De Xenonlamp als lichtbr on voor filmprojectie (I)
Principe
Ontsteking
Koeling
Voeding
In het jaar 1954 verschenen de eerste Xenonlampen in
de bioscooptheaters. Eerst nog slechts experimenteel, doch
geleidelijk in groter getale.
Ook in Nederland vindt de Xenonlamp langzamerhand
meer en meer toepassing. Daar voor het verkrijgen van
een goede doekbelichting een kritische instelling van het
optische systeem noodzakelijk is, werd deze publikatie
samengesteld, die is bedoeld als een eenvoudige wegwijzer
voor de gebruipers van Xenon lichtbronnen.
Er zijn momenteel 3 typen Xenonlampen beschikbaar,
te weten:
XBO 450 W belastbaar van 17 tot 28 Amp.
XBO 900 W belastbaar van 30 tot 50 Amp.
XBO 1600 W belastbaar van 45 tot 75 Amp.
Deze lampen behoren tot de soort der hogedruk gas
ontladingslampen. De eigenlijke lichtbron bestaat daarbij
uit een lichtboog, die tussen twee wolfram electroden. in
een gesloten kwartskolf brandt. Deze kolf is doorzichtig
en toch bestand tegen hoge temperaturen en hoge druk. Zij
is gevuld met Xenongas, dat de eigenschap heeft een
lichtkleur op te leveren, die praktisch gelijk is aan het
daglicht. Afhankelijk van het type bedraagt de gasdruk
in koude toestand 5 tot 8 atmosfeer, doch bereikt in be
drijf, door de verhitting ca. 20 atm.
In elektrisch opzicht bestaat tussen de Xenonlamp en
de koolbooglamp veel overeenkomst. Beide berusten op
het principe van het booglicht en worden gevoed door
gelijkstroom, welke meestal door gelijkrichters geleverd
wordt. De stroomsterkten liggen in dezelfde orde van
grootte als van de kolen reeds bekend zijn en de daar
mede verkregen lichtstromen, afhankelijk van de toege
paste spiegels enz., eveneens.
De Xenonlamp heeft echter tijdens het bedrijf een circa
30 pet. lagere hoogspanning, hetgeen dus, bij gelijke
stroomsterkte, ook een 30 pet. lager verbruik aan elek
trische energie betekent.
De gelijkrichter moet in onbelaste toestand een span
ning kunen afgeven, welke licht tussen 65 V en circa
90 V. Dit is noodzakelijk om de lamp met zekerheid te
Figuur 1
kunnen ontsteken en voor voldoende stabiliteit van de
boog.
De Osram Xenonlampen mogen alleen in verticale
stand gebruikt worden, waarbij echter een maximale nei
ging van 30° toelaatbaar is, een waarde die voor vrijwel
alle voorkomende projectieverhoudingen toereikend zal
zijn.
De dikste electrode (positieve aansluiting of anode) be
vindt zich boven, de dunnere (negatieve aansluiting of
kathode) steeds onder.
Vorming van de lichtboog kan door het aanleggen van
een gelijkspanning alleen, niet tot stand komen, daar de
afstand van enkele millimeters tussen de electroden op
zichzelf niet geleidend is. Om deze wel geleidend te
maken, (z.g. te ioniseren) wordt van een speciaal voor dit
doel ontwikkeld ontsteekapparaat gebruik gemaakt, dat in
de onmiddellijke nabijheid van de Xenonkolf wordt op
gesteld, gewoonlijk achter de hoofdspiegel. Bij het ontste
ken wordt door dit apparaat een korte hoogfrequente
spanningstoot van circa 20 tot 30 Kilovolt geleverd, bij een
frequentie van 3 Megaherz. In verband met deze vrij
hoge frequentie, moet de verbinding van het ontsteek
apparaat met de negatieve klem van de Xenonkolf, kort
gehouden worden en mag de capaciteit 50 pF tegen aarde
niet overschrijden.
Door deze hoogfrequente spanningstoot worden voldoen
de electronen in de ruimte tussen beide electroden ge
bracht, welke door de aangelegde gelijkspanning afgevoerd
worden. Deze overbrugging vormt als het ware een kort
sluiting, die te vergelijken is met het tegen elkaar brengen
van de kolen bij een koolbooglamp en doet de lichtboog
ontstaan. Dit alles geschiedt echter in een fractie van een
seconde. De Xenonlamp brandt bij het ontsteken dade
lijk en volkomen rustig. Toch verdient het aanbeveling de
lamp tijdig voor het overnemen te ontsteken, juist als ook
bij kolen het geval is, aangezien de boog soms niet direct
ontstaat en de ontsteekhandeling dus herhaald moet wor
den. Ook kan een scheve stand van de boog na het ont
steken ontstaan. Er moet dan worden uitgeschakeld en
opnieuw ontstoken.
De lichtboog is min of meer klokvormig, met de open
kant naar boven gericht, (fig. 1). De kleur vertoont zoals
gezegd grote overeenkomst met het daglicht en is onaf
hankelijk van de stroomsterkte.
De lichtverdeling in de boog is niet overal tegelijk.
