 분야에 사용되며, 특히 디지털 극장 프로젝터의 레이저 조명으로 대체될 것으로 예상된다. 램프는 자외선 방사선을 방출하며, 오존 생성 문제를 일으킬 수 있어 UV 차단 코팅이 적용되기도 한다. 램프는 토륨 텅스텐 전극과 융합 석영 외피로 구성되며, 고전력 램프는 수냉식으로 작동한다.

더 읽어볼만한 페이지

  • 제논 - 제논 (원소)
    제논은 원자 번호 54번의 화학 원소로, 1898년에 발견되었으며, 무색 무취의 기체로 플래시 램프, 레이저, 마취제 등에 사용되고, 다양한 화합물이 연구되며, 7개의 안정 동위원소와 40개 이상의 방사성 동위원소로 존재한다.
  • 제논 - 제논 동위 원소
    제논은 9개의 안정 동위 원소와 40개 이상의 불안정 동위 원소를 가지며, 124Xe, 134Xe, 136Xe는 이중 베타 붕괴를 통해 붕괴할 것으로 예측된다.
  • 기체방전등 - 형광등
    형광등은 저압 기체 방전을 이용해 빛을 내는 조명 기구이며, 수은 증기 방전으로 자외선을 발생시켜 형광 물질을 통해 가시광선으로 변환하는 원리를 사용하고, 백열등보다 에너지 효율이 높지만 수은 사용 등의 단점이 있으며, LED 조명으로의 전환으로 생산 및 사용이 감소하는 추세이다.
  • 기체방전등 - 나트륨등
    나트륨등은 나트륨 증기의 방전 현상을 이용해 빛을 내는 램프로, 봉입된 증기압에 따라 저압과 고압 나트륨 램프로 나뉘며 각각 특징과 활용 분야가 다르다.
제논 호등
지도
기본 정보
종류기체 방전 램프
빛깔흰색
특징고휘도
구조 및 작동 원리
작동 기체제논
발광 원리제논 기체의 방전
전극주로 텅스텐 전극 사용
특징
스펙트럼연속 스펙트럼
광도높음
색온도태양광과 유사
효율상대적으로 낮음
수명비교적 짧음
응용 분야
조명자동차 헤드라이트 (제논 헤드램프)
서치라이트
프로젝터
스트로보스코프
기타영화 촬영
사진 촬영
과학 연구
의료 기기 (살균, 치료)
추가 정보
장점밝고 흰 빛
자연광에 가까운 색상
즉시 점등 가능
단점높은 초기 비용
작동을 위한 안정기 필요
자외선 방출
기타 명칭
영어Xenon arc lamp
일본어キセノンランプ (Kisenonranpu)

2. 유형

제논 아크 램프는 크게 세 가지 유형으로 나눌 수 있다.


  • 연속 출력 제논 단 아크 램프
  • 연속 출력 제논 장 아크 램프
  • 제논 플래시 램프 (보통 별도로 간주됨)


비디오 프로젝터의 2kW 세라믹 제논 램프. 주변을 둘러싼 두 개의 금속 밴드에 방열판 한 쌍이 고정되어 있으며, 이는 램프 전극에 전원을 공급하는 역할도 한다.


각 램프는 양쪽 끝에 텅스텐 금속 전극이 있고, 융합 석영 또는 다른 내열성 유리로 만들어진 아크 튜브로 구성된다. 유리 튜브는 먼저 진공 상태로 만든 다음 제논 가스로 다시 채운다. 제논 플래시 램프의 경우, 아크 튜브 외부를 감싸는 세 번째 "트리거" 전극이 보통 있다.

제논 아크 램프의 수명은 설계 및 전력 소비에 따라 다르며, 주요 제조업체는 평균 수명을 500시간(7 kW)에서 1,500시간(1 kW)으로 보고하고 있다.[1]

제논 단 아크 램프는 세라믹 몸체와 일체형 반사경으로도 제조된다. 자외선 투과 또는 차단 창을 갖춘 다양한 출력 정격으로 제공된다. 반사경 옵션으로는 포물선형(평행광용) 또는 타원형(집광용)이 있다. 비디오 프로젝터, 광섬유 조명, 내시경 및 헤드램프 조명, 치과 조명, 서치라이트 등 매우 다양한 용도로 사용된다.

