لامپ های هالوژن – تنگستن (Tungesten – Halogen Lamps)

 

مصرف بالای انرژی، به همراه طول عمر پایین و افت شار نوری زیاد از جمله معایب لامپ های رشته ای است. دلیل اصلی کوتاه بودن طول عمر لامپ التهابی و افت شار نوری این است که فلز تنگستن در اثر گداخته شدن شروع به تبخیر می کند.

در اثر تبخیر تنگستن رفته رفته رشته تنگستن نازکتر شده و سرانجام کاملا گسیخته شده و لامپ می سوزد. همچنین تنگستن تبخیر شده در جدار داخلی حباب می نشیند و باعث سیاه شدن جدار داخلی حباب می شود، در نتیجه علاوه بر اینکه حباب سیاه دیده شده و از زیبایی لامپ کم می کند شار نوری خروجی لامپ نیز با گذشت زمان کاهش می یابد.


با تولید لامپ های هالوژن، یک گام بلند در راستای حل این مشکلات برداشته شد.

پر کردن یک گاز هالوژن (نظیر برم) در داخل حباب باعث می شود تا تنگستن تبخیر شده قبل از اینکه روی جدار داخلی لامپ بنشیند با گاز هالوژن ترکیب شده در محفظه حباب به صورت معلق باقی بماند.


این ترکیب گازی در داخل حباب در حال گردش است و با برخورد مجدد با رشته تنگستن گداخته شده، تنگستن از ترکیب جدا شده بر روی فیلامان می نشیند و گاز هالوژن مجددا آزاد می گردد.

این امر باعث می شود تا اولا رشته تنگستن دیرتر فرسوده شود و در نتیجه طول عمر لامپ افزایش می یابد، ثانیا با جلوگیری از سیاه شدن جدار داخلی حباب از کاهش شار نوری جلوگیری می شود.

در مرحله اول، تنگستن، تبخیر می شود، در مرحله دوم، تنگستن تبخیر شده با گاز هالوژن ترکیب می شود، در مرحله سوم، ترکیب ایجاد شده با فيلامان گداخته برخورد می کند و در مرحله چهارم، هالوژن آزاد شده و تنگستن مجددا روی فیلامان می نشیند.

 

  • مزایای سیکل هالوژن

اگر بخواهیم مزایای سیکل هالوژن را به طور خلاصه شرح دهیم به نموداری مشابه (شكل ۱) خواهیم رسید،  این نمودار نشان می دهد که به دلیل وجود چرخه هالوژن تنگستن، که مانع سیاه شدن حباب لامپ می شود، شار نوری لامپ افت ۱ کمتری در طی مدت کار دارد.

 

 

شکل (۱) مزایای سیکل هالوژن تنگستن

 

از سوی دیگر با حذف مشکل سیاه شدن، نیازی نیست که حباب لامپ به بزرگی یک لامپ التهابی معمولی باشد و می توان منابع نوری کوچکتری تولید کرد.

با کوچک شدن ابعاد حباب، می توان از جنس مرغوبتری برای ساخت حباب استفاده نمود. در نتیجه، بر خلاف لامپ رشته ای که داخل حباب، خلا وجود داشت، حباب لامپ هالوژن را می توان گازی با فشار بیشتر از فشار اتمسفر پر کرد (چون جنس حباب ضخیم تر و مرغوب تر است، تحمل فشار زیاد گاز را دارد).

وجود گاز با فشار زیاد، باعث می شود که سرعت تبخیر فیلامان تنگستن بسیار کند شود و این امر خود به افزایش طول عمر لامپ کمک می کند. از سوی دیگر، با توجه به حجم کوچک حباب، افزودن مقدار کمی گاز کریپتون مقرون به صرفه می گردد.

به این ترتیب راندمان یک لامپ هالوژن نسبت به یک لامپ رشته ای معمولی بیشتر خواهد بود. همچنین با توجه به کاهش سرعت تبخیر فیلامان (به دلیل فشار زیاد گاز داخل حباب) و کاهش انتقال حرارتی (به دلیل افزودن گاز کریپتون)، امکان افزایش دمای فیلامان تا حدود ۳۱۰۰ کلوین وجود دارد.

در نتیجه نور یک لامپ هالوژن نسبت به یک لامپ رشته ای سفیدتر است و به دلیل ابعاد کوچک لامپ، منبع نور درخشنده تری است.

