انواع لامپ را بصورت کامل بشناسیم

در مباحث روشنایی استفاده مناسب و به جا از منابع با در نظر گرفتن صرفه جویی در انرژی، تأمین راحتی استفاده کنندگان، حفظ اصول زیست محیطی، رعایت جنبه های ایمنی، ارگونومی و بهداشتی برای رسیدن به سیستم روشنایی مطلوب از وظایف منابع روشنایی مصنوعی است. در ابتدا لازم است بیان کرد که استفاده از واژه چراغ، به معنی یک واحد منبع تأمین روشنایی است که شامل لامپ یا لامپ ها نیز می شود و نباید با لامپ اشتباه شود.

چراغ شامل قاب، سرپیچ، لامپ و در صورت نیاز، خازن و برخی اجزای دیگر است و قاب چراغ یا کاسه چراغ ضمن حفظ لامپ، وظیفۀ مهم محدود کردن میدان تابش آن را نیز دارد. بنابراین شکل و خصوصیات چراغ و لامپ به طور توأم می تواند به عنوان یک واحد روشنایی مورد توجه قرار گیرد.

۵ مشخصه مهم در انواع لامپ ها

۵ مورد از مهمترین خصوصیاتی که برای انتخاب و استفاده از لامپ ها و چراغ ها مد نظر قرار می گیرد:

١- توان نوری

۲- ضریب بهرۀ نوری

٣- عمر لامپ

۴- درخشندگی لامپ

۵- رنگ دهی لامپ

توان نوری یا شار نوری لامپ، تابع توان الکتریکی و ضریب بهرۀ نوری آن است. استفاده از انواع  لامپ با توان نوری مختلف، تابع ارتفاع نصب آنها و مساحت محدوده ای است که باید توسط آنها تأمین روشنایی شود.

لامپ های با توان نوری پایین برای اماکن کوچک و ارتفاع کوتاه استفاده می شوند. به طور مثال، از لامپ های فلورسنت برای ارتفاع نصب بیش از ۶ متر نمی توان استفاده کرد، زیرا در بالاتر از آن ارتفاع شار نوری رسیده روی سطح برای تأمین حداقل شدت روشنایی مورد نیاز برای فعالیت های معمول کفایت ندارد.

انواع لامپ با توان نوری بالاتر از ۹۰۰۰ لومن (شامل لامپ های گازی فشار بالا) برای ارتفاع بیش از ۶ متر مناسب است به طوری که در تامین روشنایی محوطه ها و معابر برای ارتفاع نصب ۲۴ متر می توان از مجموعه ای از چراغ های با لامپ ۱۰۰۰ وات سدیمی استفاده کرد.

بدیهی است که تمام توان نوری لامپ، قابل استفاده برای سطوح مورد نظر در زیر آن نیست، لذا هرگاه صحبت از توان نوری لامپ به میان می آید، باید خصوصیات و قابلیت قاب چراغ یا کاسه چراغ برای ایجاد شرایط لازم در بهره گیری از توان نوری لامپ نیز لحاظ شود. در اینجا برای بیان کارایی استفاده از توان نوری لامپ، از واژه ضریب بهره از روشنایی چراغ استفاده می شود.

ضریب بهره از روشنایی چراغ، وابسته به خصوصیات چراغ و خصوصیات محیط مورد استفاده و ارتفاع نصب آن از سطح کار است.

عمر لامپ براساس هزار ساعت کارکرد آن تعیین می شود. به طور عمومی عمر نامی هر گروه لامپ براساس مدت زمانی از کارکرد آن تعیین می شود که به ازای ۱۱ ساعت روشن و یک ساعت خاموش، ۵۰٪ از آنها بسوزد یا از کار بیفتد.

عمر انواع لامپ های رشته ای علاوه بر قاعده فوق اغلب وابسته به ولتاژ برق است. در حال حاضر عمر نامی لامپ ها براساس دستورالعمل استاندارد توسط سازندگان اعلام می شود.

