لامپ های رشته ای.

لامپ رشته‌ای (که با نام‌های لامپ حبابی، لامپ التهابی، حباب نور تابان، لامپ سفیدگرمایی و لامپ سیمابی نیز نامیده شده.) منبع نور مصنوعی است که نور سفید درخشانی از خود ساطع می‌کند، (یک اصطلاح عمومی برای تمام لامپ‌هایی که توسط گرما از خود نور می‌تابانند و شامل یک قسمت تیره است که از خود نور می‌تاباند). یک جریان الکتریکی از یک رشته نازک عبور می‌کند که تا حد نور دهی آن را گرم می‌کند. یک حباب شیشه‌ای بسته شده از رسیدن اکسیژن به رشته جلوگیری می‌کند که در غیر این صورت رشته سریعاً اکسیده و خراب خواهد شد.

به لامپ‌های رشته‌ای گاهی اوقات لامپ الکتریکی گفته می‌شود، که در اصل به لامپ‌های قوسی اطلاق می‌شده.همچنین به آن‌ها در تئاتر، تلویزیون و صنایع فیلم‌سازی لامپ حبابی نیز گفته می‌شود که در استرالیا رواج بیشتری دارد.

لامپ‌های رشته‌ای در اندازه‌ها و ولتاژهای منتوعی ساخته می‌شوند، از ۱٫۵ ولت تا ۳۰۰ ولت.ابن نوع از لامپ نیازی به تجهیزاتی خارجی برای تنظیم ندارد و قیمت تولید بسیار پایینی دارد و با هر دو نوع جریان DC و AC به خوبی کار می‌کند.در نتیجه لامپ رشته‌ای به صورت وسیع در نوردهی خانگی و تجاری، نورهای غیر ثابت، چراغ‌های مطالعه، چراغ‌های اتومبیل‌ها و چراغ قوه‌ها و مصارف تبلیغاتی و دکوراسیون کاربرد دارد. بعضی مصارف هم از گرمای ناشی از لامپهای رشته‌ای استفاده می‌کنند، مانند دستگاه جوجه‌کشی (برای گرمایش تخم مرغ‌ها)، دستگاه‌های نگهداری جوجه‌های تازه متولد شده، نور گرمایی (فروسرخ) برای تانک‌های خزنده، گرمایش از راه دور برای گرمایش صنعتی و مصارف خشک کردن، و در فرهای پخت آسان.در هوای سرد، گرمای ناشی از لامپ‌های رشته‌ای می‌تواند در گرمایش خانه شرکت کند، اما در مناطق گرمسیری باعث اتلاف بیشتر انرژی توسط سیستم‌های تهویه مطبوع می‌شود. لامپ‌های رشته‌ای بتدریج در بسیاری از کاربردها جای خود را به لامپ‌های فلورسنت، لامپ‌های فلورسنت فشرده، لامپ‌های تخلیه الکتریکی پرنور، ال‌ئی‌دی‌ها و وسایل دیگری می‌دهند که به ازای مقدار مشابهی از انرژی وارد شده به لامپ مقدار بیشتری نور قابل رویت از خود ساطع می‌کنند. در بعضی مناطق تلاش می‌شود به منظور بالا بردن بازده نوری و کاهش مصرف انرژی این لامپ‌ها را از رده خارج کنند.

تاریخچه لامپ رشته‌ای

در جواب به این پرسش که «چه کسی لامپ رشته‌ای را اختراع کرد؟» رابرت فریدل و پاول اسرائیل به عنوان مورخ ۲۲ مخترع پیش از سوان و ادیسون را نام می‌برند.ایشان بیان کردند گه اختراع ادیسون توانست به خاطر چند ویژگی از بقیه پیشی بگیرد: مواد بکار گرفته شده مناسب تر، ایجاد خلعی مناسب تر نسبت به دیگران و تولید لامپی با مقاومت بیشتر که باعث می‌شد توزیع نیرو از منبع انرژی مرکزی مقرون به صرفه باشد.مورخ دیگری به نام توماس هوگس، موفقیت ادیسون را ناشی از تولید یک منبع نوری ابتدائی ولی جمع و جور می‌داند..«لامپ قطعه‌ای کوچک از سیستم نوردهی الکتریکی بود و حیاتی تر از ژنراتور غول آسای شاهکار ادیسون و خط تغدیه او و سامانه توزیع موازی او نبود. در حالی که بقیه مخترعان با لامپ‌ها و ژنراتورهایی که دارای نبوغ و شگرفی مشابه خیلی وقت پیش فراموش شدند چون سازندگان آنها را در یک سیستم جامع روشنایی ارائه نکرده بودند.»

تحقیقات نیمه‌تجاری ابتدائی‌تر: در ۱۸۰۲ هومفری دیوی پرقدرت‌ترین باتری دنیا را در موسسه سلطنتی انگلستان در اختیار داشت، در همان سال او توسط رشته‌ای از پلاتینیوم - که به دلیل دمای ذوب بسیار بالایش انتخاب شده بود - اولین لامپ رشته‌ای را اختراع کرد. آن لامپ به اندازه کافی روشن نبود و حتی آنقدر دوام نمی‌اورد که کاربردی داشته باشد اما سنت ۷۵ ساله‌ای بود که پیش زمینه موفقیت‌های محققان تا زمان تولید اولین لامپ کاربردی توسط توماس ادیسون در ۱۸۷۹ بود.در ۱۸۰۹ دیوی اولین لامپ قوس الکتریکی را ساخت که اتصال الکتریکی کوچک اما کور کننده‌ای بین دو زغال چوب بود که به یگ باتری شامل۲۰۰۰ پیل متصل شده بود.پس از نشان دادن این اختراع به موسسه سلطنتی انگلستان این لامپ به نام لامپ قوسی (Arc lamp) شناخته شد.

