ساختمان و طرز کار لامپ های رشته ای

 


مطالبی که در این مقاله از سایت elicaelectric.com می خوانید

اهداف مبحث ساختمان و طرز کار لامپ های رشته ای :

           گاز داخل لامپ های رشته ای

اجزای لامپ های رشته ای یا التهابی

انواع لامپ های رشته ای

          لامپ رشته ای بهبود یافته


 

   لامپ های رشته ای یا التهابی (Incandescent Lamps) اولین نوع لامپ هایی هستند که در دنیا تولید شدند و از تاریخ شروع تولید آن ها، بیش از صد سال می گذرد. در داخل حباب لامپ، یک رشتۀ فنری از تنگستن قرار داده شده است و عبور جریان الکتریکی با ولتاژ معین باعث التهاب رشته شده و مستقیماً تولید طیف نسبتاً کاملی از نور مرئی می نماید. طیف نوری لامپ رشته ای به صورت پیوسته و تابع درجه حرارت است. این نوع لامپ ها در اندازۀ کمتر از یک وات تا یک و نیم کیلو وات برای مصارف عمومی و تا ۱۰ کیلو وات برای مصرف های خاص ساخته می شوند. ویژگی های اصلی این لامپ ها، رنگ دهی عالی، اندازۀ کوچک، قیمت کم و عدم نیاز به راه انداز است.

 

لامپ-رشته-ای-معمولی

 

  • گاز داخل لامپ های رشته ای

لامپ رشته ای یا التهابی از یک حباب شیشه ای تشکیل شده است که از هوا خالی شده و با فشار معینی از مخلوط گاز نیتروژن و مقدار کمی گاز بی اثر (اغلب آرگون یا کریپتون) جایگزین شده است. تعدادی از لامپ های التهابی از قبیل لامپ های عکاسی شامل گاز گزنون (نوعی گاز بی اثر) نیز هستند. البته این نوع لامپ با لامپ گزنون پرفشار متفاوت است.

رشتۀ فلزی داخل لامپ در مجاورت با هوا، با اکسیژن ترکیب شده و می سوزد. لذا لازم است رشتۀ فلزی در داخل حباب شیشه ای دور از اکسیژن قرار گیرد. اگر در حباب، خلاء ایجاد شود (چون مانعی در برابر اتم های فلز وجود ندارد) در زمان گرم شدن رشته، اتم ها کم کم از سطح خارجی فلز جدا شده و پس از مدتی، رشته نازک شده و می سوزد. اما به علت نبود گاز در داخل حباب، انتقال حرارت از طریق همرفت وجود ندارد و تلفات انرژی کمتر خواهد بود.

اکثر حباب ها از یک گاز خنثی پر می شوند. به دلیل انبوه این لامپ ها، باید امکان تهیۀ گاز آن آسان بوده و هر چه جرم اتمی آن بیشتر باشد، بهتر مانع تبخیر سطحی رشتۀ فلز شده و می توان لامپ را در ابعاد کوچکتر ساخت.

 

لامپ های-رشته ای

 

در لامپ های ابتدایی، فقط از لامپ های خلاء استفاده می شد ولی امروزه این لامپ ها فقط در توان های خیلی کم استفاده می شوند و درجه حرارتی رشته در آن ها به حدود ۲۱۰۰ درجۀ سانتی گراد محدود است. به منظور ممانعت از تبخیر رشته در درجه حرارت های بیش از ۲۵۰۰ درجه از گاز خنثی استفاده می کنند. به همین علت، گاز ازت به مقدار زیاد در هوا وجود دارد و تهیۀ آن آسان و ارزان بوده، اما جرم مولکولی آن کم است. در ابتدا از این گاز استفاده می شد ولی چون جرم اتمی گاز آرگون بیشتر از ازت است، انتقال حرارت ویژۀ آن کمتر بوده و در نتیجه تلفات آن کمتر است.

به همین دلیل، گاز آرگون جایگزین گاز ازت شد و امروزه از گاز آرگون با درصد کمی ازت (کمتر از ۱۰ درصد) در این نوع لامپ ها استفاده می شود. این مقدار کم ازت برای جلوگیری از ایجاد جرقه بین سیم های ورودی به لامپ خواهد بود. گاز کریپتون دارای مولکول های بزرگتر، سنگین تر و ضریب انتقال حرارت کمتر است که باعث کاهش بیشتر تبخیر سطحی می شود. اما به دلیل مشکل بودن تهیۀ آن، گران تمام می شود و تنها در لامپ های مخصوص از جمله کلاه معدن چیان مورد استفاده قرار می گیرد.

