آشنایی با انواع لامپ های روشنایی
لامپ چیست و چگونه عمل می کند؟
لامپ وسیلهای است که از آن برای تبدیل انرژی الکتریکی به نور یا روشنایی استفاده میشود. این وسایل جزء ابتداییترین وسایل الکتریکی بودند که اختراع شدند که اولین نمونههای آن، نوع رشتهای بود که توسط ادیسون توسعه داده شده و ساخته شد. از آن زمان به بعد با پیشرفت علم و تکنولوژی انواع مختلفی از لامپها چون هالوژن، کم مصرف و اخیراً نوع ال ای دی (LED) تولید و در دسترس همگان قرار گرفتند.
انواع لامپ:
لامپها را میتوان از نظر ساختار و نحوه تولید انرژی به دستههای زیر تقسیم کرد:
۱) رشتهای (Incandescent)
۲) هالوژن تنگستن (Tungsten Halogen)
۳) فلورسنت یا مهتابی (Fluorescent)
۳) فلورسنت فشرده (Compact Fluorescent یا همان کم مصرف)
۵) ال ای دی (LED)
در ادامه در مورد هر یک توضیحاتی را ارائه میدهیم.
لامپهای رشته ای
لامپ رشتهای منبع نور الکتریکی است که بر اساس اصل پدیده رشتهای کار می کند اجزای اصلی تشکیلدهنده آن رشته تنگستن، حباب شیشهای، سرپیچ و گاز بیاثری میباشد که درون حباب قرار گرفته است.
با اتصال لامپ به برق، جریان الکتریکی از رشته تنگستن درون آن عبور کرده و آنرا ملتهب و داغ میکند. در اثر این التهاب نوری از آن تولید شده و محیط اطراف را روشن میکند. نمونهای از آن در شکل ۱ نشان داده شده است.
معمولترین نمونههای مصرفی آنها ۱۰۰ وات، ۲۰۰ وات و ۵۰۰ وات میباشند. در این وسایل تنگستن درون لامپ به تدریج در اثر حرارت زیاد تبخیرشده و به مرور در داخل حباب رسوب می کند.
این موضوع باعث تیره شدن سطح داخلی حباب و کاهش روشنایی مؤثر آن می شود.
این وسایل در حال حاضر از نمونههای دیگر ارزانتر می باشند ولی به دلیل مصرف انرژی زیاد و طول عمر کم مقرون به صرفه نبوده و امروزه کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.
لامپهای هالوژن تنگستن:
عملکرد این وسایل مشابه با نوع رشتهای میباشد با این تفاوت که درون حباب آن بجای گاز بی اثر از گاز هالوژن (اساساً ید) استفاده شده است.
گاز هالوژن درون لامپ در حرارتهای زیاد با تنگستن تبخیرشده ترکیب شده و هالید تنگستن را تشکیل می دهد که هرگز در دمای سطح رشته که بین ۵۰۰ تا ۱۵۰۰ کلوین است، رسوب نمی کند. بنابراین میزان روشنایی این وسایل بر خلاف نوع رشتهای کاهش نمی یابد.
لامپهای هالوژن تنگستن میتوانند اشکال مختلفی داشته باشند اما غالباً دارای لولهای هستند که از نظر محوری با فیلامان هم جهت می باشد.
این وسایل برای استفاده در نورپردازی در فضای باز مناسب هستند. خصوصاً میتوان از آنها در نورپردازیهای ورزشی، تئاتر و استودیوها استفاده کرد.
لامپهای فلورسنت (مهتابی)
لامپ فلورسنت یک لامپ بخارجیوه با وزن کم است که از فلورسانس برای رساندن نور مرئی استفاده می کند. مدار الکتریکی این وسایل شامل ترانس (چوک)، استاتر، لوله شیشهای، رشتههای داخل لوله و سیمهای رابط میباشد.
لوله شیشهای در این وسایل از بخار جیوه پر شده که روی سطح داخلی آن فسفر قرار دارد. از طرفی در هر انتهای شیشه یک رشته الکترود تنگستن وجود دارد. با برقراری جریان، رشتههای تنگستن داغ شده و باعث یونیزهشدن اتمهای آرگون میشود. سپس گاز آرگون یونیزه شده از خود الکترون ساطع میکند. این الکترونها به پوشش فسفری داخل لامپ برخورد کرده و در اثر آن نور تولید میشود. توجه میکنیم که استارتر در فرآیند راهاندازی و روشنشدن بکار میرود و از ترانس (چوک) برای تنظیم جریان AC برای الکترودها استفاده میشود.