 

 

  • انواع لامپ های هالوژن

 لامپ های هالوژن در یک تقسیم بندی کلی به دو دسته لامپ های تغذیه با ولتاژ اصلی و لامپ های تغذیه با ولتاژ پایین تقسیم بندی می شوند.

لامپ های با ولتاژ اصلی لامپ هایی هستند که بدون نیاز به مدار جانبی و به طور مستقیم به شبکه وصل می شوند. در مقابل، لامپ های ولتاژ پایین، باید به ولتاژ ۶، ۱۲ یا ۷ ۲۴ وصل شوند.

از این رو برای وصل کردن آنها به شبکه، به یک وسیله جانبی نظیر ترانسفورماتور مغناطیسی یا الکترونیکی برای کاهش ولتاژ شبکه به سطح ولتاژ لامپ، نیاز داریم. مقاومت الکتریکی لامپ های هالوژن ولتاژ پایین، باید کمتر از مقاومت الکتریکی لامپ های هالوژن ولتاژ اصلی مشابه (همان توان) باشد.

در نتیجه، در حالت کلی، فیلامان لامپ های ولتاژ پایین، ضخیم تر و طول آن کوتاه تر است. بنابراین، مقاومت مکانیکی فيلامان لامپ های ولتاژ پایین بیشتر از لامپ های ولتاژ اصلی مشابه است.

در نتیجه می توان گفت طول عمر لامپ های هالوژن ولتاژ پایین، در حالت کلی بیشتر از لامپ های ولتاژ اصلی است.

از سوی دیگر، در ساختمان یک لامپ رشته ای یک فیوز وجود دارد. علت اصلی قرار دادن این فیوز این است که زمانی که فيلامان یک لامپ رشته ای از هم گسیخته می شود، در دو سر قسمتی که گسیخته شده ولتاژ V230 قرار دارد.

با توجه به ابعاد بسیار کوچک لامپ، این ولتاژ می تواند باعث وقوع تخلیه الکتریکی در دو سر فيلامان گسیخته شده، بشود. در اثر این تخلیه الکتریکی، جریان بسیار زیادی از شبکه کشیده میشود که می تواند به شبکه تاسیسات الکتریکی آسیب برساند.

از این رو، طبق استاندارد ، ضروری است در ساختمان این لامپ ها، یک فیوز قرار داده شود، تا چنانچه لامپ به انتهای عمر خود رسید، فيوز عمل کرده و مانع عبور جریان زیاد از شبکه تأسیسات الکتریکی شود.

در مورد لامپ های هالوژن ولتاژ پایین، نیازی به این فیوز نیست، زیرا این لامپ ها، اساسا با ولتاژ پایین کار می کنند و ولتاژ پایین نمی تواند عاملی برای وقوع تخلیه الکتریکی باشد در حالی که لامپ های هالوژن ولتاژ اصلی، حتما باید این فیوز را داشته باشند.

با توجه به ابعاد کوچک لامپ هالوژن، با توجه به اینکه قرار دادن فیوز و نیز میله های نگهدارنده فيلامان در داخل لامپ کار دشواری است عموماً قیمت لامپ های ولتاژ بالا بیشتر از لامپ های ولتاژ پایین است.

 

  • لامپ های هالوژن با ولتاژ اصلی

 لامپ های هالوژن ولتاژ اصلی با اشکال مختلف تولید می شوند. 

مزیت اصلی این لامپ ها این است که نیازی به مدارات جانبی ندارند و می توان آنها را به طور مستقیم به شبکه وصل کرد. در نتیجه در کاربردهایی که به دلیل محدودیت های فضایی و یا سایر محدودیت ها، نمی توان از ترانسفورماتور استفاده کرد، سراغ لامپ های ولتاژ اصلی می روند. در مقابل، همانطور که اشاره شد، قیمت آن ها در حالت کلی بیشتر از لامپ های ولتاژ پایین است و طول عمر آنها نیز پایین تر است. 

 

  • لامپ های هالوژن ولتاژ پایین

این لامپ ها عموماً با ولتاژهای ۶، ۱۲ یا ۲۴ کار می کنند و برای راه اندازی این لامپ ها می بایست از یک ترانسفورماتور کاهنده ولتاژ (الکترونیکی و مغناطیسی) استفاده کرد.