در ۱۸۳۵، جیمز لیندسی در دوندی اسکاتلند لامپ الکتریکی ثابتی را ارائه داد.او توضیح داد که او توانسته «کتابی را در فاصله ۱٫۵ پایی (حدودا ۵۰ سانتی متر) بخواند».با این حال در زمانی که این وسیله را به خواست خود تکمیل می‌کرد رو به مسئله تلگراف بی سیم آورد و بیش از این به لامپ الکتریکی خود نپرداخت.ادعاهای او در این زمینه زیاد مستند نیستند. در ۱۸۴۰ دانشمندی بریتانبایی به نام 'وارن ده لا رو ' سیم پیچی از جنس پلاتینیوم را در محفظه خلأ قرار داد و جریانی الکتریکی را از آن عبور داد.طراحی ان بر این اساس استوار بود که نقطه ذوب بالای پلاتینیوم اجازه بالارفتن دما تا دماهای بالاتر را می‌دهد و محفظه خالی شده از هوا که مولوکول‌های گاز کمتری دارد واکنش کمتری با پلاتینیوم نشان خواهد داد و عمر لامپ را افزایش خواهد داد.هرچند طرح کارا بود اما قیمت بالای پلاتینیوم استفاده تجاری از ان را غیر ممکن ساخت. در ۱۸۴۱، فردریک ده مولینس از انگلستان اولین مقاله درباره طراحی لامپ رشته‌ای توسط خاکه ذغالی که بین دو سیم از جنس پلاتینیوم قرار داشت و در یک حباب تخلیه شده قرار داشت را ارائه کرد در ۱۸۴۵جاون و.استارر آمریکایی مقاله‌ای در باره لامپ رشته‌ای اختراعی خود که شامل رشته‌ای کربنی بود ارائه داد.زمان زیادی از ارائه این مقاله نگذشته بود که او فوت شد.غیر از اطلاعات نوشته شده در مقاله او چیز زیادی درباره او در دسترس نیست. در ۱۸۵۱، ژن اگوئنه روبرت-هودین در شهر بلویس فرانسه حباب‌های لامپ رشته‌ای را در معرض دید عموم قرار داد.لامپ‌های ساخت او در موزه چاتئوی بلویس برای همیشه به نمایش گداشته می‌شود. در ۱۸۷۲ آ.ن.لودگین یک لامپ رشته‌ای را اختراع کرد.در ۱۸۴۷ او یک مقاله درباره اختراع خود نوشت. در میان رقبایی که نزدیک به توماس ادیسون شده بودند، دانشمندی آلمانی-آمریکایی به نام 'هینریش گوبل' ادعا کرد که او اولین حباب لامپ را در ۱۸۵۴ درست کرده‌است : یک رشته ذغال بامبو در یک بطری تخلیه شده برای جلوگیری از اکسیده شدن، و او در این پنج سال به قول خیلی‌ها اولین حباب لامپ کاربردی را ساخته بود.'لویس لاتیمر ' نشان داد حباب‌هایی که ظاهراً گوبل در دهه ۱۸۵۰ ساخته بود بسیار قبل تر ساخته شده بودند.و شیشه گری را پیدا کرد که کلاه برداری او را نشان می‌داد. در سال ۱۸۹۳ در دعوی مقالات متداخل، قاضی ادعای گوبل را کاملاً مردود اعلام کرد.


لامپ رشته‌ای کربنی با سوکت E۲۷ لامپ قبلی که با ۱۰۰ ولت روشن شده‌است ۲۲۰ ولت، تقریبا ۳۰ وات

