لامپ یک مبدل انرژی است. اگرچه ممکن است عملکردهای ثانویه را انجام دهد، اما هدف اصلی انواع لامپ تبدیل انرژی الکتریکی به تابش الکترومغناطیسی مرئی است. راه های زیادی برای ایجاد نور وجود دارد. روش استاندارد برای ایجاد روشنایی عمومی، تبدیل انرژی الکتریکی به نور است.
اصطلاح “لامپ” به طور خاص به یک منبع نور اشاره دارد که معمولاً شامل یک عنصر ساطع کننده نور است که در داخل یک لامپ یا مجرای بیرونی قرار دارد و معمولاً در طیف مرئی تابش ساطع می کند.
اصطلاح لامپ هم چنین ممکن است برای توصیف یک لامپ استفاده شود، اگرچه، به طور صحیح تر، لامپ قسمت شیشه ای بیرونی لامپ است که حاوی منبع نور است.
لامپ ها ممکن است شامل یک بازتابنده و یک عدسی برای کنترل زاویه پرتو (یا پخش شدن پرتو) باشند، ممکن است قابل تنظیم باشند، می توانند طیفی از روشنایی، زاویه پرتو و رنگ داشته باشند و می توانند برای ارائه نور مستقیم یا غیر مستقیم استفاده شوند.
شدت لامپ یا چگالی توان، توان کلی یک لامپ در سراسر طیف الکترومغناطیسی است که به طور کلی بر حسب وات (W) بیان می شود. این معیاری برای روشنایی لامپ نیست، زیرا برخی از خروجی لامپ ممکن است در قسمت های غیر قابل مشاهده طیف الکترومغناطیسی باشد.
روشنایی لامپ با لومن (lm) بیان می شود. روشنایی سطح نور سطحی است که در لوکس (lx) اندازه گیری می شود، که در آن یک لوکس برابر با یک لومن در هر متر مربع (lm/m^2) است.
کارایی لامپ نسبت نور خروجی به توان مصرفی است که بر حسب لومن بر وات (Lm/W) بیان می‌شود. بازده لامپ نسبت انرژی الکتریکی تبدیل شده به نور است.
زاویه پرتو لامپ یا گسترش پرتو، زاویه مخروط نور ساطع شده توسط لامپ های بازتابی است که از مرکز پرتو تا خطی که شدت پرتو حداکثر 50٪ است اندازه گیری می شود.
معیارهای عملکرد
خروجی نور: خروجی لومن یک لامپ مناسب بودن آن را در رابطه با مقیاس نصب و مقدار روشنایی مورد نیاز تعیین می کند.
ظاهر رنگ و رندر رنگ: مقیاس های جداگانه و مقادیر عددی برای ظاهر رنگ و رندر رنگ اعمال می شود. مهم است به یاد داشته باشید که ارقام فقط راهنمایی هستند و برخی فقط تقریبی هستند. در صورت امکان، ارزیابی مناسب بودن باید با لامپ‌های واقعی و با رنگ‌ها یا موادی که برای موقعیت مناسب است انجام شود.
عمر لامپ: اکثر لامپ ها در طول عمر نصب، چندین بار نیاز به تعویض دارند و طراحان باید مزاحمت های ناشی از خرابی ها و تعمیرات عجیب را برای ساکنین به حداقل برسانند. لامپ ها در کاربردهای بسیار متنوعی استفاده می شوند. عمر متوسط پیش‌بینی‌شده اغلب مصالحه‌ای بین هزینه و عملکرد است. به عنوان مثال، لامپ یک پروژکتور اسلاید چند صد ساعت عمر خواهد داشت زیرا حداکثر نور خروجی برای کیفیت تصویر مهم است. در مقابل، برخی از لامپ های روشنایی جاده ممکن است هر دو سال یک بار تعویض شوند و این نشان دهنده حدود 8000 ساعت سوختن است.
علاوه بر این، عمر لامپ تحت تأثیر شرایط کار قرار می گیرد و بنابراین هیچ رقم ساده ای وجود ندارد که در همه شرایط اعمال شود. هم چنین، عمر موثر لامپ ممکن است با حالت های مختلف خرابی تعیین شود. شکست فیزیکی مانند پارگی رشته یا لامپ ممکن است با کاهش در خروجی نور یا تغییر در ظاهر رنگ ایجاد شود. عمر لامپ تحت تأثیر شرایط محیطی خارجی مانند دما، ارتعاش، فرکانس راه اندازی، نوسانات ولتاژ تغذیه، جهت گیری و غیره است.
عمر عملی لامپ معمولاً کم تر از مقادیر منتشر شده است که فقط برای مقایسه باید استفاده شود.