در حال حاضر تنوع بسیار زیادی در زمینه تولید این نوع لامپ ها وجود دارد و شرکت های سازنده، انواع مختلفی از این نوع لامپ ها را در اشکال مختلف و با توان های متفاوت تولید نموده اند.

در سال های اولیه تولید لامپ های هالوژن، فيلامان این لامپ ها به صورت افقی در داخل حباب قرار می گرفت. در گام های بعدی، با پیشرفت تکنولوژی تولید لامپ های هالوژن، امکان قرار دادن فیلامان در داخل حباب به صورت عمودی فراهم شد. مزیت فيلامان عمودی به فیلامان افقی، توزیع بهتر شار نوری و نیز افزایش راندمان رفلکتور است.

در صورتی که محور فيلامان با محور پارابولیکی رفلکتور یکی باشد، رفلکتور، نسبت به وضعیتی که فيلامان عمود بر محور رفلکتور قرار می گیرد (وضعیت فیلامان افقی)، راندمان بهتری خواهد داشت.

 

  • تفاوت انواع لامپ های هالوژن

تفاوت بین انواع لامپ های هالوژن در جنس، نوع و شکل رفلکتور آنها و نیز نوع حباب آنها است.

 

  •  لامپ های HALOSTAR

برای استفاده در سقف های کاذب به عنوان نقاط نورانی و نیز برای استفاده در چراغ های مطالعه به کار می روند.

 

  • لامپ های HALOSPOT

به دلیل داشتن رفلکتور آلومینیومی نور را به طور بهتر و دقیق تری هدایت می کنند، از این رو برای روشن کردن نقاط خاص نظیر تابلوهای نقاشی در یک گالری یا اشیاء موجود در ویترین بسیار مناسب هستند.

وجود رفلکتور آلومینیومی و کلاهکی که جلوی حباب لامپ قرار دارد این امکان را فراهم آورده که زاویه تابش این لامپها به °۸ نیز برسد. این امر باعث فراهم آمدن امکان هدایت دقیق تر نور می شود.

 

  •  لامپ های DECOSTAR

شناخته شده ترین نوع لامپ های هالوژن می باشند که استفاده از آنها در ویترین فروشگاه ها ، گالری های نقاشی و نیز استفاده در تامین روشنایی درونی، به دلیل داشتن نور سفید و خیره کننده جلوه خاصی به محیط می بخشد.

تا کنون در ایران، بیشتر از همه این نوع از هالوژن ها شناخته شده و مورد استفاده قرار می گیرند.

 

  • موارد استفادۀ لامپ های هالوژن

مهمترین ویژگی لامپ هالوژن نور سفید و درخشنده آنها است، بنابراین انتشار نور متمایل به زرد (نوری شبیه لامپ های التهابی) برای یک لامپ هالوژن دلالت بر عدم مرغوبیت و احتمالا تقلبی بودن آن لامپ دارد.

نور این لامپ ها به گونه ای است که باعث می شود رنگ اشیایی که بوسیله این لامپ ها روشن می شود نمود واقعی تری پیدا کند.

همچنین حجم کوچک این لامپ ها باعث شده است تا این لامپ ها بسیار شبیه یک منبع نور نقطه ای باشند، در نتیجه هدایت نور در این لامپ ها راحت تر است و این ویژگی باعث می شود تا بتوان از این لامپ ها برای روشن کردن نقاط خاص و محدوده های معین استفاده کرد.

ویترین فروشگاه ها، موزه ها، گالری های نقاشی و … محل هایی هستند که استفاده از لامپ هالوژن در آنها مناسب است.

همچنین با توجه به این که عمر این لامپ ها بیشتر از لامپ های التهابی است (۲ تا ۵ برابر) و … توان مصرفی آنها از لامپ های التهابی کمتر است، استفاده از این لامپ ها برای تامین روشنایی عمومی در نقاط مختلف و نیز تامین روشنایی منازل بسیار مقرون به صرفه است.

 

  • علایم مشخصه بر روی لامپ

روی جعبه لامپ های هالوژن و یا کاتالوگ شرکتهای سازنده علایمی درج می شود که توجه به آنها و در نظر داشتن آنها در هنگام خرید و باعث می شود که اتنخاب صحیح تری صورت گیرد.