تجاری سازی

' جوزف ویلسن سوان' (۱۸۲۴-۱۹۱۴) فیزیکدان و شیمی‌دانی انگلیسی بود.در ۱۸۵۰ او کار خود را بر روی رشته ذغال کاغذ داخل یک حباب شیشه‌ای خالی شده از هوا را شروع کرد.در ۱۸۶۰ او می‌توانست وسیله‌ای کاربردی را به نمایش بگزارد اما کمبود یک خلأ مناسب و یک منبع الکتریکی مناسب باعث کم شدن طول عمر و بازده لامپ او شد.در اواسط دهه ۱۸۷۰ پمپ‌های بهتری اختراع شدند و سوان دوباره آزمایش خود را آغاز کرد.با کمک چارلز استیرن که در کار پمپ‌های خلأ بود، سوان روشی را ابداع کرد که باعث جلوگیری از سیاه شدن لامپ اولیه او شد که در ۱۸۸۰ شماره مقاله ۸ را از ان خود کرد.در ۱۸ام دسامبر ۱۸۷۸ لامپی که از یک میله باریک کربنی استفاده می‌کرد در جلسه‌ای در انجمن شیمی نیوکاسل به نمایش گزاشته شد و سوان شرح کار خود را در جلسه انها در ۱۷ ژانویه ۱۸۷۹ به نمایش گزاشت.همچنین ان را به ۷۰۰ نفری که در سوم فوریه ۱۸۹۷ در نشست ادبی و فلسفی نیوکاسل شرکت کرده بودند نیز نشان داد.این لامپ‌ها از میله کربنی لامپ قوسی به جای رشته باریک کربنی استفاده می‌کردند.بنابراین انها مقاومت کمتری داشتند و رساناهای بسیار بزرگی برای تامین جریان مورد نیاز لازم داشتند که از لحاظ اقتصادی به صرفه نبود.همچنین مشخصات یک لامپ رشته‌ای را با یک خلأ نسبتاً قوی، رسانای کربنی، و هادی‌های پلاتینیومی میسر می‌شاختند.وانگهی نیاز به جریان کاری بالا باعث می‌شد عمر بسیار کمی داشته باشند.سوان توجه خود را معطوف ساخت رشته‌های کربنی بهتر و وسایلی که دو سر آن را متصل می‌کند کرد.او روشی برای کار با پنبه برای ساخت نخ کاغذی اختراع کرد و مقاله ۴۹۳۳ را در سال ۱۸۸۰ در انگلستان ثبت کرد. از این سال او نصب حباب‌های روشنایی را درانگلستان در خانه‌ها و نقاط مهم شروع کرد و در اوایل دهه ۱۸۸۰ شرکت او شروع به کار کرد. در آمریکای شمالی نیز به موازات انگلستان پیشرفتهایی شکل گرفته بود.در ۲۴ جولای ۱۸۴۷ مقاله‌ای توسط متخصص برق پزشکی، 'هنری وودوارد' و همکارش'متیو اوانس' در تورنتو نوشته شد.ایشان لامپ خود را با اندازه و شکلی متفاوت از میله‌های کربنی در سیلندر شیشه‌ای که با نیتروژن پر شده بود تولید کردند.وودوارد و اوانس تلاش کردند تا لامپ‌های خود را تجاری کنند، اما ناموفق بودند.ایشان کار خود را با فروش مقاله خود در سال ۱۸۹۷ به توماس ادیسون به پایان رساندند(مقاله ۰، ۱۸۱، ۶۱۳ در آمریکا). 'توماس ادیسون' تحقیقاتی جدی برای پیشبرد لامپ رشته‌ای کاربردی در ۱۸۷۸ شروع کرد.او اولین مقاله خود را به عنوان «بهبودی در لامپ الکتریکی» در ۱۴ اکتبر ۱۸۷۸ ثبت کرد (مقاله ۰، ۲۱۴، ۶۳۶ در آمریکا).پس از آزمایش‌های زیادی که با رشته پلاتینیوم و فلزات دیگر انجام داد دوباره به سمت رشته‌های کربن روی آورد.اولین آزمایش موفقیت آموز او در ۲۲ اکتبر ۱۸۷۹ بود که ۱۳٫۵ ساعت دوام آورد.ادیسون اصلاح طرح خود را ادامه داد و در ۴ نوامبر ۱۸۹۷ مقاله‌ای (مقاله ۰، ۲۲۳، ۸۹۸در آمریکا) به عنوان لامپی الکتریکی که از «رشته یا نواری کربنی که پیچیده شده و.... به سیم‌های اتصال پلاتینی متصل شده» استفاده می‌کند ثبت کرد.اگر چه او راه‌های بسیاری برای ساخت رشته کربنی شامل «نخ پنبه‌ای با کتانی، قطعات کربنی، کاغذی که با روش‌های مختلف پیچیده شده است» توضیح داده بود، چند ماه بیشتر از ارائه مقاله نگذشته بود که ادیسون و تیمش فهمیدند که رشته ذغال بامبو می‌تواند بیش از ۱۲۰۰ ساعت دوام بیاورد. شرکت لامپ حبابی 'هیرام اس.ماکزیم' در ۱۸۷۸ شروع به کار کرد تا مقاله خود و مقالات 'ویلیام ساویر' را عملی کند.شرکن او پس از شرکت ادیسون دومین شرکت فروش لامپ رشته‌ای کاربردی در آمریکا بود.شرکت نوردهی الکتریکی او در اواخر دهه ۱۸۸۰ برای اولین بار به صورت تجاری در شرکت 'تجارت مالی مطمئن' مستقر کرد، حدوداً ۶ ماه بعد از استقرار لامپ رشته‌ای ادیسون در 'استیمر کلومبیا'.ماکزیم در اکتبر ۱۸۸۰ روشی را ثبت کرد که در آن توسط هیدروکربنها رشته‌های کربنی را به منظور افزایش عمر آنها پوشش می‌داد.