حداقل عمر نامی لامپ های مربوط به رشته ای ها با هزار ساعت و بیشترین آن مربوط به متال هالید با ۳۴۰۰ ساعت است.

یکی از عوامل مهم در انتخاب لامپ ها میزان درخشندگی آنها است. برای جلوگیری از خیرگی و صدمه به چشم لازم است که لامپ هایی که در ارتفاع کم قرار می گیرند درخشندگی پائینی داشته باشند. در صورتی که ضرورت داشته باشد که چراغ هایی در ارتفاع پایین یا در دید افراد نصب شود باید از لامپ های با درخشندگی پایین یا حباب های مات در کاسه چراغ استفاده شود.

در هر حال اگر درخشندگی سطح لامپ یا دهانۀ چراغ از  ۱۰۰cd/m2 بیشتر باشد درخشندگی ناراحت کننده و گاه ناتوان کننده خواهد بود.

با توجه به نیاز افراد به تشخیص طیف رنگ در مکان مورد استفاده، لامپ باید رنگ دهی مناسبی داشته باشد. برای محیط زندگی و اماکن عمومی باید رنگ دهی بالاتر از ۸۰ و برای اماکن صنعتی با مشاغل معمولی باید رنگ دهی بیش از ۴۰ باشد.

برای معابر اصلی و محوطه های باز که نیازی به تشخیص رنگ اشیاء نیست از منابع با رنگ دهی کمتر از ۴۰ می توان استفاده کرد.

لامپ ها به طور کلی به دو دسته کلی تقسیم می شوند:

١- لامپ های رشته ای

۲- لامپ های تخلیه در گاز

لامپ های رشته ای

لامپ های رشته ای یا التهابی از یک حباب شیشه ای تشکیل شده است که از هوا خالی شده و با فشار معینی از یک گاز بی اثر (اغلب آرگون) جایگزین شده است. در داخل حباب لامپ یک رشته فنری از تنگستن قرار داده شده است و عبور جریان الکتریکی با ولتاژ معین باعث التهاب رشته شده و مستقیماً تولید طیف نسبتاً کاملی از نور مرئی می کند.

امروزه این گروه دارای تنوع زیادی از نظر شکل و کیفیت است و علی رغم پایین بودن ضریب بهره نوری، به دلیل رنگ دهی بالایی که دارند برای اماکن مسکونی و مکان های تجاری که با تنوع رنگ سروکار بیشتری دارند، جایگزین مناسبی پیدا نکرده اند. در این مقاله قصد داریم انواع لامپ های رشته ای را بررسی کنیم که عبارتند از:

  • لامپ های رشته ای معمولی
  • لامپ های رشته ای منعکس کننده
  • لامپ های هالوژن
لامپ رشته ای معمولی

لامپ رشته ای معمولی از یک حباب شیشه ای تشکیل شده که از یک گاز بی اثر (آرگون) با فشار کم پر شده است. این گروه از لامپ ها، قدیمی ترین و فراوان ترین گروه لامپ های تجاری هستند. علت استفادۀ وسیع از آن ها با وجود بهرۀ نوری و الکتریکی بسیار پایین، رنگ دهی بالای آنها است. در بعضی از انواع این لامپ ها علاوه بر آرگون از کریپتون هم برای افزایش بهرۀ نوری استفاده می شود. لامپ های کریپتون از انواع لامپ های معمولی بسیار پرنورتر است و معمولاً در فلش دوربین های عکاسی و چراغ های اتومبیل کاربرد دارند.

   از معایب این لامپ ها درخشندگی بالا، ضریب بهرۀ الکتریکی بسیار پایین و تبدیل بیش از ۹۰ درصد انرژی به گرما و طیف نامرئی است. با توجه به اینکه این لامپ ها اغلب بدون قاب محدود کننده استفاده می شوند، سازندگان برای کاهش درخشندگی ، لایه ای از کریستال سیلیس را در سطح حباب اضافه می کنند. این ماده باعث کاهش کلی درخشندگی می شود. این لامپ ها با حباب سفید رنگ علاوه بر ملایم کردن نور، مانع ناراحتی چشم می شوند.

