Fino a pochi decenni fa la fonte di luce del proiettore non era la lampada xenon, bensì l'arco voltaico generato da speciali carboni (carboni ramati) che richiedevano al proiezionista un'ingente serie di cure per essere mantenuti ad una giusta distanza; essi infatti si consumavano e accorciavano nel corso della proiezione, e potevano funzionare fornendo una luce costante solo se qualcuno interveniva sulle apposite leve regolatrici per avvicinarli (raccontano i nonni che il meccanismo a molla, che doveva ovviare automaticamente al problema, di rado funzionava). A dire la verità, in alcuni locali si trova ancora qualche proiettore a carboni in esercizio.

Illustreremo il funzionamento della lanterna ad arco voltaico un po' per romanticismo e un po' perché il principio che lo regola è rimasto sostanzialmente lo stesso anche nella moderna lampada xenon.

L'ARCO VOLTAICO

L'arco voltaico consiste di due elettrodi (carboni) attraversati da corrente elettrica.
Nell'arco voltaico ad alta intensità, alimentato in corrente continua, gli elettrodi hanno una precisa polarità, perciò uno funge da polo positivo e l'altro da polo negativo. Se i due carboni vengono in contatto e subito allontanati (innesco), si stabilisce tra loro una scarica molto luminosa, un passaggio di elettroni dal polo negativo (catodo) verso il polo positivo (anodo) che si mantiene costante nel tempo. La grande luminosità è anche dovuta ad un particolare effetto di natura elettrochimica chiamato effetto Beck, tale per cui nel cratere del polo positivo -il punto bombardato dagli elettroni- si produce una sfera gassosa particolarmente sfavillante.

LA LAMPADA AL GAS XENON

La lampada al gas xenon ricalca lo schema sopra descritto, al punto che la si può considerare come un arco voltaico al chiuso.
Gli elettrodi sono costituiti di tungsteno puro, e sono racchiusi in un bulbo di vetro al quarzo riempito di un gas nobile, lo xenon, immesso ad alta pressione, che ha la funzione di attenuare la consunzione degli elettrodi. Anche qui abbiamo infatti una scarica luminosa dal polo negativo al polo positivo durante la quale avviene una progressiva sublimazione del tungsteno degli elettrodi. Le particelle che si liberano in questo processo tendono a depositarsi sulle pareti dell'ampolla, limitando vieppiù il rendimento luminoso della lampada.

Nella lampada xenon gli elettrodi sono fissi; l'innesco dell'arco voltaico avviene perciò non mediante l'avvicinamento dei due poli, bensì con un espediente di natura elettrica: un dispositivo accenditore genera scariche di alta tensione (25.000 V) ed elevata frequenza, che provoca il flusso elettrico tra i due poli di tungsteno. A processo avviato, il bulbo della lampada si riscalda, la pressione del gas xenon cresce e con essa diminuisce la resistenza degli elettrodi; è quindi possibile alimentare la lampada con una corrente di mantenimento del valore di 35-50 V (basso voltaggio), ma comunque ad alta intensità (40-150 A) in corrente continua.

L'alimentazione della lampada è affidata ad un apparecchio distinto, il raddrizzatore, che eroga un tipo di corrente particolarmente livellato.

Esistono lampade allo xenon di diverse potenze, espresse in watt: si va dai 1200 a più di 12.000 watt. Le lampade xenon sono molto costose; a seconda della potenza il prezzo varia da £ 1.700.000 a 5 milioni e più… I produttori rilasciano perciò una certificazione ove è indicata la vita media di ciascuna lampada e il numero di ore entro le quali è in garanzia. Infatti, con l'uso prolungato, l'anodo, che riceve dal catodo il flusso di elettroni, si deteriora fino al punto di diventare una superficie irregolare solcata da rientranze e sporgenze; il flusso di elettroni viene quindi attirato dalle creste (per via del fenomeno detto del "potere delle punte") e si sposta pendolarmente tra queste e il cratere, fornendo alla proiezione una luce pulsatile e incostante (si dice che la luce "si muove"). Inoltre, quando l'anodo si deteriora a questo modo, si possono staccare da esso dei granelli che, cadendo sul vetro della lampada, causano l'incrinatura del bulbo o addirittura lo scoppio.

La lampada xenon deve sempre essere maneggiata con cautela, anche da fredda, perché la pressione del gas al suo interno la rende simile ad una bomba; viene consegnata in un apposito contenitore di plastica dove deve essere rimessa alla fine della sua vita non appena tolta dalla lanterna. E' preferibile fare eseguire la sostituzione della lampada da tecnici competenti, ma, se proprio si vuole intervenire di persona, bisogna che la lampada venga installata seguendo scrupolosamente le istruzioni del fabbricante, munendosi di apposita maschera di protezione e guanti opportuni.