لویس لایمر که در ان زمان کارمند او بود روشی را ابداع کرد که توسط ان به رشته‌ها حرارتی اعمال می‌کرد که اجازه می‌داد انها را به شکل‌های بدیعی مدل دهی کند، مانند شکل "M" در رشته‌های شاخت ماکزیم.در ۱۷ ژانویه ۱۸۸۲، لاتیمر مقاله‌ای در باره "فرآین ساخت کربن هاً بدست آورد، روشی بهبود یافته برای تولید رشته‌های حباب لامپ که توسط شرکت نور الکتریکی ایالات متحده خریداری شده بود.لاتیمر بهسازی‌های دیگری مثل راه بهتری برای اتصال رشته‌ها به سیم‌های محافظ به ثبت رساند. در بریتانیا، شرکت‌های ادیسون و سوان به هم پیوستند تا شرکت برقی متحد سوان و ادیسون را تشکیل بدهند (بعدها این شرکت به نام ادیسوان شناخته می‌شد، که در نهایت به نام 'Thorn Lighting ltd' ثبت شد).ادیسون در ابتدا مخالف این ادغام بود اما وقتی از راه قانونی توسط سوان تحت فشار قرار گرفت و سوان پیروز شد در نهایت مجبور به همیاری با سوان شد و اتحاد صورت گرفت.در نهایت ادیسون تمام سهم سوان در شرکت را بدست آورد.سوان مقاله خود را طبق قوانین ایالات متحده به شرکت برقی براش در جون ۱۸۸۲ فروخت.بعدها سوان نوشت که ادیسون ادعای بیشتری در مورد نور نسبت به او داشت تاادیسون امتیازاتش را از ادعا درباره آنها در ایالات متحده محافظت کند. در ۸ اکتبر ۱۸۸۳، اداره ثبت اختراعات ایالات متحده حکمی را داد که امتیازات ادیسون بر پایه فنون پیشین ویلیام ساویر بنا شده و ان‌ها را نا درست اعلام کرد.این ادعا سالها ادامه یافت.در نهایت در ۶ اکتبر ۱۸۸۹ یک قاضی حکم داد که ادعای بهبود سیستم نور دهی الکتریکی ادیسون برای "یک لامپ رشته‌ای از کربن با مقاومت بالاً درست بوده‌است. در دهه ۱۸۹۰، یک مخترع اتریشی به نام 'کارل آئوور وون ولزباچ' بر روی تور رشته اس فلزی کار کرد.ابتدا با سیم‌های پلاتینیومی و سپس اسمیومی و یک نمونه کاربردی در ۱۸۹۸ ساخت. در ۱۸۹۷، یک فیزیکدان و شیمیدان آلمانی به نام والتر نرنست لامپ نرست را که نوعی از لامپ رشته ایست و از حبابی سرامیکی استفاده می‌کرد که -نیازی به محیط خلأ یا گازی بی اثر نداشت- را تولید کرد. لامپ‌های نرست که دو برابر لامپ‌های رشته کربنی بازده داشت، به سرعت رایج شد تا زمانی که لامپ‌های رشته فلزی بر آن سبقت گرفت. در ۱۹۰۳، 'ویلیام ویتنیو' رشته‌ای را ابداع کرد که درون حباب لامپ را تیره نمی‌مرد. (بعضی از آزمایش‌های ادیسون برای جلوگیری از تیره شدن حباب باعث اختراع لامپ الکتریکی تخلیه شده شد.)این رشته رشته‌ای کربنی بود که با فلز پوشیده شده بود.در ۱۳ اکتبر ۱۹۰۴، 'ساندور جاست' , 'فرنس هانامان' امتیازنامه‌ای در مجارستان (شماره ۳۴۵۴۱) برای لامپ رشته تنگشتن را بدست آوردند، که نسبت له لامپ رشته کربنی نور درخشان تری توبید می‌کرد و عمر بیشتری هم داشت.این لامپ‌ها ابتدا توسط شرکت مجاری 'تانگسرام' در ۱۹۰۵ به بازار ارائه شد، به همین خاطر در بسیاری از کشورهای اروپایی این نوع لامپ تانگسرام خوانده می‌شود.در ۱۹۰۶ شرکت ژنرال الکتریک امتیاز روشی برای تولید رشته تنگستنی برای استفاده در لامپ رشته‌ای را بدست آورد. رشته‌های تنگستن رسوبی گران بودند اما در ۱۹۱۰ توسط ویلیام دیوید کولیدج (۱۸۷۳-۱۹۷۵) روش بهبود یافته‌ای برای ساخت رشته‌های تنگستن ابداع کرد.رشته تنگستن بیشتر از بقیه انواع رشته‌های دیگر باقی ماند و کولیدج قیمت را اقتصادی کرد.در ۱۹۱۳ ایروینگ لانگمویر فهمید که پر کردن لامپ با گازهای بی اثر به جای خلأ هم باعث بازده نوری و هم کاهش تیره شدن حباب می‌شود.ماروین پیپکین، شیمیدان آمریکایی، در ۱۹۲۴ امتیازی برای براق کردن داخل حباب، بدون سست کردن آن و در ۱۹۴۷ امتیازی برای پوشاندن داخل لامپ با سیلیکا به دست آورد.در ۱۹۳۶، رشته س فنری پیچیده شده معرفی شد که بازده لامپ‌ها را بیشتر می‌کرد. در ۱۹۶۴ بهبود بازده و تولید لامپ‌های رشته‌ای باعث کاهش هزینه تولید مقدار معینی نور به مقدار یک سیم نسبت به لامپ ابتدایی ادیسون شد.