راندمان: به عنوان یک قاعده کلی، بازدهی یک نوع معین از لامپ با افزایش درجه توان بهبود می‌یابد، زیرا اکثر لامپ‌ها مقداری تلفات ثابت دارند. با این حال، انواع مختلف لامپ ها دارای تغییرات مشخصی در کارایی هستند. لامپ هایی با بالاترین کارایی باید استفاده شوند، مشروط بر این که معیارهای اندازه، رنگ و طول عمر نیز رعایت شود.
انواع لامپ
طیف گسترده ای از انواع لامپ موجود است:
لامپ های رشته ای
لامپ های رشته ای از رشته تنگستن در گاز بی اثر یا خلاء با پوشش شیشه ای استفاده می کنند که توسط جریان الکتریکی گرم می شود. گاز بی اثر تبخیر تنگستن را سرکوب می کند و سیاه شدن پوشش را کاهش می دهد.
لامپ های رشته ای به دلیل هزینه کم و اندازه فشرده هنوز برای روشنایی خانگی محبوب هستند. با این حال، برای روشنایی تجاری و صنعتی، راندمان پایین هزینه های عملیاتی بسیار بالایی را ایجاد می کند.
لامپ‌های رشته‌ای با کاهش ولتاژ تغذیه به سادگی کم‌نور می‌شوند و هم چنان در مواردی استفاده می‌شوند که کاهش نور یک ویژگی کنترلی مطلوب است.
رشته تنگستن یک منبع نور فشرده است که به راحتی توسط بازتابنده ها یا لنزها متمرکز می شود. لامپ های رشته ای برای روشنایی نمایشگر در جایی که نیاز به کنترل جهت است مفید هستند.
لامپ های هالوژن تنگستن
این ها شبیه لامپ های رشته ای هستند و نور را به همان شیوه از رشته تنگستن تولید می کنند. با این تفاوت که لامپ حاوی گاز هالوژن (برم یا ید) است که در کنترل تبخیر تنگستن فعال است.
اساس چرخه هالوژن حداقل دمای دیواره لامپ 250 درجه سانتیگراد است تا اطمینان حاصل شود که هالید تنگستن در حالت گازی باقی می ماند و روی دیواره لامپ متراکم نمی شود. این دما به معنای لامپ های ساخته شده از کوارتز به جای شیشه است. با کوارتز می توان اندازه لامپ را کاهش داد.
بیش تر لامپ‌های هالوژن تنگستن نسبت به لامپ‌های رشته‌ای عمر بهتری دارند و فیلامنت در دمای بالاتری قرار دارد و باعث ایجاد نور بیش تر و رنگ سفیدتر می‌شود.
لامپ های هالوژن تنگستن در جایی محبوب شده اند که اندازه کوچک و عملکرد بالا نیاز اصلی است. نمونه‌های معمولی نورپردازی صحنه، از جمله فیلم و تلویزیون است، که در آن کنترل جهت و نور کم الزامات رایج هستند.
لامپ های هالوژن تنگستن کم ولتاژ
این ها در اصل برای پروژکتورهای اسلاید و فیلم طراحی شده بودند. در ولتاژ 12 ولت، رشته برای همان وات 230 کوچک تر و ضخیم تر می شود. این می تواند به طور موثرتری متمرکز شود و جرم رشته بزرگ تر اجازه می دهد تا دمای عملیاتی بالاتری داشته باشد و خروجی نور را افزایش دهد. رشته ضخیم قوی تر است. این مزایا به عنوان مفید برای بازار نمایشگرهای تجاری شناخته شدند، و حتی اگر نیاز به یک ترانسفورماتور کاهنده باشد، اکنون این لامپ ها بر روشنایی ویترین مغازه ها غالب هستند.
اگرچه کاربران پروژکتورهای فیلم تا حد ممکن نور بیش تری می خواهند، گرمای بیش از حد به محیط شفاف آسیب می زند. نوع خاصی از بازتابنده ساخته شده است که فقط تابش مرئی را منعکس می کند و به اشعه مادون قرمز (گرما) اجازه می دهد از پشت لامپ عبور کند. این ویژگی اکنون بخش بسیاری از لامپ های بازتابنده ولتاژ پایین برای نورپردازی نمایشگر و هم چنین تجهیزات پروژکتور است.
لامپ های فلورسنت لوله ای
این ها لامپ های جیوه ای کم فشار هستند و به صورت نسخه های “کاتد گرم” و “کاتد سرد” موجود هستند. اولی لوله فلورسنت معمولی برای دفاتر و کارخانه ها است. “کاتد گرم” به راه اندازی لامپ با پیش گرم کردن الکترودها برای ایجاد یونیزاسیون کافی از گاز و بخار جیوه برای ایجاد تخلیه مربوط می شود.