از مزایای لامپ های رشته ای یا التهابی، می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  1. نور گرم و آرامش بخش
  2. نمود رنگ یا تجلی رنگ خوب
  3. امکان نصب و راه اندازی آسان
  4. عدم نیاز به مدارات جانبی
  5. امکان استفاده در حالت های AC و DC
  6. عدم تغییر شکل موج ولتاژ در شبکه (به دلیل عدم تزریق هارمونیک)

 لامپ های رشته ای علاوه به مزایای گفته شده معایبی نیز دارند. برای مثال:

  1. بازدهی بسیار پایین (حدود ۱۵ لومن بر وات)
  2. انتشار مقدار زیادی حرارت در محیط
  3. طول عمر نسبتاً پایین (متوسط هزار ساعت)
  4. افت شار نوری زیاد

با توجه به معایب ذکر شده، می توان به این نتیجه رسید که این لامپ ها به هیچ وجه مقرون به صرفه نیستند. در واقع علی رغم این که قیمت این لامپ ها نسبت به لامپ های مشابه ، پایین است، با این حال طبق شکل به دلیل مصرف زیاد انرژی، انتشار مقدار زیادی حرارت در محیط (که باعث تحمیل هزینه های مصرف انرژی الکتریکی می شود) و نیز به دلیل طول عمر پایین، در نهایت، هزینۀ بسیار زیادی را به مصرف کننده تحمیل می کنند.

انواع لامپ های التهابی به شدت به اندازۀ ولتاژ ورودی وابسته است؛ به طوری که برای لامپ ۱۱۰ ولت معمولی، کاهش ولتاژ آن تا ۱۰۴٫۵ ولت (۹۵%)، عمر آن را دو برابر افزایش داده و افزایش ولتاژ آن تا ۱۱۵٫۵ ولت (۱۰۵%)، عمر آن را به نصف کاهش می دهد.

لامپ رشته ای بهبود یافته

طبق گفته محققان اصل عملکرد لامپ های رشته ای بهبود یافته دو مرحله است. مرحله اول گرم شدن یک فیلامنت (رشته فلزی) با وجود تلفات است. اما به جای این که باعث اتلاف حرارت در قالب اشعه مادون قرمز شود، ساختار ثانویه پیرامون فیلامنت این پرتو را دریافت می کند و آن را به سمت فیلامنت بازتاب می دهند تا دوباره جذب و به عنوان نور مرئی منتشر شوند.

لامپ هالوژن

لامپ هالوژن گروه دیگری از لامپ های رشته ای است که از سال ۱۹۶۰ وارد بازار شده است. تفاوت عمدۀ این لامپ ها با نوع رشته ای معمولی این است که علاوه بر گاز بی اثر از یک عنصر هالوژنه مثل برم یا ید استفاده شده است. این موضوع به علت رفع عیب لامپ های معمولی از نظر تبخیر تنگستن، هم بهره نوری لامپ را به حدود دو برابر افزایش می دهد (تا ۳۰ لومن بر وات) و هم طول عمر لامپ به دلیل مقاومت رشته تا ۳۰۰ ساعت افزایش پیدا کرده است. این لامپ ها نزدیک ترین شار نوری و طیف نوری به نور خورشید را دارا است و طوری طراحی شده اند که عمری طولانی دارند. نوع استاندارد آنها معولاً ۱۲ ولت و ۵۰ وات است.

لامپ های هالوژن از نظر سطح ولتاژ به دو دستۀ ولتاژ اصلی و ولتاژ پایین تقسیم می شوند. لامپ های با ولتاژ اصلی بدون نیاز به مدار اضافی، مستقیماً به شبکۀ برق ۲۲۰ ولت متصل اما لامپ های ولتاژ پایین به ولتاژ ۱۲ ولت متصل می شوند. پس نیاز به ترانسفورماتور مغناطیسی یا الکتریکی پیدا می کنند. دو نوع لامپ هالوژن کاربرد بیشتری پیدا کرده اند؛ یکی به نام لامپ قلمی (مدادی) معروف است که در نور افکن ها کاربرد دارد و دیگری لامپ دیکروئیک (دو رنگ) است که به صورت توکار در قفسه و راهروها استفاده می شود.