3. 역사

1954년경의 초기 단일 아크 제논 램프, 오스람-STUD XBO 1001


제논 방전에 대한 관심은 1944년 P. 슐츠가 거의 연속적인 스펙트럼과 높은 연색성을 가진 백색광을 발견하면서 처음 시작되었다.[2] 그러나 제2차 세계 대전 중 불활성 기체 사용에 제약이 있어, 1949년 영국 지멘스 램프 회사의 존 앨링턴[3]이 연구 결과를 발표하기 전까지는 큰 진전이 없었다.[4]

이후 독일의 오스람은 영화 프로젝션 분야에서 기존의 탄소 아크 램프를 대체하기 위한 기술 개발에 집중했다. 제논 램프는 깜빡임이 적고 아크가 더 안정적이며, 전극이 소모되지 않아 중단 없이 더 긴 시간 동안 영화를 상영할 수 있다는 장점이 있었다. 오스람은 제논 방전의 물리적 특성을 깊이 연구하여 직류(DC) 작동에 적합한 매우 짧은 아크를 개발했다. 이를 위해 음극은 고온에서 열전자를 방출하도록 작게 만들고, 양극은 전자가 부딪힐 때 발생하는 열을 효과적으로 분산시키도록 더 크게 설계했다. 빛의 대부분은 아크 온도가 약 10000°C에 달하는 음극 끝 바로 앞에서 생성된다. 플라스마는 양극 쪽으로 가속되며, 전극의 형태, 전류 흐름에 의한 자기 압축, 그리고 전구 형태에 따른 대류 효과에 의해 안정적으로 유지된다.

이러한 기술 개발을 바탕으로, 1950년 10월 30일 베를린에서 열린 독일 영화 협회 제216차 회의에서 제논 조명을 사용한 최초의 성공적인 공개 프로젝션이 이루어졌다. 이때 컬러 영화 ''Schwarzwaldmädel''의 일부 장면이 상영되었다.[5] 이 기술은 1952년 독일 오스람이 상업적으로 도입했다.[6] 처음에는 2kW 크기(XBO2001)로 생산되었고, 이후 1kW(XBO1001)[7] 램프도 출시되었다. 이 램프들은 기존의 탄소 아크 램프보다 작동이 편리하여 이를 대체하며 영화 프로젝션 분야에서 널리 사용되기 시작했다.

4. 현대적 사용

제논 아크에서 생성되는 흰색의 연속적인 빛은 스펙트럼상으로 주간광과 유사하지만, 이 램프는 입력 전력 1 W당 가시광선 출력 lm 측면에서 상당히 낮은 광효율을 갖는다. 오늘날 극장의 거의 모든 영화 프로젝터는 이러한 램프를 사용하며, 정격 전력은 900W에서 최대 12kW에 이른다. 옴니맥스(Imax Dome) 프로젝션 시스템은 최대 15kW의 정격 출력을 가진 단일 제논 램프를 사용한다. 2016년 현재, 디지털 극장 프로젝터용 레이저 조명이 시장에서 자리를 잡기 시작했으며[8], 이 분야에서 제논 아크 램프를 대체할 것으로 예측되었다.[9]

아크의 크기가 매우 작기 때문에 램프에서 나오는 빛을 적당한 정밀도로 초점을 맞출 수 있다. 이러한 이유로, 10W까지의 소형 제논 아크 램프는 광학 및 현미경 및 기타 기기의 정밀 조명에 사용되지만, 현대에는 진정한 회절 한계 지점을 생성할 수 있는 레이저 다이오드 및 백색광 슈퍼컨티뉴엄 레이저에 의해 대체되고 있다. 더 큰 램프는 좁은 광선을 생성하는 탐조등이나 주간광 시뮬레이션이 필요한 영화 제작 조명에 사용된다.