اقتصاد

بین سالهای ۱۹۲۴ و ۱۹۳۹، بازار جهانی لامپ رشته‌ای توسط اتحادیه فواباس (خدای خورشید) کنترل می‌شد که تمام قیمت‌های خرید فروش را معین می‌کرد و اعضای آن بازار جهانی لامپ را تحت کنترل خود در آورده بودند.

طریقه ساخت

لامپ‌های رشته‌ای شامل یک محفظه شیشه‌ای (یک جام یا جباب) که توسط گازی بی اثر پر شده‌است تا تبخیر رشته را کم کند می‌شود.درون حباب یک رشته از تنگستن قرار دارد که از سرتاسر آن جریان الکتریکی عبور داده می‌شود.جریان باعث گرم شدن رشته به دمایی شدیداً بالا می‌شود (نوعاٌ ۲۰۰۰ تا ۳۳۰۰ درجه کلوین بسته به نوع رشته، سایز، شکل، و مقدار جریان عبور داده شده).رشتهٔ داغ شده از خود نوری ساطع می‌کند که حدوداً یک طیف موج پوسته‌ای را شامل می‌شود.قسمت مطلوب این طیف موج نور مرعی است، اما عمده انرژی صرف تولید نور طول موج‌های نزدیک مادون قرمز می‌شود. ۱- حباب شیشه‌ای ۲- گاز بی اثر کم فشار ۳- رشته تنگستن ۴- سیم اتصال ۵- سیم اتصال ۶- سیم‌های محافظ ۷- ساقه (پایه شیشه‌ای) ۸- سیم اتصال ۹- کلاهک ۱۰- عایق (ویترایت) ۱۱- اتصال الکتریکی لامپ‌های رشته‌ای عموماً یک پایه شیشه‌ای دارند، که سیم‌های محافظ را حفاظت می‌کند و اجازه می‌دهد سیم‌های اتصال بدون نشت گاز/هوا به داخل حباب عبور کنند.لامپ‌های بزرگ ممکن است پایه‌ای پیچ دار داشته باشند.(یک یا چند اتصال در نوک و یک اتصال در پوسته) یا یک پایه پایه لامپ میخی (یک یا چند اتصال در نوک، پوسته به عنوان اتصال یا صرفاً به عنوان اتصال مکانیکی).بعضی از لامپ‌های لوله‌ای یک اتصال الکتریکی در هر انتهای خود دارند.لامپ‌های کوچک ممکن است یک پایه سه گوش و سیم‌های اتصال داشته باشند، و بعضی از لامپ‌های خودرو یا لامپ‌هایی مخصوص ترمینال‌های پیچی برای ایجاد اتصال الکتریکی دارند.اتصالات در سوکت لامپ اجازه می‌دهند که جریان از میان رشته عبور کنند.محدوده درجه بندی توان از ۰٫۱ وات تا ۱۰، ۰۰۰ وات است. برای بهبود بازده لامپ، رشته اکثراً شامل سیم پیچی از سیم مرغوب است که به نام فنر پیچیده شده 'coiled coil' مشهور است.برای لامپ ۱۲۰ وات ۱۲۰ ولتی، طول رشته پیچیده نشده اکثراً ۵۸۰ میلیمتر است و قطر رشته ۰٫۰۴۵ میلیمتر است. یکی از مشکلات اصلی لامپ استاندارد الکتریکی تبخیر رشته‌است. تفاوت‌های کوچک در مقاومت طول رشته باعث ایجاد «نقاط داغ» در مناطقی که مقاومت بیشتری دارند می‌شود.تفاوت ۱٪ در قطر رشته باعث کاهش ۲۵٪ عمر می‌گردد.نقاط داغ سریع تر از نقاط دیگر رشته بخار می‌شوند و این باعث افزایش مقاومت آن نقاط و تشکیل فیدبک مثبتی می‌شود که در نهایت به ایجاد یک شکاف در یک رشته ناسالم می‌شود.'ایروینگ لانگمویر' فهمید که یک گاز بی اثر به جای خلأ باعث تاخیر در تبخیر می‌شود.هم اکنون لامپ‌های مصرف عمومی که توانی بیشتر از ۲۵ وات دارند با مخلوطی از مقدار زیادی آرگون و کمی نیتروژن یا کریپتون پر می‌شوند.در هر حال رشته‌ای که در حباب پر شده با گاز پاره می‌شود نی تواند یک قوس الکتریکی ایجاد کند که ممکن است به ترمینال‌ها منتقل شود و شار جریان بسیار زیادی را ایجاد کند.رشته‌های هادی داخلی نازک و محافظت‌های ساخته شده دیگر به عمد قرار داده شده‌اند تا به عنوان فیوز در لامپ عمل کنند.در لامپ‌های ولتاژ بالاتر نیتروژن بیشتری به کار برده می‌شود تا امکان جرقه زدن را کاهش دهند. در مصارف عمومی رشته تنگستن بخار می‌شود. در لامپ‌های پر بازده تر این تبخیر سریع تر است.به همین خاطر طول عمر لامپ رشته‌ای رابطه‌ای جایگزینی «Trade off» بین بازده و طول عمر دارد.این رابطه اکثراً برای لامپ‌های عمومی به سمتی می‌رود که طول عمر از ۱۰۰‌ها ساعت تا ۲۰۰۰ ساعت کمتر نشود.لامپ‌های پروژکتورها و لامپ‌های عکاسی و تئاترها طول عمر مفیدی در حد چندین ساعت دارند، معامله‌ای بین طول احتمالی و نور بیشتر در حجم کمتر.لامپ‌های عمومی با طول عمر بالا و بازده کمتر اکثراَ در جاهایی استفاده می‌شوند که هزینه تعویض نسبت به هزینه انرژی هدر رفته بیشتر باشد. در لامپ‌های مرسوم تنگستن تبخیر شده باعث کدر شدن سطح داخلی شیشه می‌شود.برای لامپ‌های خلأ این تیرگی به طور یکنواخت در تمام سطح حباب صورت می‌گیرد.وقتی لامپ از یک گاز بی اثر پر باشد تنگستن تبخیر شده توسط جریان گاز گرم حمل می‌شود، که ترجیجاً در بالاترین قسمت حباب جمع می‌شود و فقط آن قسمت حباب را تیره می‌کند. لامپ رشته‌ای که وقتی ۷۵٪ از عمر آن سپری شده فقط ۹۳٪ یا بیشتر از نور ابتدائی خود را بدهد بنا بر تستی که نشریه ۶۰۰۶۴ IEC انجام داده نامناسب است.کم شدن نور بدلیل تبخیر رشته و سیاهی حبا است. «شکاف رشته» پدیده‌ای دیگر است گه طول لامپ را کاهش می‌دهد.لامپ‌هایی که با جریان ثابت کار می‌کنند اختلالاتی پله‌ای شکل در رشته آنها ایجاد می‌شود، که باعث کاهش سطح جریان عبوری عرضی و در نتیجه گرمای بیشتر و تبخیر سریع تر در این نقاط می‌شود.در لامپ‌های کوچکی که با جریان DC کار می‌کنند این کاهش ممکن است تا نصف شدن طول عمر لامپ نسبت به جریان AC باشد.آلیاژهای متفاوتی از تنگستن و رهنیوم می‌توانند برای بی اثر کردن این اثر استفاده شوند. مقدار بسیار کمی بخار آب می‌تواند باعث تیرگی زیاد حباب لامپ شود.حباب آب بر روی رشته داغ به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌شود.اکسیژن به فلز تنگستن حمله ور می‌شود و ذرات اکسید تنگستن را می‌سازد که در نقاط سردتر لامپ قرار می‌گیرند.هیدروژن تشکیل شده نیز اکسید را می‌کاهد و دوباره بخار آب را تشگیل می‌دهد و این سیکل آبی را ادامه می‌دهد.یک قطره آب تقسیم شده در ۵۰۰، ۰۰۰ لامپ باعث تیرگی به مقدار زیادی می‌شود. در لامپ هالوژن تبخیر نا خواسته رشته و تیرگی حباب با پرکردن حباب از یک گاز هالوژن در فشار پایین کاهش یافته‌است.این لامپ‌ها می‌توانند در دماهای بالاتری کار کنند بدون این که مقدار غیر قابل قبولی از عمر آنها کاسته شود که باعث می‌شود بازده نوری بیشتری داشته باشند. بعضی از لامپ‌های قدیمی که در تئاترها، پرژکتورها، نورهای جستجو و فانوس‌های دریای استفاده می‌شدند، رشته‌ای ضخیم و سنگین د اشتند که در خود پودر تنگستن آزاد میان یک جام داشت.پس از مدت زمانی اپراتور جباب را جدا می‌کرد و آن را تکان می‌داد تا به پودر تنگستن اجازه دهد تا تنگستنی را که در درون حباب جمع شده را پاک کند تا سیاهی را پاک کرده و لامپ را دوباره روشن کند. اگر حباب لامپ ترک بردارد، تنگستن داغ با هوا ترکیب می‌شود و تعلیقی از نیتراد تنگستن قهوه‌ای رنگ، اکسید تنگستن قهوه‌ای رنگ، پنتا اکساید تنگستن نیلی رنگ و تری اکساید تنگستن زرد رنگ تشکیل می‌شود که در نزدیک سطح حباب ته نشین می‌گردد. حباب شیشه‌ای لامپ معمول می‌تواند به دمایی بین ۲۲۰ تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد برسد.لامپ‌هایی که برای توان‌های بالا یا به منظور گرمایش تولید می‌شوند می‌بایست حبابی از جنس شیشه سخت یا گوارتز سیم گزاری شده داشته باشد.

