منابع نوری و ملحقات

منابع نوری و ملحقات

◂لامپ التهابی 

لامپ التهابی، رشت های یا حبابی، یک منبع نور مصنوعی است که با عبور جریان الکتریکی از یک رشتۀ 

فلزی با دمای ذوب بالا، نور سفید را می تاباند. در این لامپ ها جریان الکتریکی از یک رشته نازک با دمای ذوب

بالا(نظیر تنگستن)عبور می کند و گرمای حاصل از مقاومت الکتریکی رشتۀ مذکور(فیلامنت ملتهب) منجر به ساط

عشدن نور می شود. یک حباب شیش های بسته از رسیدن اکسیژن به رشتۀ ملتهب جلوگیری می کند.

چنانچه رشتۀ فلزی در معرض اکسیژن هوا قرار گیرد، به سرعت تبخیر شده و با جدایی آن از پایه ها، تولید نور

متوقف می شود.لامپ های رشته ای شامل یک حباب (محفظۀ شیشه ای) شفاف یا مات هستند که توسط گازی نجیب

یا بی اثر پر شده است تا سرعت تبخیر رشتۀ تنگستن را کم کند. از رشتۀ تنگستن که در این حباب قراردارد جریان

الکتریکی عبور داده می شود که باعث گرم شدن رشته تا دمایی بسیار بالا،در حدود 2000 تا 3300 درجه کلوین

(بسته به نوع رشته، سایز، شکل، و مقدار جریان عبور داده شده) می شود.

تصویر یک لامپ التهابی با کلاهک E27

 

اجزای تشکیل دهنده لامپ التهابی

رشتهٔ ملتهب، از خود نوری ساطع می کند که یک طیف موج پیوست های را شامل می شود. قسمت مطلوب این

طیفِ موج نورِ مرئی است، اما عمدهٔ انرژی صرف تولید نورِ طول موج های نزدیک به فروسرخ (مادون قرمز)

می شود. یک رشتهٔ تنگستن گرم شده تادمای حدود 2400 کلوین، 95 % از انرژی دریافتی را به گرما (امواج

فروسرخ) و تنها 5%از انرژی (lm/W) را در ناحیۀ نور مرئی منتشر می سازد. بهرهٔ نوری لامپ های رشته ای

در حدود 9تا 13 لومن بر وات لامپ های رشت های بارهایی مقاومتی با ضریب توان یک هستند. یعنی در این

لامپ ها توان حقیقی (وات) استفاده شده با توان ظاهری (ولت آمپر) یکسان است. مقاومت واقعی رشته به دمای آن

وابسته است. دمای رشتهٔ سرد یک پانزدهم لامپ روشن است. مثلاً یک لامپ رشت های ۱۰۰ وات با ولتاژ تغذیه 

120 ولت حدوداً ۱۴۴ اهم مقاومت دارد، درحال یکه مقاومتِ لامپِ سرد بسیار پایی نتر بوده و حدود 5/ 9 اهم

است. ازآنجا که لامپ های رشت های بارهای مقاومتی هستند، ب هراحتی می توان از دیمرهای ترایاکی ساده به

عنوان مدار کنترل روشنایی آنها استفاده کرد.

◂ مزایای لامپ های رشته ای 

نور گرم و آرام شبخش، مناسب برای محی طهای مسکونی و محل هایی کهبرای استراحت در نظر گرفته شده است.

طیف نور نزدیک به نور خورشید.

شاخص نمود رنگ عالی.

قیمت پایین.

امکان نصب و را هاندازی آسان، و عدم نیاز به مدارات جانبی.

امکان استفاده با تغذیه AC و DC.

عدم تغییر شکل موج ولتاژ در شبکه (عدم تزریق هارمونیک به شبکه برق شهر).

◂ معایب لامپ های رشته ای

بهرهٔ نوری بسیار پایین (حدود 9 تا 13 لومن بر وات).

مصرف انرژی بالا (هزینه برق مصرفی بالا).

انتشار مقدار زیادی حرارت در محیط

طول عمر پایین (حدود هزار ساعت).

اُفت زیاد شار نوری .

متداول ترین لامپ های رشته ای مناسب برای روشنایی عمومی هستند که با کلاهک های E14 و E27 مورد استفاده قرار می گیرند.