모든 제논 단일 아크 램프는 상당한 양의 자외선 방사선을 생성한다. 제논은 UV 대역에서 강한 스펙트럼선을 가지고 있으며, 이는 표준 램프에 사용되는 붕규산 유리와 달리 융합 석영 램프 덮개를 쉽게 통과한다. 융합 석영은 특별히 도핑되지 않으면 UV 방사선을 쉽게 통과시킨다. 단일 아크 램프에서 방출되는 UV 방사선은 오존 생성이라는 2차 문제를 일으킬 수 있다. UV 방사선은 램프 주변의 공기 중 산소 분자를 때려 이온화시킨다. 그런 다음 이온화된 분자 중 일부가 O3, 즉 오존으로 재결합한다. 단일 아크 램프를 광원으로 사용하는 장비는 UV 방사선 차폐 장치를 포함하고 오존 축적을 방지해야 한다.

많은 램프는 덮개에 단파 UV 차단 코팅을 하고 "오존 프리" 램프로 판매된다. 이러한 "오존 프리" 램프는 적절한 환기가 쉽게 접근할 수 없는 실내 응용 분야에서 일반적으로 사용된다. 일부 램프는 초순수 합성 융합 석영("Suprasidh"와 같은)으로 만들어진 덮개를 가지고 있으며, 이는 비용을 대략 두 배로 늘리지만 진공 UV 영역으로 유용한 빛을 방출할 수 있다. 이러한 램프는 일반적으로 순수한 질소 분위기에서 작동한다.

제논 단광 아크 램프는 세라믹 몸체와 일체형 반사경으로도 제조된다. 자외선 투과 또는 차단 창을 갖춘 다양한 출력 정격으로 제공된다. 반사경 옵션으로는 포물선형(평행광용) 또는 타원형(집광용)이 있다. 비디오 프로젝터, 광섬유 조명, 내시경 및 헤드램프 조명, 치과 조명, 서치라이트 등 매우 다양한 용도로 사용된다.

점등 시의 내부 압력은 통상 20~40기압으로 설정되는 경우가 많다.

발광 효율은 적외선 방사와 열 손실이 커서 25~30lm/W로 방전 램프로서는 낮지만, 그래도 백열전구의 2~3배 정도이며, 가시광선 영역의 분광 분포가 태양광과 비슷하여 연색성이 우수하다. 게다가 시동부터 광속이 안정되기까지 거의 시간을 요하지 않는 것도 특징 중 하나이다.

5. 램프 구조

제논 아크 램프는 작동 방식과 구조에 따라 크게 세 가지 유형으로 나눌 수 있다.


  • 연속 출력 단(短) 아크 램프 (Short Arc Lamp): 전극 간 거리가 짧은 램프.
  • 연속 출력 장(長) 아크 램프 (Long Arc Lamp): 전극 간 거리가 긴 램프.
  • 제논 플래시 램프 (Xenon Flash Lamp): 순간적인 섬광을 내는 램프. (보통 별개 유형으로 간주)


모든 제논 램프는 기본적으로 양 끝에 텅스텐 전극이 있고, 이를 석영이나 다른 내열성 유리로 만든 아크 튜브가 감싸는 구조이다. 제조 시 유리관 내부의 공기를 빼내고(배기) 제논 가스를 채워 넣는다. 일반적인 램프 수명은 약 2,000시간 정도이다.

제논 방전을 이용한 조명 기술은 1944년 독일의 P. 슐츠가 제논 가스 방전 시 거의 연속적인 스펙트럼을 가지며 연색성이 높은 백색광이 발생한다는 사실을 발견하면서 주목받기 시작했다.[2] 하지만 전시 상황으로 인한 이 불활성 기체의 수급 제약으로 인해, 1949년 영국 지멘스 램프 회사의 존 앨링턴이 연구 결과를 발표할 때까지 중요한 진전이 이루어지지 않았다.[3][4]

이후 독일 오스람(Osram)은 영화 영사기에 사용되던 탄소 아크 램프를 대체하기 위한 기술 개발에 집중했다. 제논 램프는 깜빡임이 적고 안정적인 아크를 제공하며, 전극이 소모되지 않아 중단 없이 더 긴 영화 상영이 가능하다는 큰 장점을 제공했다. 이 성과에서 오스람의 주요 기여는 제논 방전의 물리적 특성을 깊이 연구하여, 직류(DC) 전원으로 작동하는 매우 짧은 아크를 구현하는 전극 및 전구 구조를 개발한 것이었다. 음극은 작게 만들어 전자 방출을 위한 고온 상태를 유지하고, 양극은 크게 만들어 전자가 부딪힐 때 발생하는 열을 효과적으로 방출하도록 설계했다. 빛의 대부분은 아크 온도가 10,000 °C에 달하는 음극 끝 바로 앞에서 생성된다. 플라스마는 양극 쪽으로 가속되며, 전극 형태, 전류 흐름에 의한 자기 압축 효과, 전구 형태에 따른 대류 효과에 의해 안정적으로 유지된다.