مشخصات الکتریکی

لامپ‌های رشته‌ای تقریباً بارهایی مقاومتی با ضریب توان ۱ هستند.یعنی توان واقعی (وات) استفاده شده با توان ظاهری (ولت امپر) یکسان اند.مقاومت واقعی رشته یه دمای آن وابسته‌است.دمای رشته سرد حدوداً لامپ روشن یک پانزدهم است.مثلا، لامپ ۱۰۰ وات ِ ۱۲۰ ولت حدوداً ۱۴۴ اهم مقاومت دارد در حالی که مقاومت سرد بسیار پایین تر است (حدوداً ۹٫۵ اهم).از آنجا که لامپ‌های رشته ایی بارهای مقاومتی هستند، دیمرهای ترایاکی ساده می‌توانند به راحتی به عنوان مدار کنترل روشنایی آنها مورد استفاده قرار گیرند.اتصالات الکتریکی ممکن است نشان "T" داشته باشند که نشان می‌دهد آنها به منظور استفاده در مدارات کنترلی با جریان هجومی بالای لامپ‌های تنگستن طراحی شده‌اند.برای لامپ‌های ۱۲۰ ولت ۱۰۰ وات عمومی، جریان در حدود ۰٫۱۰ ثانیه ثابت می‌شود، و لامپ پس از حدوداً ۰٫۱۳ ثانیه به ۹۰٪ روشنایی کامل خود دست می‌یابد.