 

  • اجزای لامپ های رشته ای یا التهابی

ابتدا در توضیح ساختمان و طرز کار لامپ های رشته ای باید گفت، در این لامپ ها در اثر عبور جریان الکتریکی فلز تنگستن گداخته شده و ملتهب می شود و در اثر گداخته شدن نور ساطع می کند. ساختمان یک لامپ رشته ای در شکل زیر نشان داده شده است.

لامپ رشته ای معمولی
                                                           اجزای لامپ رشته ای معمولی

 

   با عبور جریان الکتریکی از لامپ، فيلامان گداخته شده و نور ساطع می کند. در حالت عادی، داخل حباب، هیچ گازی وجود ندارد، زیرا در صورتی که لامپ با هوا پر شده باشد، تنگستن گداخته شده با اکسیژن هوا واکنش نشان داده و به سرعت از بین می رود. چنانچه مقدار کمی گاز کریپتون به داخل حباب افزوده شود، رسانایی حرارتی داخل حباب کمتر می شود. در نتیجه حرارت کمتری از فيلامان به بیرون حباب لامپ منتقل می شود و راندمان لامپ به این ترتیب افزایش می یابد.

 


بیشتر بخوانید:

                             انواع لامپ

لامپ بخار سدیم

لامپ بخار جیوه

مقایسه لامپ بخار سدیم و جیوه

لامپ های فلورسنت

                      بالاست لامپ فلورسنت

                       انواع لامپ فلورسنت


 

در شکل زیر به طور مثال طیف لامپ رشته ای هالوژن، لامپ رشته ای معمولی تنگستن را مشاهده می کنید:

 

طیف-لامپ-رشته ای-هالوژن-لامپ-رشته ای -معمولی-تنگستن

 

 

 لامپ های رشته ای به هیچ وجه مقرون به صرفه نیستند. در واقع علیرغم اینکه قیمت این لامپ ها نسبت به سایر لامپ های مشابه، پایین است.

با این حال به دلیل مصرف بسیار زیاد انرژی، انتشار مقدار زیادی حرارت در محیط که باعث تحمیل هزینه مصرف انرژی الکتریکی می شود و نیز به دلیل طول عمر پایین، در نهایت هزینه بسیار زیادی را به مصرف کننده تحمیل می کنند.

 مزایای این لامپ ها، باعث شده است که بسیاری از مصرف کنندگان، به ویژه مصرف کنندگان خانگی استفاده از آنها را ترجیح بدهند، با این حال، با توجه به اهمیت انرژی در دنیای امروز، ضروری است که نسبت به آگاه سازی مصرف کنندگان و ترغیب آنها نسبت به استفاده از لامپ های با مصرف کمتر انرژی اقدام شود.

 

لامپ رشته ای

 

 

  • لامپ رشته ای بهبود یافته

بازیافت نور

طبق گفته محققان اصل عملکرد لامپ های رشته ای بهبود یافته دو مرحله است. مرحله اول گرم شدن یک فیلامنت (رشته فلزی) با وجود تلفات است. اما به جای این که باعث اتلاف حرارت در قالب اشعه مادون قرمز شود، ساختار ثانویه پیرامون فیلامنت این پرتو را دریافت می کند و آن را به سمت فیلامنت بازتاب می دهند تا دوباره جذب و به عنوان نور مرئی منتشر شوند. (مطابق شکل زیر)

 

اصل-عملکرد-لامپ-رشته ای-بهبود-یافته

 

در ساختار این لامپ ها از نوعی کریستال فتونی بهره گرفته می شود.

در این سیستم طول موج های مرئی مورد نظر از داخل ماده و خارج از لامپ عبور می کنند اما طول موج های مادون قرمز به گونه ای که گویا در مقابل آینه قرار گرفته اند، منعکس می شوند. سپس آن ها به سمت فیلامنت باز می گردند و گرمای بیشتری ایجاد می کنند که در نتیجه آن تبدیل به نور، بیشتر رخ می دهد.

از آن جایی که تنها نور قابل مشاهده خارج می شود، حرارت دوباره به سمت فیلامنت می رود تا در نهایت به نور مرئی تبدیل گردد.

  • انواع لامپ های رشته ای

 ۱- نوع کلاسیک 

   شناخته شده ترین لامپ های رشته ای، لامپ های نوع کلاسیک هستند و سالهاست که در روشنایی داخلی و حتی در برخی نقاط در روشنایی خیابانی مورد استفاده قرار می گیرد. ویژگی این گروه از لامپ ها قیمت پایین آنها است که در اشکال مختلف، تولید و به بازار عرضه شده اند. 