이러한 기술 발전을 바탕으로 1950년 10월 30일, 베를린에서 열린 독일 영화 협회 회의에서 컬러 영화(''Schwarzwaldmädel'')의 일부 장면을 제논 램프로 상영하며 최초의 성공적인 공개 시연이 이루어졌다.[5] 오스람은 1952년 이 기술을 상용화했으며,[6] 처음에는 2 kW급(XBO2001)으로 생산되었고, 이후 1 kW급(XBO1001)[7] 램프가 출시되어 기존의 탄소 아크 램프를 대체하며 영화 영사기 분야에서 널리 사용되기 시작했다.

오스람(Osram) 100W 제논/수은 단 아크 램프 반사경


현대의 모든 제논 단 아크 램프는 토륨이 첨가된 텅스텐 전극과 융합 석영으로 만들어진 외피를 사용한다. 융합 석영은 작동 중 발생하는 높은 압력(IMAX 전구의 경우 25기압)과 고온을 견디면서도 빛을 투과시키는, 현재 유일하게 경제적으로 가능한 재료이다. 전극에 첨가된 토륨은 전극의 전자 방출 성능을 크게 향상시킨다. 텅스텐과 석영은 열팽창 계수가 다르므로, 텅스텐 전극을 순수한 몰리브덴 금속이나 인바 합금 스트립에 용접한 후 석영에 녹여 외피를 밀봉한다.

매우 높은 전력을 사용하므로 대형 램프는 수냉식으로 냉각된다. 예를 들어 IMAX 프로젝터에 사용되는 램프의 전극 본체는 견고한 인바로 만들고 끝부분만 토륨 텅스텐으로 처리한다. O-링을 사용하여 튜브를 밀봉하고 노출된 전극이 냉각수에 닿지 않도록 한다. 저전력 램프는 전극 온도가 충분히 높아지지 않아 냉각이 필요 없다. 고전력 램프의 경우 각 전극에 별도의 수냉 회로가 필요하며, 비용 절감을 위해 수냉 회로를 분리하지 않는 경우가 많다. 이 경우 냉각수는 전기가 통하지 않도록 탈이온화 과정을 거쳐야 하는데, 이로 인해 석영이나 일부 레이저 매질이 물에 녹아 나올 수 있다.

배송 시 사용되는 플라스틱 안전 실드가 보이는 3kW 램프


최대 효율을 얻기 위해 단 아크 램프 내부는 매우 높은 압력(최대 30기압, 440psi/3040kPa)의 제논 가스로 채워져 있어 안전에 주의해야 한다. 램프가 작동 중 떨어지거나 깨지면 외피 조각이 고속으로 튈 수 있다. 이를 방지하기 위해 대형 제논 단 아크 램프는 일반적으로 파손 시 파편을 막아주는 보호 실드와 함께 배송된다. 램프를 장비에 설치한 후에는 실드를 제거하며, 수명이 다한 램프를 교체할 때는 다시 실드를 씌워 폐기한다. 램프가 오래될수록 고장 위험이 높아지므로, 교체 시기가 된 램프가 폭발 위험이 가장 크다.

백열 전구가 필라멘트라는 가는 선에 전류를 흘려 빛을 내는 것과 달리, 제논 램프는 제논 가스가 채워진 유리관 양단에 전압을 걸어 방전시켜 빛을 얻는다. 이 방식은 필라멘트 방식보다 소비 전력이 낮고 이론적으로 수명이 길다는 장점이 있다.

아래는 제논 램프의 주요 유형별 특징을 정리한 표이다.