توان

مقایسه بازده با توان (لامپ‌های ۱۲۰ ولت) توان (وات) خروجی (لومان) بازده (lm/W) ۵ ۲۵ ۵ ۱۵ ۱۱۰ ۳/۷ ۲۵ ۲۰۰ ۰/۸ ۳۵ ۳۵۰ ۳/۱۰ ۴۰ ۵۰۰ ۵/۱۲ ۵۰ ۷۰۰ ۵/۱۳ ۵۵ ۸۰۰ ۲/۱۴ ۶۰ ۸۵۰ ۵/۱۴ ۶۵ ۱۰۰۰ ۰/۱۵ ۷۰ ۱۱۰۰ ۷/۱۵ ۷۵ ۱۲۰۰ ۰/۱۶ ۹۰ ۱۴۵۰ ۱/۱۶ ۹۵ ۱۶۰۰ ۸/۱۶ ۱۰۰ ۱۷۰۰ ۰/۱۷ ۱۳۵ ۲۳۵۰ ۴/۱۷ ۱۵۰ ۲۸۵۰ ۰/۱۹ ۲۰۰ ۳۹۰۰ ۵/۱۹ ۳۰۰ ۶۲۰۰ ۷/۲۰ لامپ‌های رشته‌ای اکثراً بنا بر توان الکتریکی مصرفی خود به فروش می‌رسند.این توان با وات اندازه گیری می‌شود و اساساً به مقاومت رشته وابسته‌است، که آن نیز به طول رشته، ضخامت و جنس آن بستگی دارد.برای دو حباب با ولتاژ یکسان، نوع، رنگ و شفافیت، لامپی که توان بیشتری می‌گیرد نور بیشتری هم می‌دهد. جدول مقدار نوعی تقریبی را بر حسب لمان برای لامپ‌های رشته‌ای استاندارد با توان‌های متفاوت نشان می‌دهد.دقت کنید که مقدار لومان برای حباب‌های «سفید نرم» عموماً کمی از لامپ‌های استاندارد با توان مشابه کمتر است، چون حباب‌های شفاف اکثراً کمی نور روشنتری از خود نسبت به لامپ‌های عادی با توان مشابه ساطع می‌کنند. مقایسه هزینه برق مصرفی: کیلووات ساعت، واحد معمول انرژی الکتریکی خریداری شده‌است. قیمت الکتریسیته در ایالات متحده عموماً بین ۰٫۰۶ تا ۰٫۱۸ دلار به ازای هر کیلووات ساعت متغیر است، اما در بعضی نقاط خاص مانند هاوایی ممکن است تا ۰٫۲۳ دلار به ازای هر کیلووات ساعت برسد. مانند سایر وسایل الکتریکی، هزینه کار ساعتی می‌تواند با ضزب کردن توان ورودی در هزینه به ازای هر کیلووات ساعت و تقسیم آن بر ۱۰۰۰ بدست آید.مثلاً یک لامپ ۱۰۰ وات با هزینه ۱۰ سنت برای هر کیلووات ساعت ۱=۱۰۰۰/۱۲*۱۰۰ سنت برای هر ساعت کار خواهد بود. هدف هر سیستم نورپردازی روشنایی است (لومان)، نه توان.برای مقایسه هزینه کارکرد لامپ‌های رشته‌ای با منابع نوری دیگر، محاسبه باید مقدار نور تولید شده با هر لامپ را هم در بر بگیرد.برای سیستم‌های نوردهی صنعتی و تجاری، مقایسه باید شامل مقدار نور مورد نیاز، بازده تجهیزات نوردهی، هزینه هر لامپ، هزینه کارگری که لامپ را جایگزین می‌کند، ضریب استهلاک لامپ در زمان کارکرد آن (نور آن بعد از گذشت زمان)، تأثیر گرمایی لامپ و سیستم‌های تهویه مطبوع، و همچنین مصرف انرژی را هم در نظر گرفت. هزینه نهایی نوردهی همچنین شامل اتلاف نوری نگهدارنده‌های لامپ نیز می‌شود.سطوح منعکس کننده داخلی و طراحی پایه لامپ می‌تواند مقدار نور قابل رویت را بهبود دهد.از آنجا که دید انسان خود را با نورهای بسیار متفاوتی تطبیق می‌دهد، ۱۰تا ۲۰٪ کاهش در نور هنوز می‌تواند نور دهی قابل قبولی باشد، مخصوصاً وقتی تغییراتی مانند تمیز کردن تجهیزات نوردهی و بهبود پایه‌های لامپ اعمال شوند. مشخصات فیزیکی : شرایط، اندازه و شکل حباب‌ها : - لامپ عمومی : نور در تمام جهات ساطع می‌شود.در دو نوع شفاف و مات ساخته می‌شود. انواع : عمومی (A)، حبابی(G)، و دکوراتیو(D) (شعله‌ای، پخش و اشکال دیگر) - توان بالای عمومی (PS) لامپ‌های بالاتر از ۲۰۰ وات - بازتابنده (R) یک بازتابنده نور در درون لامپ پوشش داده شده تا نور را به سمت روبرو جهت دهی کند.مدل‌های با نور پخش (FL) نور را پراکنده می‌کنند.نوع نقطه‌ای (SP) نور را متمرکز می‌کند. نوع بازتابنده (R) تقریباً دو برابر شدت پرتابه نور بیشتری (فوت-کاندل) نسبت به نوع عمومی (A) با همان وات دارد. - بازتابنده سهموی با پوشش آلومینیوم (PAR) حباب‌های PAR نور را با دقت بیشتری تحت کنترل داند.آنها حدودا ۴ برابر شدت نور بیشتری نسبت به نوع A دارند، و برای نور خطی و بازگشتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.نوع مقاوم در برابر هوا برای استفاده نورهای نقطه‌ای و نور پخش در فضای آزاد موجود است.حباب ۱۲۰های ولت ۱۶، ۲۰، ۳۰ و ۳۸ : در انواع نقطه‌ای و نور باریک گسترش می‌یافتند.مانند بقیه لامپ‌ها، شماره بالا نشان دهنده قطر لامپ بر حسب یک هشتم اینچ است.Par ۱۶ برابر دو اینچ است، ۲۰ برابر با قطر ۲٫۵ اینچ است، ۳۰ برابر ۳٫۷۵ ایننچ است و ۳۸ برابر ۴٫۷۵ اینچ است. - بازتابنده پیچیده - HIR "HIR" لامپی است که پوششی مخصوصی دارد که نور مادون قرمز را به سوی رشته بازمی‌تابد، گرمای کمتری نشت می‌کند، بنابر این رشته داغ تر می‌شود و بازده بالاتر می‌رود. اتصالات استاندارد:

حباب لامپ با پایه پیچی E۲۶ ادیسون کلاهک دو پایه اتصال میخی (حباب نشان داده در اصل CFL است) بعضی از لامپ‌های خانگی و صنعتی پایه‌های فلزی دارند که با سوکت‌های استاندارد مطابقت دارند.ژنرال الکتریک در ۱۹۰۹ سایز استانداردی برای لامپ‌های رشته‌ای تنگستن تحت مارک مزدا معرفی کرد.این استاندارد در ایالات متحده به سرعت مقبول افتاد و نام مزدا تحت پروانه‌ای در سال ۱۹۴۵ توسط سازنده‌ها مورد استفاده قرار گرفت.