 نوع دیگری از لامپ های رشته ای به لامپ رفلکتوردار معروف هستند . این لامپ ها شار را در جهت معینی

انتشار می دهند. لامپ های هالوژنی نیز گروه دیگری از لامپ های رشت های محسوب می شوند که در دو نوع

ولتاژ پایین و ولتاژ بالا دسته بندی می شوند. درلامپ های هالوژن برای جلوگیری از تبخیر سطحی تنگستن و

افزایش طول عمر لامپ، مقدار کمی از یکی از گازهای هالوژن نظیر یُد (l2) یا برم (Br2) را به حباب لامپ اضافه میکنند.

در حین کارکرد لامپ، سطح داخلی حباب لامپ به دمایی در حدود 200 تا 250 درجه سلسیوس می رسد، تنگستن

تبخیر شده با یُد ترکیب می شود و گاز یُدید تنگستن را به وجود می آورد. در حوالی رشته که درجهٔ حرارت

بیشتری نسبت به مجاورت حباب لامپ دارد، یُدید تنگستن تجزیه شده و فلز تنگستن مجدداً روی رشته می نشیند.

به واسطه ی این فرایند که به آن چرخۀ هالوژن گفته می شود، از نشستن تنگستن بر حباب لامپ و کاهش شار نوری

خروجی لامپ جلوگیری می شود.

به عبارت دیگر، در طی طول عمر لامپ رشته ای هالوژنی، شار نوری ثابت باقی می ماند.

G9 تصویر یک لامپ هالوژن با کلاهک

مکانیسم چرخۀ هالوژن، امکانِ ساخت لامپ هایی با حباب کوچکتر را ممکن می سازد که در آن ها فشار گازهای

پرکننده به خاطر استحکام مکانیکی بالاتر شیشه می تواند افزایش یابد.این لامپ ها با ولتاژ کارکرد پایین که غالباً 12ولت است

 تغذیه می شوند و در لامپ های با توان 10 تا 100 وات  ، شدت جریان بیشتری نسبت به لامپ 230 ولت خواهند داشت.

درنتیجه، از رشتۀ ضخیم تری استفاده می شود. این موضوع منجر به افزایش تلفات حرارتی رشتۀ تنگستن می شود

و درنتیجه با فشار بالای گاز داخل حباب، رشتۀ تنگستن بیشتر گرم می شود که منجر به حصول دمای رنگی حدود 3000 تا3200 کلوین خواهد شد.

این در حالی است که در لامپ های رشته ای معمولی، دمای رنگ گرم تر و در حدود 2700 کلوین است.

در این لامپ ها به علت کم بودن نگرانی از تبخیر تنگستن می توان رشته را در درجهٔ حرارت بالاتری به کار برد.

به این ترتیب لامپ های هالوژنی با توان 1000 وات با بهرهٔ نوری در حدود ۲۵ لومن بروات و عمری حدود دو

برابر لامپ های رشته ای معمولی قابل تولید است.

لازم به ذکر است که تنگستن تجزیه شده همیشه در قسمتی از رشته که نازک شده است نمی نشیند و سرانجام لامپ

در اثر تبخیر سطحی تنگستن خواهد سوخت و به منظور داشتن حرارت ۲۵۰ درجهٔ سلسیوس در این حوالی حباب لامپ باریک و دراز می شود و به شکل لول های درمی آید.

با توجه به معایب ذکر شده برای لامپ رشته ای می توان به این نتیجه رسید که استفاده از این لامپ ها، اگرچه

نسبت به لامپ های دیگر قیمتی پائین تر دارند، و به هیچ وجه مقرون به صرفه نیست. همچنین به علت مصرف

بسیار زیاد انرژی و انتشار مقدار زیادی حرارت در محیط، هزینه های مضاعفی بابت مصرف انرژی الکتریکی

برای خنک کردن محیط تحمیل می شود. این را هم باید در نظر گرفت که چنین لامپ هایی طول عمر پایینی دارند

و هزین ههای تعویض را هم باید بر موارد فوق افزود.

با این حال، مزایای این لامپ ها باعث شده است که بسیاری از مصرف کنندگان، به ویژه مصرف کنندگان خانگی،

استفاده از آنها را ترجیح بدهند، اما نباید فراموش کرد که با توجه به اهمیت انرژی در دنیای امروز، ضروری است

تا نسبت به آگاه سازی مصرف کنندگان وترغیب آنها به استفاده از لامپ های با مصرف انرژی کمتر اقدام شود.


◂ لامپ فلورسنت 

لامپ فلورسنت یا لامپ مهتابی نوعی لامپ بخار جیوه با تخلیهٔ الکتریکی در گاز کم فشار است که ولتاژ اعمال شده

به دو سر لامپ باعث داغ شدن گاز داخل آن (که غالباً گاز خنثای آرگون است) و نیز ساطع شدن الکترون از الکترودهای درون لامپ می شود.