لامپ های کاتد سرد عمدتاً برای تابلوسازی و تبلیغات استفاده می شوند.
لامپ های فلورسنت برای راه اندازی و کنترل جریان لامپ به یک پوشش کنترل خارجی نیاز دارند. علاوه بر مقدار کمی بخار جیوه، یک گاز شروع کننده (آرگون یا کریپتون) نیز وجود دارد.
فشار کم جیوه باعث ترشح نور آبی کم رنگ می شود. بخش عمده تابش در ناحیه UV در 254 نانومتر است که فرکانس تشعشع مشخصی برای جیوه است. داخل دیواره لوله یک پوشش نازک فسفر است که اشعه ماوراء بنفش را جذب کرده و انرژی را به صورت نور مرئی ساطع می کند. کیفیت رنگ نور توسط پوشش فسفر تعیین می شود. طیف وسیعی از فسفرها با ظاهر رنگی و رندر رنگی متفاوت در دسترس هستند.
در طول دهه 1950، فسفرهای موجود انتخابی از کارایی معقول (60 لومن بر وات) با کمبود نور در رنگ های قرمز و آبی، یا ارائه رنگ بهبود یافته از فسفرهای “لوکس” با راندمان پایین (40 لومن بر وات) ارائه کردند.
در دهه 1970 فسفرهای جدید با باند باریک ساخته شد. این ها به طور جداگانه نورهای قرمز، آبی و سبز را تابش می کردند، اما در ترکیب، نور سفید تولید می کردند. تنظیم نسبت ها طیفی از ظاهر رنگ های مختلف را به همراه داشت که همگی رندر رنگی عالی مشابهی داشتند. این تری فسفرها نسبت به انواع قبلی کارآمدتر هستند و بهترین راه حل اقتصادی روشنایی را نشان می دهند، حتی اگر لامپ ها گران تر باشند. بهبود کارایی هزینه های عملیاتی و نصب را کاهش می دهد.
اصل تری فسفر توسط لامپ های چند فسفر که در آن ارائه رنگ حیاتی ضروری است، مانند گالری های هنری و تطبیق رنگ های صنعتی، گسترش یافته است.
فسفرهای با باند باریک مدرن بادوام ترند، نگهداری لومن بهتری دارند و عمر لامپ را افزایش می دهند.
لامپ های فلورسنت فشرده
لوله فلورسنت به دلیل شکل خطی آن جایگزینی عملی برای لامپ رشته ای نیست. لوله های کوچک با سوراخ باریک را می توان تقریباً به اندازه لامپ رشته ای پیکربندی کرد، اما این بار الکتریکی بسیار بیش تری را بر مواد فسفر تحمیل می کند. استفاده از تری فسفرها برای دستیابی به عمر قابل قبول لامپ ضروری است.
همه لامپ های فلورسنت فشرده از تری فسفر استفاده می کنند، بنابراین، هنگامی که آن ها همراه با لامپ های فلورسنت خطی استفاده می شوند، دومی نیز باید تری فسفر باشد تا از ثبات رنگ اطمینان حاصل شود.
برخی از لامپ‌های فشرده شامل پوشش کنترل عملیاتی برای تشکیل دستگاه‌های مناسب برای لامپ‌های رشته‌ای هستند. دامنه در حال افزایش است و ارتقاء آسان تأسیسات موجود را به روشنایی با مصرف انرژی بیش تر امکان پذیر می کند. این واحدهای یک پارچه برای کم نور کردن جایی که بخشی از کنترل های اصلی بود مناسب نیستند.
لامپ های القایی
لامپ هایی با استفاده از اصل القایی اخیراً در بازار ظاهر شده اند. آن ها لامپ های جیوه ای کم فشار با پوشش تری فسفر هستند و به عنوان تولید کننده نور شبیه لامپ های فلورسنت هستند. انرژی توسط تابش با فرکانس بالا، تقریباً 2.5 مگاهرتز از آنتنی که در مرکز لامپ قرار دارد، به لامپ منتقل می شود. هیچ ارتباط فیزیکی بین لامپ و سیم پیچ وجود ندارد. بدون الکترود یا سایر اتصالات سیمی، ساخت مخزن تخلیه ساده تر و بادوام تر است. عمر لامپ عمدتاً با قابلیت اطمینان قطعات الکترونیکی و حفظ لومن پوشش فسفر تعیین می شود.