این علایم به شرح زیر هستند:

این علامت به این مفهوم است که نوع شیشه به کار رفته در حباب لامپ طوری است که از انتشار اشعه ماوراء بنفش تا حد زیادی جلوگیری می کند (تقريبا %۸۰).


از این رو این لامپ ها را می توان در جاهایی که اشعه ماوراء بنفش به شیء نمایش داده شده آسیب می رساند، نظیر موزه ها، گالری های نقاشی، ویترین مغازه ها و … مورد استفاده قرار داد.

این علامت به این معنی است که می توان این لامپ را در چراغ هایی که بدون حفاظ بیرونی هستند مورد استفاده قرار داد، طبق استاندارد، لامپ هایی که فاقد این علامت باشند از آنجا که در ساخت آنها گاز با فشار خیلی زیادی داخل حباب لامپ پر می شود، به منظور حفظ ایمنی، حتما باید در چراغ هایی قرار بگیرند که بر روی آنها محفظه وجود دارد که در صورتیکه لامپ به هر دلیلی منفجر شود مانع از پخش شدن خرده شیشه و آسیب رساندن به افراد می گردد.

این علامت به معنی وجود رفلکتوردیکروئیک در پشت لامپ است، خاصیت رفلکتور دیکروئیک این است که جنس مواد به کار رفته در ساختمان آن طوری است که بیش از %۶۶ تشعشع مادون قرمز (که عامل اصلی انتقال حرارت است) را از خود عبور می دهد و تنها بخشی از آنرا به همراه سایر طیف های نور مریی به جلو هدایت می کند، در نتیجه حرارت بسیار کمی از طریق لامپ به طرف جسمی که روشن شده است منتقل می گردد و این کار از آسیب رسیدن به آن شیء در اثر حرارت جلوگیری می کند.

استفاده از این لامپ برای موزه ها و ویترین مغازه ها، محل هایی که تعداد زیادی لامپ برای تأمین روشنایی مورد استفاده قرار می گیرد و کلیه مواردی که حرارت به جسم روشن شونده آسیب می رساند، توصیه می شود.

 

  • تکنولوژی های جدید لامپ های هالوژن و مزایای آنها

  • لامپ های هالوژن تیتان (TITAN)

 لامپ های هالوژن تیتان دارای مزایای زیر هستند:

۱- طول عمر آنها دوبرابر لامپ های هالوژن معمولی است. طول عمر متوسط : ۴۰۰۰ ساعت)

۲- راندمان آنها بیشتر از لامپ های هالوژن معمولی است،

٣- افت شار نوری آنها کمتر از لامپ های معمولی است 

۴- به دلیل بهبود پوشش رفلکتور، تغییر رنگ نور این لامپ ها کمتر از لامپ های معمولی است.

 

 

  • لامپ های هالوژن (Infra Red Coating (IRC

در این نوع لامپ، قسمت قابل توجهی از انرژی خروجی لامپ، به صورت اشعه مادون قرمز تلف می شود. بنابراین چنانچه بتوان به طریقی، اشعه مادون قرمز منتشر شده از یک لامپ را محدود کرد و از انرژی آن استفاده نمود، راندمان لامپ می تواند افزایش یابد. شیشه به کار رفته در حباب لامپ های هالوژن IRC به گونه ای است که نور مادون قرمز را از خود عبور داده و مجددا بر روی فیلامان منعکس می کند، در نتیجه اتلاف حرارتی داخل حباب تا میزان زیادی کمتر می شود.

در واقع این ویژگی باعث می شود تا برای رسیدن رشته تنگستن به یک دمای خاص انرژی الکتریکی کمتری توسط لامپ مصرف شود لذا توان مصرفی لامپ برای تولید یک میزان معین شار نوری کاهش یافته و راندمان لامپ تا %۳۰ بیشتر می شود.

به دلیل همین خاصیت، نور منتشر شده از یک لامپ هالوژن W IRC35 با رفلکتور زاویه °۳۸، برابر ۲۲۰۰ کندل است، در حالی که شدت نور یک لامپ هالوژن معمولی W 50 با همین رفلکتور، برابر ۱۵۰۰ کندل خواهد بود. 