플래시 램프 (Flash Lamp) |
수 mm 이하 | 5cm~10cm 이상 | - (펄스광 특화) |
직류(DC) | 교류(AC) | 펄스 (트리거/시머 방식) |
점 광원 (고휘도) | 선 광원 (대광속) | 펄스 광 |
저전력: 불필요, 고전력: 수냉 | 필요 (수냉/공냉) | 불필요 |
필요 | 저압형은 불필요 가능 | - |
영화 영사기, 인쇄, 표준 광원 | 대형 조명, 레이저 여기, 항공기 유도등 | 전자 플래시 |
높은 휘도, 안정적 아크 | 매우 큰 광속, 대형화 가능 | 짧은 발광 시간, 소형화 가능 |



=== 단 아크 램프 ===

전극 간 거리가 수 밀리미터 이하로 매우 짧다. 휘도가 높은 점 광원이므로 영화 영사기, 인쇄 공정, 표준 광원 등으로 사용된다. 점등 시 램프 온도가 비교적 높아지기 때문에 석영 유리가 사용된다. 일반적으로 직류(DC)로 점등하며, 점등 시 부(-) 특성(전류가 증가하면 전압이 감소하는 특성)을 가지므로 전류를 일정하게 유지하기 위한 안정기와 점등을 시작하기 위한 고전압 펄스 발생 장치가 필요하다.

=== 장 아크 램프 ===

전극 간 거리가 5cm에서 10cm 정도 또는 그 이상인 램프이다. 일반적으로 교류(AC)로 점등한다. 점등 시 램프 온도가 매우 높아지므로 냉각이 필수적이며, 냉각 방식에 따라 수냉식과 공냉식으로 나뉜다. 보통 1 kW 이상의 대형 램프(50 kW를 넘는 것도 있음)가 많으며, 매우 밝은 빛을 내므로 실내외의 넓은 공간 조명, 레이저 매질을 자극하는 광원, 항공기 유도등 등 다양한 용도로 사용된다. 특히 대형 램프 중에는 내부 기압을 100kPa(1기압) 정도로 낮춰 점등 시 정(+) 특성(전류가 증가하면 전압도 증가하는 특성)을 갖도록 하는 경우가 많으며, 이 경우 안정기가 필요 없다.

=== 플래시 램프 ===

제논 장 아크 램프의 일종이지만, 콘덴서 등에 저장된 에너지를 이용하여 극히 짧은 시간 동안 강한 빛(펄스광)을 내도록 특화된 램프이다. 발광 시간이 매우 짧아 발생하는 열이 적으므로 별도의 냉각 장치가 필요 없으며, 램프 크기도 작게 만들 수 있다. 램프 온도도 상대적으로 낮기 때문에 석영 유리 외에 고실리카 유리도 사용된다. 사진 촬영용 전자 플래시로 널리 사용된다. 점등을 짧은 시간에 확실하게 하기 위해 램프 외부에 트리거 전극(트리거 와이어)을 감아 놓기도 한다. 점등 방식에는 점등 시마다 고전압 펄스를 가하는 트리거 방식과, 꺼져 있을 때도 미세한 전류를 흘려두어 빠르게 점등시키는 시머 방식이 있다.

6. 발광 원리

제논 아크 램프의 출력 프로파일


제논 램프는 백열 전구가 필라멘트라는 전선에 전기를 통과시켜 빛을 얻는 방식과 달리, 제논 가스를 봉입한 유리관 양 끝의 전극 사이에 전압을 가해 방전시켜 빛을 얻는다. 이 방식은 필라멘트 방식보다 소비 전력이 낮고 이론적으로 전구 수명이 다하는 문제가 없어 수명이 길다는 장점이 있다.

램프의 기본 구조는 융합 석영이나 기타 내열성 유리로 만들어진 아크 튜브와 양쪽 끝에 위치한 텅스텐 금속 전극으로 구성된다. 유리 튜브는 먼저 진공 처리된 다음 제논 가스로 다시 채워진다. 점등 시 내부 압력은 통상 2~4Pa로 설정되는 경우가 많다.

발광 효율은 적외선 방사와 열 손실이 커서 25~30lm/W 수준으로, 다른 방전 램프에 비해서는 낮지만 백열전구보다는 2~3배 높다. 가시광선 영역의 분광 분포가 태양광과 비슷하여 연색성이 우수하며, 점등 후 광속이 안정되기까지 시간이 거의 걸리지 않는 것도 특징이다.