پایه پیچی

در هر طراحی، E نشانه ادیسون است، کسی که سرپیچ لامپ را ساخت، و شماره نشانگر قطر برحسب میلیمتر است. (حتی در آمریکای شمالی هم که طراحی برای حباب شیشه‌ای بر حسب یک هشتم اینچ هست هم صادق است.).چهار نوع سایز رایج برای اندازه سرپیچ‌های استفاده شونده در سرپیچ‌های مخصوص ولتاژ شبکه رایج است: - شمعی :E۱۲ در آمریکای شمالی، E۱۱ و E۱۰ در اروپا. - میانی :E۱۷ در آمریکای شمالی، E۱۴ در اروپا. - استاندارد یا متوسط : E۲۶ (MES) در آمرکای شمالی، E۲۷ (ES) در اروپا. - مغول :E۳۹ در آمریکای شمالی، E۴۰ (GoliathES) در اروپا بقیه سایزهای سرپیچ عبارت است از : - متوسط بزرگتر (E۲۹)، بزرگتر از سوکت لامپ‌های رایج، برای جلوگیری دزدیده شدن حباب در محل‌های عمومی. - سایز مینیاتوری (E۵) که اکثراً برای کاربردهای ولتاژ پایین مثل باتری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. سایز بزرگ E۳۹ هم اکنون در لامپ‌های خیابانی بزرگ و لامپ‌های وات بالا (مانند سه شماره ۱۰۰/۲۰۰/۳۰۰) و بسیاری از لامپ‌های نورانی تخلیه الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.حباب‌های ۱۲ ولت سرپیچ متوسط ادیسون (MES) برای کاروان‌ها تولید می‌شوند.لامپ‌های فضای باز جشن‌ها و همچنین لامپ‌های چراغ‌های مطالعه و فرهای مایکروویو از سرپیچ میانی استفاده می‌کنند.پیشتر لامپ‌های خروج اضطراری نیز از پایه میانی استفاده می‌کردند (اما هم اکنون طبق قوانین کانادا و ایالات متحده لامپ‌های پربازده تری باید مورد استفاده قرار گیرند.).از سرپیچ متوسط نباید بیشتر از ۲۵ آمپر بگذرد.این قضیه محدوده لامپ‌های ولتاژ پایین کاربردی را کم می‌کند.(۵۵۰۰ وات در شبکه ۲۲۰ ولت.).

پایه‌های میخی (بایونت) حباب‌های پایه میخی (فشار و چرخش) که در پایه‌هایی با سوکت‌های با صفحه‌های فنری مورد استفاده قرار می‌گیرند، در سایزهای مشابهی تولید می‌شوند و در طرح‌های B ,BA یا ۱۲ ,BY تولید می‌شوند.این پایه‌ها در سرتاسر جهان به همراه لامپ‌های پایه گوه‌ای که دارای پایه نیمه پلاستیکی یا کاملاً شیشه‌ای هستند برای لامپ‌های اتومبیل ۱۲ ولت رایج اند.در این حالت اتصالات دور قسمت خارجی جباب می‌پیچند که برخلاف اتصالات سوکت تحت فشار قرار می‌گیرند.حباب‌های لامپ‌های کوچک جشن‌ها از پایه‌های گوه‌ای پلاستیکی استفاده می‌کنند.BC یا B۲۲ یا B۲۲d یا پایه‌های میخی دو اتصاله در استرالیا، هند، ایرلند و نیوزیلند و ایالات متحده برای بیشتر لامپ‌های ۲۴۰-۲۲۰ ولت مورد استفاده قرار می‌گیرند.بایونت‌های کوچک در آمریکای شمالی برای وسایلی مثل ماشین‌های دوخت و جاروبرقی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. پایه‌های سنجاقی: پایه سنجاقی (پینی)، دو اتصال در قسمت زیرین حباب دارد.برای آنها طرح‌های G یا GY تعیین شده‌است، همراه با عددی که فاصله مرکز تا مرکز هر پین را به میلیمتر نشان می‌دهد.مثلاً یک پایه پینی ۴ میلیمتری به صورت G۴ (یا GY۴) نشان داده می‌شود.بعضی از سایزهای رایج G۴, G۶٫۳۵,G۸,GY۸٫۶,G۹ و GY۹٫۵ هستند.وجود دومین حرف (یا نبودن آن) قطر پین را نشان می‌دهد.بعضی از لامپ‌های نقطه‌ای یا پهن پین‌هایی دارند که نوک پهن تری دارند.تا در سوکت با یک چرخش قفل شوند.لامپ‌های دیگر به شکل استوانه باریک ساخته می‌شوند، با دندانه یا تیغه‌هایی در هر طرف. پایه لامپ‌های مخصوص: برای بعضی از پروژکتورها و وسایل نوردهی صحنه پایه‌های خاصی مورد استفاده مورد استفاده قرار می‌گیرند.لامپ‌های پروژکتور دربعضی موارد ممکن است از ولتاژهای معمول استفاده نکنند (مانند ۸۲)، ممکن است برای بعضی از محیط‌های خرید و فروش یا برای بهتر ساختن نور خروجی در بعضی از سیستم‌های نو

/ 0 نظر / 150 بازدید