لامپ های جیوه ای با فشار بالا
تخلیه های فشار بالا فشرده تر هستند و بارهای الکتریکی بیش تری دارند. بنابراین، آن ها به لوله های قوس کوارتز برای تحمل فشار و دما نیاز دارند. لوله قوس در یک پاکت شیشه ای بیرونی با اتمسفر نیتروژن یا آرگون-نیتروژن برای کاهش اکسیداسیون و ایجاد قوس قرار دارد. لامپ به طور موثر تابش UV از لوله قوس را فیلتر می کند.
در فشار بالا، تخلیه جیوه عمدتاً تابش آبی و سبز است. برای بهبود رنگ، پوشش فسفری لامپ بیرونی نور قرمز را اضافه می کند. نسخه های لوکس با محتوای قرمز افزایش یافته وجود دارد که خروجی نور بالاتر و رندر رنگ بهتری را ارائه می دهد.
تمام لامپ های تخلیه فشار بالا برای رسیدن به خروجی کامل زمان می برد. تخلیه اولیه از طریق پر شدن گاز رسانا است و با افزایش دمای لامپ، فلز تبخیر می شود.
در فشار پایدار، لامپ بدون دنده کنترلی خاص، بلافاصله دوباره راه اندازی نمی شود. زمانی که لامپ به اندازه کافی خنک می شود و فشار کاهش می یابد تاخیر وجود دارد، به طوری که ولتاژ تغذیه معمولی یا مدار جرقه زن برای برقراری مجدد قوس کافی است.
لامپ های تخلیه دارای ویژگی مقاومت منفی هستند و بنابراین پوشش کنترل خارجی برای کنترل جریان ضروری است. تلفات ناشی از این اجزای پوشش کنترلی وجود دارد، بنابراین کاربر باید هنگام در نظر گرفتن هزینه های عملیاتی و نصب الکتریکی، کل وات را در نظر بگیرد. یک استثنا برای لامپ های جیوه ای با فشار بالا وجود دارد و یک نوع آن حاوی رشته تنگستن است که هم به عنوان وسیله محدود کننده جریان عمل می کند و هم رنگ های گرم را به تخلیه آبی/سبز اضافه می کند. این امکان جایگزینی مستقیم لامپ های رشته ای را فراهم می کند.
اگرچه لامپ های جیوه ای عمر طولانی حدود 20000 ساعت دارند، بازده نور در پایان این دوره به حدود 55 درصد خروجی اولیه کاهش می یابد و بنابراین عمر اقتصادی می تواند کوتاه تر باشد.
لامپ سدیم کم فشار
لوله قوس الکتریکی از نظر اندازه شبیه به لوله فلورسنت است اما از لایه شیشه ای مخصوص با پوشش داخلی مقاوم در برابر سدیم ساخته شده است. لوله قوس به شکل باریک “U” شکل می گیرد و برای اطمینان از پایداری حرارتی در یک ژاکت خلاء بیرونی قرار می گیرد. در هنگام راه اندازی، لامپ ها درخشش قرمز قوی ناشی از پر شدن گاز نئون دارند.
تشعشع مشخصه بخار سدیم کم فشار یک رنگ زرد تک رنگ است. این نزدیک به اوج حساسیت چشم انسان است و لامپ های سدیم کم فشار کارآمدترین لامپ های موجود در نزدیک به 200 لومن بر وات هستند. با این حال، کاربردها محدود به جاهایی است که تبعیض رنگ اهمیت بصری ندارد، مانند جاده های تنه و زیرگذرها، و خیابان های مسکونی.
در بسیاری از مواقع این لامپ ها با لامپ های سدیم فشار قوی جایگزین می شوند. اندازه کوچک تر آن ها کنترل نوری بهتری را ارائه می دهد، به ویژه برای روشنایی جاده ها که در آن نگرانی در مورد درخشش بیش از حد وجود دارد.
لامپ سدیم فشار قوی
این لامپ ها شبیه لامپ های جیوه ای پرفشار هستند اما کارایی بهتر (بیش از 100 لومن/وات) و نگهداری عالی لومن را ارائه می دهند. ماهیت واکنش پذیر سدیم مستلزم آن است که لوله قوس از آلومینا پلی کریستالی شفاف ساخته شود، زیرا شیشه یا کوارتز مناسب نیستند. حباب شیشه ای بیرونی حاوی خلاء برای جلوگیری از ایجاد قوس و اکسیداسیون است. هیچ تابش UV از ترشح سدیم وجود ندارد، بنابراین پوشش های فسفر ارزشی ندارند. برخی از لامپ ها برای انتشار منبع نور مات یا روکش شده اند.
با افزایش فشار سدیم، تشعشع به یک نوار پهن در اطراف قله زرد تبدیل می شود و ظاهر سفید طلایی می شود. اما با افزایش فشار، راندمان کاهش می یابد.
ما را در اینستاگرام دنبال کنید.