بخش قابل توجهی از انرژی خروجی از لامپ هالوژن به صورت اشعۀ مادون قرمز تلف می شود. شیشۀ انعکاس دهندۀ لامپ هالوژن دیکروئیک به گونه ای است که نور مادون قرمز را از خود عبور نداده و مجدداً آن را به رشته (فیلامان) منعکس می کند. در نتیجه اتلاف حرارتی داخل حباب لامپ تا میزان زیادی کاهش می یابد.

لامپ های هالوژنه برای مصارف مختلفی همانند خودروها، لامپ های تزیینی و لامپ های مخصوص روشنایی اماکن تا توان مصرفی ۱۰۰۰ وات به صورت تجاری در بازار موجود است. این لامپ ها گرمای زیادی تولید می کند و برای کاهش حجم حباب، معمولاً آنرا به صورت لوله ای می سازند تا از شکستن و ترکیدن آن جلوگیری شود.

لامپ های موسوم به مدادی که در ساخت پروژکتورهای استودیویی و موارد مشابه استفاده می شود از این نوع هستند. لامپ های این گروه، درخشندگی بالایی هم دارند و نباید هرگز از آنها بدون قاب یا کاسه چراغ استفاده شود.

لامپ هالوژن – تنگستن

مصرف بالای انرژی به همراه طول عمر پایین و افت شار نوری زیاد از جمله معایب لامپ های رشته ای است. دلیل اصلی کوتاه بودن طول عمر لامپ التهابی و افت فشار نوری این است که فلز تنگستن در اثر گداخته شدن شروع به تبخیر می کند. در اثر تبخیر تنگستن، رفته رفته رشتۀ تنگستن نازکتر شده و سرانجام کاملاً گسیخته شده و لامپ می سوزد. همچنین تنگستن تبخیر شده در جدار داخلی حباب می نشیند و باعث سیاه شدن جدار داخلی حباب می شود. در نتیجه علاوه بر اینکه حباب سیاه شده و از زیبایی لامپ کم می کند ،شار نوری خروجی لامپ نیز با گذشت زمان کاهش می یابد. پس استفاده از لامپ های تگستن – هالوژن رواج پیدا کرد.

لامپ التهابی معمولی

لامپ رشته ای معمولی GLS از یک حباب شیشه ای تشکیل شده که از یک گاز بی اثر (معمولا آرگون) با فشار کم پر شده است. این گروه لامپ ها قدیمی ترین و فراوان ترین گروه لامپ های تجاری است.

نوع رشته ای زغالی در سال ۱۸۷۹ توسط ادیسون تولید و در سال ۱۹۰۶ اولین گروه لامپ های تنگستنی عرضه شد. لامپ های رشته ای با طول عمر نامی ۱۰۰۰ ساعت، دمای رنگ متوسط ۲۸۰۰K ، رنگ دهی یکصد، محدودۀ ضریب بهره نوری ۱۶-۱۴ لومن بر وات و ضریب بهره الکتریکی حدود ٪۲ هستند.

محدوده توان الکتریکی تجاری برای استفاده عمومی این گروه تا ۱۰۰۰ W به اشکال مختلف و برای مصارف اختصاصی تا KW ۱۰ کیلو وات ساخته شده اند. درجه حرارت رشته ملتهب حدود ۲۱۰۰ °C است که در این دما رشته لامپ به رنگ سفید در می آید به همین دلیل رنگ دهی کامل دارند.

لامپ های تخلیه در گاز

لامپ های گازی یا لامپ تخلیه در گاز به طور عمومی برید حباب شیشه ای مقاوم به حرارت تشکیل شده اند که هوای آن تخلیه شده و با فشار معینی از گاز بی اثر (نئون یا آرگون) به همراه مقداری از فلز تبخیر شونده (جیوه یا سدیم) جایگزین شده است.