모든 제논 쇼트 아크 램프는 실질적으로 자외선(UV)을 발생시킨다. 제논은 UV 대역에서 강한 스펙트럼 선을 가지며, 이들은 석영 유리로 만들어진 램프 덮개를 쉽게 통과한다. 이는 도핑되지 않은 표준 램프에 사용되는 붕규산 유리와 달리 석영이 자외선 방사선을 잘 전달하기 때문이다.

제논 아크 램프는 크게 연속 출력 단(short) 아크 램프, 연속 출력 장(long) 아크 램프, 제논 플래시 램프 세 가지 유형으로 나눌 수 있다. 각 종류는 구조, 작동 방식, 용도 등에서 차이를 보인다. 제논 아크 램프의 수명은 설계 및 전력 소비에 따라 다르며, 주요 제조업체는 평균 수명을 500시간(7kW)에서 1,500시간(1kW) 사이로 보고하고 있다.[1]

6. 1. 순수 제논



순수한 제논 램프에서 빛의 대부분은 음극 표면에서 전자 흐름이 나오는 지점에 위치한 작고 정밀한 크기의 플라즈마 구름 내에서 생성된다. 빛이 생성되는 부피는 원뿔 모양이며, 빛의 강도는 음극에서 양극으로 이동하면서 기하급수적으로 감소한다. 모든 제논 쇼트 아크 램프는 실질적으로 자외선(UV)을 발생시킨다. 제논은 UV 대역에서 강한 스펙트럼 선을 가지며, 이들은 석영으로 만들어진 램프 덮개를 쉽게 통과한다. 이는 특별히 도핑되지 않은 표준 램프에 사용되는 붕규산 유리와 달리 석영이 자외선 방사선을 잘 전달하기 때문이다. 이 램프는 일반적으로 순수한 질소 분위기에서 작동된다.

제논 아크 램프는 크게 세 가지 유형으로 나눌 수 있다.

  • 연속 출력 제논 단(short) 아크 램프
  • 연속 출력 제논 장(long) 아크 램프
  • 제논 플래시 램프 (보통 별도로 간주됨)


각 램프는 융합 석영 또는 기타 내열성 유리로 만들어진 아크 튜브와 양쪽 끝에 있는 텅스텐 금속 전극으로 구성된다. 유리 튜브는 먼저 진공 처리된 다음 제논 가스로 다시 채워진다. 제논 플래시 튜브의 경우, 아크 튜브 외부를 감싸는 세 번째 "트리거" 전극이 보통 있다. 제논 아크 램프의 수명은 설계 및 전력 소비에 따라 다르며, 주요 제조업체는 평균 수명을 500시간(7 kW)에서 1,500시간(1 kW)으로 보고하고 있다.[1]

플라즈마 구름을 통과하는 전자는 양극을 치게 되고, 이로 인해 양극이 가열된다. 그 결과, 제논 단락 아크 램프의 양극은 음극보다 훨씬 커야 하거나 열을 발산하기 위해 수냉식이어야 한다. 순수 제논 단락 아크 램프의 출력은 약 6200K의 색온도와 거의 100에 가까운 연색 지수(CRI)를 갖는 상당히 연속적인 스펙트럼 전력 분포를 제공한다.[10] 그러나 고압 램프에서도 850~900 nm 영역의 근적외선에 매우 강한 방출 선이 있다. 이 스펙트럼 영역은 총 방출광의 약 10%를 포함할 수 있다. 광도는 20,000~500,000 cd/cm2이다. 순수 제논 단락 아크 램프의 예로는 OSRAM의 상표인 "XBO 램프"가 있다.[10]

내시경 및 치과 기술과 같은 일부 응용 분야에는 광 가이드 시스템이 포함된다.

6. 2. 제논-수은

순수한 제논 램프처럼, 제논-수은 램프에서 생성되는 빛의 대부분은 음극 표면 근처의 작은 플라즈마 구름에서 나온다. 하지만 제논-수은 램프의 플라즈마 구름은 순수 제논 램프보다 작은 경향이 있는데, 이는 전자가 무거운 수은 원자에 에너지를 더 빠르게 잃기 때문이다. 제논-수은 단광 아크 램프는 청백색의 스펙트럼을 가지며 매우 높은 자외선(UV) 출력을 특징으로 한다. 이러한 특성 때문에 주로 자외선 경화 응용 분야, 물체 멸균, 그리고 오존 생성 등에 사용된다.