 

۲- لامپ های کریپتون 

   همانطور که قبلاً نیز گفته شد، استفاده از گاز کریپتون (Krypton) در این لامپ ها باعث شده تا به دلیل انتقال کمتر حرارت به بیرون لامپ، نور آنها %۱۰ بیشتر شود، در نتیجه بازده نوری این لامپ ها بالاتر است.

 

یک-نمونه-لامپ-کریپتون

 

۳- لامپ های فانتزی 

   از آنجا که این لامپ ها ظاهر زیبایی دارند و نور منتشر شده از آنها یکنواخت است و خیرگی کمتری دارد، در چراغ هایی که لامپ کاملاً پوشیده نمی شود و شکل ظاهری لامپ در معرض دید قرار می گیرد از این نوع لامپ ها استفاده می شود.

 

۴- لامپ های رفلکتوردار 

   قسمتی از لایه داخلی حباب این لامپ ها، با یک ماده منعکس کننده نور پوشانده شده است که باعث می شود نور لامپ در زوایای معینی بازتابیده شود. به این ترتیب، می توان از این لامپ ها برای نورپردازی موضعی استفاده کرد. رفلکتور این لامپ ها با اشکال مختلف و در زوایای مختلف تولید شده است.

 


 این نوع لامپ ها، عموماً با دو مشخصه شناخته می شوند:

  • مشخصه اول که قطر بیرونی لامپ را نشان می دهد و به همراه کد لامپ درج می شود.

به عنوان مثال لامپ R50 یعنی قطر بیرونی لامپ برابر mm 50 است و ۳۹ R یعنی قطر بیرونی لامپ برابر mm 39 است. 

 

قطر-خارجی-لامپ-به-عنوان-مشخصه-لامپ

 

  • مشخصه دوم زاویه رفلکتور است که زاویه تابش لامپ را نشان می دهد.

 


۵- لامپ های دکوری

   این لامپ ها با توجه به شکل حباب آن ها و نیز لایه های آب طلا که بر روی حباب آنها اندودشده است، برای کاربردهای تزیینی مورد استفاده قرار می گیرند.

 

۶- لامپ های خاص

   این لامپ ها برای استفاده در کاربردهای خاص نظير داخل یخچال، استفاده در چراغ های ضد انفجار، لامپ های مقاوم در برابر لرزش برای استفاده در چراغ های دستی، لامپ های رنگی برای دفع حشرات و لامپ های با سایز بسیار کوچک برای استفاده درمبلمان و … ساخته شده اند.

 

   لامپ های التهابی با کاربرد عمومی، بسته به توان مصرفی آن ها اغلب دارای ۳ نوع سرپیچ با اندازه های مختلف هستند. این شکل سرپیچ ها در اصطلاح استاندارد، به لامپ های با کلاهک ادیسون (Edison Screw) نیز معروف هستند.

 

 

                                                  سوکت لامپ                       لامپ کلاهک ادیسون

 

لامپ های با کلاهک ادیسون

 


بیشتر بخوانید:

انواع لامپ های رشته ای 

 

 

 

   برای کاربردهای خاص، از جمله مناطقی که رطوبت هوا در آنها زیاد است. برخی لامپ ها با نوعی سرپیچ میخی شکل مورد استفاده قرار می گیرد. حباب لامپ های رشته ای را به دو صورت مات (Frosted) و یا شفاف (Clear) می سازند. از نظر مشخصات نوری و الکتریکی این دو نوع لامپ، هیچ تفاوتی با هم ندارند. به عبارت دیگر، شار نوری خروجی و توان مصرفی این دو نوع لامپ، هیچ تفاوتی با هم ندارد. مزیت استفاده از حباب مات، به جای حباب شفاف، کاهش درخشندگی حباب و در نتیجه کاهش خیرگی آن است. از این رو، بهتر است در مورد چراغ هایی که خود لامپ در آن ها دیده می شود، از حباب مات استفاده شود.

 


بیشتر بخوانید:

لامپ کم مصرف

لامپ های تخلیه گازی

لامپ های هالوژن تنگستن

لامپ LED

لامپ متال هالید

انتخاب رنگ لامپ مناسب

 

در صورتی که سوالی در خصوص مطالب بیان شده دارید می توانید در قسمت نظرات از ما بپرسید یا با ارائه پیشنهادات خود، ما را در بالا بردن کیفیت مقالات یاری کنید. 

مقالات مرتبط

نظرات