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