7. 세라믹 제논 램프



세라믹 제논 램프는 세라믹 몸체와 일체형 반사경으로 만들어지기도 한다. 자외선 투과 또는 차단 창을 갖춘 다양한 출력 정격으로 제공된다. 반사경 옵션으로는 평행광을 만드는 포물선형 또는 빛을 모으는 타원형이 있다. 비디오 프로젝터, 광섬유 조명, 내시경 및 헤드램프 조명, 치과 조명, 서치라이트 등 매우 다양한 용도로 사용된다.

8. 전원 공급 장치 요구 사항

커버가 제거된 1kW 제논 단광 아크 램프 전원 공급 장치


제논 단광 아크 램프는 다른 가스 방전 램프처럼 부온도 계수를 가진다. 이 램프는 낮은 전압과 높은 전류의 직류로 작동하며, 켜기 위해서는 20~50kV의 높은 전압 펄스를 이용한 전계 방출이 필요하다. 예를 들어, 450W 램프는 일단 켜지면 일반적으로 18V 전압과 25A 전류에서 작동한다.

이 램프는 본질적으로 불안정한 특성이 있어 플라즈마 진동이나 열 폭주와 같은 현상이 발생하기 쉽다. 이러한 특성 때문에 제논 단광 아크 램프가 깜박임 없이 안정적으로 작동하고 전극 손상을 방지하기 위해서는 적절한 전원 공급 장치가 반드시 필요하다.
램프 종류별 전원 요구 사항:

  • 단광 아크 램프 (Short-arc lamp):
  • 전극 사이의 거리가 수 밀리미터 이하로 짧다.
  • 밝은 점 광원으로 영사기나 인쇄 공정, 표준 광원 등으로 사용된다.
  • 점등 시 램프가 고온이 되므로 석영 유리로 만들어진다.
  • 일반적으로 직류로 점등시킨다.
  • 점등 시 전기 저항이 감소하는 부 특성을 가지므로 전류를 안정시키기 위한 안정기가 필요하다.
  • 램프를 켜기 위한 고전압 펄스 발생 장치가 필요하다.

  • 장광 아크 램프 (Long-arc lamp):
  • 전극 사이의 거리가 5cm에서 10cm 정도 또는 그 이상으로 길다.
  • 일반적으로 교류로 점등시킨다.
  • 점등 시 매우 고온이 되므로 냉각 장치가 필요하며, 냉각 방식에 따라 수냉식과 공냉식으로 나뉜다.
  • 보통 1kW 이상의 대형 램프(50kW를 넘는 것도 있음)이며, 매우 밝은 빛을 내므로 실내외의 넓은 공간 조명, 레이저 여기 광원, 항공기 유도등 등으로 사용된다.
  • 특히 대형 램프의 경우, 내부 압력을 100kPa(1기압) 정도로 낮추어 점등 시 전기 저항이 증가하는 정특성을 갖도록 만들기도 한다. 이 경우에는 안정기가 필요하지 않다.

참조

[1] 웹사이트 Ushio - product data page http://www.ushio.com[...] 2017-04-18
[2] 논문 Edelgasbögen
[3] 웹사이트 Dr. John Norman Aldington http://www.lamptech.[...]
[4] 논문 Gas Arcs
[5] 논문 Die Neuen Xenon-Hochdrucklampen
[6] 서적 Technik der Spezial-Entladungslampen Osram GmbH
[7] 웹사이트 Osram-Stud Short Arc Xenon XBO1001 http://www.lamptech.[...]
[8] 웹사이트 Christie announces installation of laser projectors https://www.christie[...]
[9] 웹사이트 Example of article discussing laser illumination replacing the xenon arc https://spectrum.iee[...] 2014-02-22
[10] 웹사이트 OSRAM SYVLANIA XBO https://web.archive.[...]
[11] 웹사이트 キセノン灯 2023-06-22


본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.

문의하기 : help@durumis.com