 

در استفاده از لامپ هالوژن به چه نکاتی باید توجه کرد:

لامپ های هالوژن کاربرد وسیعی در روشنایی دکوراتیو و روشنایی منازل مسکونی، هتل ها و برخی دفاتر اداری دارند.


چنانچه در بکارگیری این لامپ ها نکات فنی لازم در نظر گرفته شود، طول عمر این لامپ ها بیشتر از لامپ های التهابی خواهد بود.

 


برخی از این نکات عبارتند از:

  ۱- طول عمر لامپ های رشته ای و هالوژن، به میزان زیادی به ولتاژ شبکه بستگی دارد.

  چنانچه ولتاژ نامی یک لامپ برابر ۱۲V باشد و در اثر عوامل مختلف، با ولتاژ ۱۲٫۶ کار بکند ، طول عمر لامپ در حدود %۶۰ کاهش می یابد.

یکی از مزایای ترانسفورماتورهای الکترونیکی در این است که لامپ نسبت به نوسانات شبکه ایزوله میشود و تغییرات ولتاژ شبکه در آن تأثیر چندانی ندارد لذا طول عمر لامپ نیز افزایش می یابد.

 

 ۲- نور لامپ های هالوژن در اثر حرارت ایجاد می شود و شکل لامپ به گونه ای است که حرارت تولید شده توسط این لامپ ها به پشت منتقل می شود، چنانچه این حرارت به درستی تهویه و منتقل نشود باعث کاهش طول عمر این لامپ ها می شود، این نکته ای است که در طراحی بسیاری از ساختمان ها در نظر گرفته نمی شود.

این لامپ ها عموماً داخل آرک اپن یا سقف آردوازها طوری قرار می گیرند که فضای پشت آنها هیچ راهی برای تبادل حرارت ندارد و در نتیجه دمای لامپ در هنگام روشن بودن بالا می رود و این امر تاثیر بسیار زیادی بر کاهش طول عمر لامپ هالوژن دارد.

 

 

  • تجهیزات جانبی مورد نیاز لامپ های هالوژن

دسته ای از لامپ های هالوژن هستند که با ولتاژهای پایین ( ۲۴ ,۱۲ ,۶) کار می کنند. در نتیجه برای اینکه این لامپ ها را بتوان به شبکه سراسری متصل کرد نیاز به یک ترانسفورماتور کاهنده ولتاژ داریم تا ولتاژ شبکه سراسری (۲۳۰ v) به ولتاژ مناسب لامپ تبدیل شود.

 

در (شكل ۲)، شماتیک اتصال لامپ و ترانسفورماتور به شبکه نشان داده شده است. اگر بخواهیم لامپ های هالوژن ولتاژ اصلی را با لامپ های هالوژن ولتاژ پایین در توان های مشابه از نظر مقاومت فيلامان مقایسه کنیم، مشاهده خواهیم کرد که فيلامان لامپ های هالوژن ولتاژ پایین باید مقاومت اهمی کمتری داشته باشد.

 

 

شکل (۲) اتصال لامپ هالوژن ولتاژ پایین به شبکه

 

به عنوان مثال، مقاومت اهمی یک لامپ هالوژن W50 و ۷۲۳۰ برابر است با:

بنابراین مقاومت اهمی یک لامپ ولتاژ پایین بسیار کمتر از مقاومت اهمی یک لامپ هالوژن ولتاژ اصلی است. با توجه به اینکه جنس فیلامان هر دو این نوع لامپ ها یکسان است، لذا می توان نتیجه گرفت که فيلامان لامپ های هالوژن ولتاژ پاپین در توان های مشابه، کوتاه تر و ضخیم تر از فیلامان لامپ های هالوژن ولتاژ اصلی است.

در نتیجه مقاومت مکانیکی فيلامان لامپ های هالوژن ولتاژ پایین بیشتر است و می توان گفت در حالت کلی طول عمر بالاتری از لامپ های هالوژن ولتاژ پایین مورد انتظار است.

همچنین قیمت لامپ های هالوژن ولتاژ اصلی اغلب بالاتر از لامپ های هالوژن ولتاژ پایین است. این امر ضرورت وجود یک ترانسفورماتور اضافی در مورد لامپ هالوژن ولتاژ پایین را توجیه می کند.

 

 

 

مقالات مرتبط