مزیت این وسایل در این است که نسبت به نوع رشتهای انرژی الکتریکی بیشتری را به انرژی نوری مفید تبدیل می کنند. این وسایل دارای ساختار لولهای طویل هستند و معمولاً با نور مهتابی و با توانهای ۲۰ وات و ۴۰ وات مورد استفاده میگیرند.
لامپ فلورسنت ۲۰ وات
لامپهای فلورسنت فشرده (کم مصرف)
لامپهای فلورسنت فشرده نمونهای از وسایل روشنایی است که بعد از نوع فلورسنت توسعه داده شده و ساخته شدند. در این نوع احتیاج به استارتر نبوده و از یک چوک الکتریکی بجای مغناطیسی استفاده میشود که باعث می شود بدنه وسیله در حجم کمتری بتواند طراحی شود.
بازده این وسایل از نوع مهتابی یا فلورسنت بیشتر میباشد و معمولاً در شکلهای حبابی، لولهای، حلقوی و … ساخته شده و مورد استفاده قرار میگیرند. این وسایل در دو نوع یکپارچه یا غیر یکپارچهبودن تولید می شوند که نوع دوم جدیدتر می باشد. در نوع یکپارچه لوله و بالاست در یک واحد قرار داشته و با هم یکپارچه می شوند اما در نوع غیر یکپارچه بالاست به طور دائم در محفظه قرار دارد و بعد از اتمام طول عمر لامپ، فقط لوله فلورسنت باید تغییر داده شود و بالاست آن احتیاج به تعویض ندارد. چونکه بالاستها در وسایل روشنایی قرار میگیرند، در مقایسه با نوع یکپارچه بزرگتر بوده و ماندگاری بیشتری دارند. پایههای نوع غیریکپارچه به صورت سوزنی ساخته میشوند و در مدلهای جدیدتر در سوکت مربوطه چفت میشوند.
قیمت این وسایل روشنایی از نوع رشتهای و فلورسنت بیشتر میباشد اما طول عمر بالاتری نسبت به آنها دارد. یک عیب این گونه از وسایل این است که از عنصر جیوه در داخل لوله یا حباب خود استفاده میکند که عنصر خطرناکی برای محیط و موجودات زنده محسوب میشود.
لامپ ال ای دی (LED)
جدیدترین نمونه از وسایلهای روشنایی که ساخته و توسعه داده شدهاند؛ لامپهای ال ای دی میباشند. در این وسایل ساطعشدن نور بعلت دیود پیوندی PN است. زمانی که جریان در جهت موافق از دیود عبور میکند، ترکیب مجدد حامل بار اتفاق میافتد. این حامل بار انرژی را به شکل گرما و نور پس میدهد. بازده این گونه وسایل کمی از نوع کممصرف یا فشرده بیشتر بوده و طول عمر آنها نیز بالاتر میباشد.
بیشتر خرابیهای مربوط به این گونه وسایل از سوختگی ال ای دیهای موجود در آنهاست که میتوان به راحتی آنها را تعویض کرد. این وسایل در توانهای کمتر میتوانند معادل با نوع کممصرف یا فشرده از خود نور ساطع کنند.
این وسایل از نظر ظاهری در انواع حبابی، اشکی و شمعی، هالوژنی، لولهای کوتاه T8 و فیلامنتی تولید و روانه بازار می شوند. در ادامه نمونههایی از آنها نشان داده شده است.
نوع حبابی ۱۵ وات از برند ZFR (مناسب برای وسایل آویز)
نوع اشکی ۷ وات (مخصوص لوستر و چلچراغ)
نوع فلورسنت فشرده غیریکپارچه ۳۶ وات
نوع جدید فیلامنتی ۴ وات (مناسب برای لوستر)
توجه میکنیم که در این وسایل برخلاف نمونههای قبلی لامپ در فرکانس بالا روشن و خاموش نمیشود چون بر اساس مکانیزم طراحی شده در آن با تغذیه DC کار میکند، بنابراین تلفات مربوط به روشن و خاموشی فرکانس بالا در آن وجود ندارد و طول عمر آن تنها وابسته به مدت زمان روشنبودن آن میباشد؛ به همین خاطر است که بازده آن نسبت به نمونههای دیگر بالاتر میباشد. از طرفی دیگر برخلاف نوع فلورسنت و فلورسنت فشرده در داخل آنها از بخار جیوه استفاده نشده که از این نظر بیخطر محسوب می شوند.
مراجع:
https://www.electrical4u.com