الکترونهای آزاد شده از الکترودهای گرم شده به اتم های بخار جیوه برخورد کرده و منجربه ایجاد جیوه ی برانگیخته می شود.

با تحریک ات مهای جیوه توسط برانگیختگی اولیه، فرایندی زنجیر های شکل می گیرد که حاصل آن تخلی های الکتریکی است 

که از خود پرتو فرابنفش ساطع می کند. سپس این پرتو توسط مادهٔ فلورسنت (فسفر) پوشش تیوب لامپ به نور مرئی تبدیل می شود.

لامپ فلورسنت در توان ها و اشکال مختلف ساخته می شود و در مکان های گونا گونی قابل استفاده است.

این لامپ ها در اشکال استوان های (تیوبی) و حلق های شکل به بازارعرضه می شوند.


لامپ های فلورسنت در مقایسه با لامپ رشته ای درصد بالایی از انرژی الکتریکی را به نور مرئی تبدیل می کنند.

از جمله معایب این لامپ ها می توان به تولید اشعهٔ فرا بنفش اشاره کرد. حد مجاز اشعهٔ فرابنفش توسط

استانداردهای ملی و بین المللی تعیین شده است. معمولاً یک لامپ فلورسنت با پوشش فسفر سالم تابش فرابنفشی در محدوۀ مجازدارد. 

در صورتی که پوشش فسفر تیوب لامپ زدگی داشته باشد این اشعه به میزان بیشتری به بیرون ساطع شده و برای

سلامت انسان مضر است. هما نطور که پیش تر ذکر شد، این لامپ ها از بخار جیو های که درون لامپ تعبیه شده

برای تولید نور فرابنفش استفاده می کنند. اگر به هر دلیلی این لامپ در حالت روشن شکسته شود بخار جیوه ویا

ترکیبات آن برای انسان مشکل ساز خواهد شد. بنابر این حمل ونقل و استفاده از این لامپ ها باید با احتیاط صورت گیرد.

 

نمونه هایی از لامپ های فلورسنت خطی با تیوب های با قطرهای مختلفنمونه هایی از لامپ های فلورسنت خطی با تیوب های با قطرهای مختلف

 

 

کلید زنی در کاهش طول عمر این لامپ ها اثر گذار است به این معنی که ا گر مدت زمان روشن ماندن این لامپ ها

در هر بار تنها چند دقیقه باشد، طول عمر آنها به شدت کاهش می یابد. به طوری که دوره های 5 دقیقه ای روشن

ماندن لامپ، طول عمر این لامپ ها را به میزان 85 درصد کاهش می دهد. برای پیشگیری از چنین مشکلی باید

هر بار حداقل به مدت 15 دقیقه لامپ های کم مصرف را روشن نگه داشت. به همین خاطر استفاده از این لامپ ها

در مکان هایی که لازم است مدت زمان کوتاهی روشن شوند به صرفه نیست. همچنین کاهش یا افزایش دمای محیط

نسبت به دمای 25 درجهٔ سلسیوس منجر به کاهش شار نوری لامپ می شود.

◂مکانیسم کارکرد لامپ فلورسنت 

با پیش گرمایش الکترودهای لامپ با اعمال ولتاژ و جریان به آنها، الکترون هایی از الکترودها ساطع می شود که

این الکترون ها با اتم های بخار جیوه داخل لامپ برخورد کرده و باعث بر انگیختگی اتم های جیوه می شوند.

با،بازگشت اتم های جیوده از حالت برانگیخته به حالت پایه، تابش فرابنفش در داخل تیوب ایجاد می شود.

پرتوهای فرابنفش با مادهٔ فلورسنت که دیواره لوله از آن پوشیده شده، برخورد کرده و موجب خروج نور با

طول موج بلندتر و در ناحیهٔ قابل رؤیتِ طیف می شود. به عبارت دیگر پوشش داخلی لامپ که معمولاً از فسفر تشکیل شده است،

پرتوهای نامرئی را به نور مرئی تبدیل می سازد. برای راه اندازی این لامپ ها به صورت پایدار، نیاز به بالاستِ

مغناطیسی به  همراه استارتر (راه انداز) است. پس از اعمال ولتاژ بالا توسط استارتر (راه انداز) و یونیزه شدن 

اتم های جیوه و راه اندازی لامپ، بالاستِ مغناطیسی با ایجاد یک مقاومت در مسیر لامپ، جریان کاری لامپ را

محدود می کند و از بروز اتصال کوتاه بین فاز و نول متصل به لامپ جلوگیری می کند. امروزه با پیشرفت 

مدارهای الکترونیکی، به جای بالاست مغناطیسی از بالاس تهای الکترونیک مبتنی بر فناوری سوییچینگ استفاده

می شود که علاوه بر افزایش راندمان نوری، طول عمر لامپ را نیز افزایش داده و نوری بدون سوسو زدن

محسوس ایجاد می کند. ضمناً این نوع بالاست در مدار سیم کشی لامپ به استارتر هم نیاز ندارد.