Dicht bij de negatieve electrode bevindt zich een licht
punt, waarvan de helderheid circa het tienvoudige is van
het overige gedeelte van de boog, en die de naam „plas
makogel" draagt.
Ook de vorm van de boog is niet zonder meer geschikt
voor afbeelding op het beeldvenster van de filmprojector
(fig- 2).
Er zijn bijzondere optische hulpmiddelen nodig om een
goede lichtverdeling te verkrijgen. Hierover later meer.
Aan de koeling worden slechts geringe eisen gesteld. De
Xenonlamp wordt geplaatst in een lampehuis van een
model als ook bij de booglamp wordt toegepast.
Voor de XBO 450 W en 900 W is de natuurlijke lucht-
doorstroming voldoende. Bij de XBO 1600 W wordt in
sommige gevallen een kleine ventilator ingebouwd. Al
hoewel zeker nuttig, is deze niet beslist noodzakelijk.
De op het beeldvenster van de projector gerichte licht
bundel veroorzaakt juist als bij koolspitsen een verhitting,
welke bij gelijke stroomsterkte, ook ongeveer overeen
komt met die van koolbooglicht.
Bij het ontsteken wordt een weinig ozon gevormd. Dit
ozon is op zichzelf onschadelijk maar kan wel hinderlijk
zijn. Het is daarom gebruikelijk ook de Xenonlampe-
huizen via een schoorsteen met de buitenlucht te verbin
den. Door de natuurlijke trek draagt deze schoorsteen
bovendien belangrijk tot de koeling bij.
Van groot belang is vanzelfsprekend, dat deze afvoer
zodanig wordt uitgevoerd, dat het binnendringen van
regenwater uitgesloten is.
De Xenonlampen kunnen afhankelijk van de toegepaste
kolf uit dezelfde gelijkrichters gevoed worden, als tot nu
toe met de koolbooglampen het geval was. Zuivere gelijk
stroom, zoals bijvoorbeeld een accu, vermag een gelijk
richter echter niet te leveren. Een klein deel van de gelijk
gerichte wisselspanning blijft altijd aanwezig en wordt
aangeduid met de naam „rimpel". De kleinste rimpel
wordt verkregen met gelijkrichters, die zijn gebouwd voor
aansluiting op een draaistroomnet, hetgeen met verreweg
de meesten het geval is, en waarvan het gelijkrichtende
deel zodanig is geschakeld, dat van de 3 fasen, zowel de
positieve als de negatieve halve perioden, worden gelijk
gericht. Aan deze voorwaarde voldoen alle moderne me
taal gelijkrichters en die lampgelijkrichters, die zijn voor
zien van 3 gelijkrichtbuizen, welke als dubbelfasige ge
lijkrichters geschakeld zijn. Dergelijke gelijkrichters zijn
voor booglampen uitstekend geschikt. Voor een goede
werking van de Xenonlamp is de rimpel echter nog te
Figuur 2
groot. Wordt hierop geen acht geslagen, dan ontstaan
aan de kathode kleine oneffenheden. De boog krijgt de
neiging, in plaats van zich aan de punt van de kathode,
aan een dezer oneffenheden te hechten en komt scheef te
staan. Het lichtrendement loopt daardoor sterk terug en
ook de levensduur van de lamp wordt nadelig beïnvloed.
Om deze rimpel tot een gunstige waarde terug te brengen
wordt gebruik gemaakt van afvlakfilters. Deze bestaan
uit één of meerdere smoorspoelen en condensatoren. Ze
kunnen in de gelijkrichter worden ingebouwd, of ook als
afzonderlijke eenheid uitgevoerd, aan de wand worden
bevestigd.
Ook gelijkrichters die een grotere rimpel hebben, kun
nen als voeding voor de Xenonlamp worden gebruikt,
mits het afvlakfilter dan ook overeenkomstig effectiever
wordt geconstrueeerd (grotere zelf-inductie, grotere capa
citeit). In zeer ongunstige gevallen zal dit echter tot on
handelbare vormen en zeer hoge kosten voeren. In een
dergelijk geval zal het beter zijn de plaatsing van een
moderne gelijkrichter te overwegen
Gelijkrichters welke voor de regeling van de stroom
sterkte niet zijn uitgerust met een stabilisator, maar met
een weerstand, behoeven niet van een afvlakfilter te wor
den voorzien, aangezien dan de afvlakking reeds voldoen
de door de weerstand wordt verzorgd, echter ten koste van
veel verlies aan elektrische energie.
Onder alle omstandigheden verdient het echter aanbe
veling bij installatie van Xenonlicht, door een deskundige
te laten vaststellen of de rimpel beneden een kritische
waarde blijft, daar hiervan, ook i.v.m. de garantiebepa
lingen, veel afhangt.
Wanneer voldoende licht beschikbaar is, kan men de
1600 W kolf desgewenst in nieuwe toestand met 45 a 60 A
belasten, teneinde naarmate zwarting van de kolf op
treedt, de belasting geleidelijk op te voeren tot het maxi
mum van 75 A. De lichtopbrengst blijft aldus constant.
Noodzakelijk is deze handelwijze echter niet, men kan
er zich naar wens van bedienen.
(Wordt vervolgd.)
92
93