لازم به ذکر است که فرکانس سوییچینگ بالاست های الکترونیکی بسیار بالاتر از فرکانس کاری بالاست مغناطیسی است.

 

اجزای تشکیل دهندهٔ یک لامپ فلورسنت

هنگامی که لامپ فلورسنت با بالاست مغناطیسی و با فرکانس برق شهر(50 Hz) راه اندازی شود، نور لامپ با

فرکانس 100 Hz انتشار می یابد.در اثر پدید های که به آن اثر استروبوسکوپیک می گویند، المان های دوار با

فرکانس برق شهر، تحت تابش نوری با 100 Hz فرکانس برق شهر ب هصورت سا کن به نظر می رسند.     

این مسئله ممکن است در محیط های کاری صدمات جبران ناپذیری را به همراه داشته باشد. درحالی که استفاده از

بالاست های الکترونیکی با فرکانس سوییچینگ چند ده کیلوهرتز، فاقد اثر استروبوسکوپیک است.

◂لامپ فلورسنت فشرده (CFL)

لامپ های فلورسنت فشرده از ابتدای دههٔ هشتاد میلادی تجاری شده اند. هدف از تولید لامپ های فلورسنت

فشرده، جایگزینی لام پهای التهابی پر مصرف با این لامپ ها بود. از این رو، به این لامپ ها، لامپ کم مصرف نیز گفته می شود.

به طور سرانگشتی شار نوری یک لامپ 20 وات ک ممصرف(فلورسنت فشرده) معادل یک لامپ 100 وات است.

تیوب این لامپ ها به شکل U، تمام مارپیچی، نیم مارپیچی، لوتوس(اتحاد) و... ساخته می شوند و مکانیسم

کارکرد آنها همانند لامپ های فلورسنت خطی است. در این لامپ ها بالاست الکترونیکی منجر به کاهش ابعاد

و وزن لامپ و نیز عدم سوسو زنی لامپ می شود. طول عمر یک لامپ فلورسنت فشرده حدود 8000 تا15000 ساعت است.

به منظور استفاده از کم سو ساز نوری در مدار لامپ های فلورسنت فشرده، حتماً باید بالاست الکترونیکی

طراحی شده، قابلیت کار با کم سو ساز را داشته باشد. در غیراین صورت طول عمر لامپ کاهش می یابد و

لامپ سوسو می زند و عملکرد ناپایداری از خود بروز می دهد.


نمونه هایی از لامپ های فلورسنت فشرده بالاست سرخود

◂ مزایای لامپ های فلورسنت 

بهرهٔ نوری بیشتری نسبت به لامپ التهابی دارد.
طول عمر بیشتری نسبت به لامپ التهابی دارد.

◂ معایب لامپ های فلورسنت 

نیاز به تجهیزات جانبی (مدار راه انداز و بالاست) دارد.

 سمی بودن مواد درون لامپ، و ضرر رساندن به طبیعت و موجودات زنده در صورت شکسته شدن حباب لامپ

 

 تأثیر مستقیم تعداد دفعات خاموش و روشن شدن بر طول عمر این لامپ ها

ضریب توان پایین و هارمونیک های بالای جریان 

* نکته

-- وقتی یک لامپ فلورسنت یا فلورسنت فشرده می شکند، بخار جیوه موجود در آن که گازی سمی و خطرناک  است، در فضا پرا کنده می شود.

لذا نباید به خرده های لامپ دست زد و نیز نباید برای جمع کردن خرده های لامپ از جارو برقی استفاده کرد.

 باید بلافاصله پنجر هها را باز و به مدت  15 دقیقه اتاق را تخلیه کرد بخارهای جیوه از محیط خارج شود

و سپس با ماسک و دستکش، خرده های لامپ را در ظرفی در دار یا دو لایه پلاستیکی قرارداد و در آن را محکم بست.

 

 

جهت ادامه مطلب مبحث منابع نوری و ملحقات >>کلیک <<کنید.

 

  پانویس و منابع

________________________________________________________________________________________________________        

 

1-برگرفته از فصل دوم کتاب مروری برمفاهیم روشنایی،نورپردازی و تجهیزات مرتبط