برقراری ولتاژ معینی از جریان الکتریکی در الکترودهای دو طرف حباب باعث تبخير فلز و تحریک آن می شود. این عمل باعث تابش طیف الکترومغناطیس در محدوده نور مرئی یا ماورای بنفش شده که در نهایت به نور مرئی تبدیل می شود.

در لامپ هایی که امواج تابشی در دامنه طول موج ماورای بنفش است برای تبدیل آن به نور مرئی از ماده فلئورسانس عمدتاً فسفر و ترکیبات آن در سطح داخلی حباب استفاده می شود، مجموع این پدیده را تخلیه در گاز و لامپ های آن را تخلیه در گاز می گویند. از نظر ساختمانی و شکل متفاوت است.

لامپ فلورسنت

حباب لامپ فلورسنت به شکل لوله ای ساخته می شود تا ضمن کاهش درخشندگی، هدایت حرارتی به محیط به راحتی انجام شود. با توجه به اینکه تابش طیف در این لامپ ها در محدودۀ فرابنفش (حدود nm ۲۵۳) است. برای تبدیل آن به طیف مرئی، سطح داخلی حباب لامپ با ماده فلئورسانس می پوشانند.

ماده فلئورسانس پرتو تابشی را جذب می کند و در اثر تحریک طول موج بلندتری را ساطع می کند. ترکیب ماده مذکور طیف تابشی را تعیین می نماید.  فشار داخلی لامپ فلورسنت حدود (۱٫۰۷ پاسکال) و شامل گاز آرگون و مقداری فلز جیوه است، به همین دلیل آن را در گروه لامپ های گازی فشار پایین جیوه ای قرار می دهند.

درجه حرارت این لامپ ها نیز حدود ۴۰ درجۀ سانتی گراد است. بهره نوری این گروه لامپ im/W ۹۰-۵۰، درجه رنگ متوسط حدود ۳۰۰۰ و رنگ دهی آنها اغلب ۸۵ است، بنابر این برای هر مکان با ارتفاع کمتر از ۶ متر که نیاز به لامپ با بهره نوری خوب و رنگ دهی مطلوب باشد، از این منابع استفاده می شود.

طول عمر لامپ فلورسنت حدود ۱۰۰۰۰ ساعت است لذا از این جهت دارای مزیت نسبی در مقایسه با انواع لامپ های التهابی است و برای اماکن مسکونی بهتر است از ترکیب این نوع با لامپ التهابی استفاده شود و در اماکن اداری و عمومی لامپ های فلورسنت کاملاً مطلوب است.

لامپ بخار جیوه

لامپ بخار جیوه از یک حباب داخلی کوارتز که به شکل لوله ای است و یک حباب خارجی که می تواند به شکل بیضی یا لوله ای باشد تشکیل شده است. داخل هر دو حباب از هوا تخلیه شده است و حباب مرکزی با فشار معینی از گاز آرگون جایگزین هوا شده است.

فلز تبخیر شونده در این گروه، جيوه است. فشار داخل حباب مرکزی در هنگام کار حدود kPa ۲۰۰-۴۰۰ است، لذا این گروه را لامپ های گازی جیوه ای فشار بالا نیز می گویند.

بسته به مشخصات لامپ، طیف تابشی می تواند در محدوده نور مرئی یا شامل نور مرئی و فرابنفش باشد در حباب خارجی گاز ازت جایگزین هوا شده است و سطح داخلی با لایه ای از ماده فلئورسانس از ترکیبات فسفر پوشانده شده است.

لامپ متال هالید

ساختمان و عملکرد لامپ متال هالید تشابه زیادی به لامپ های جیوه ای پرفشار دارد، با این تفاوت که در حباب مرکزی علاوه بر آرگون و جیوه، مقدار معینی نمک فلزی شامل يدور سدیم و اسکاندیوم یا یدور تالیوم و هالميوم دیسپرسیوم اضافه شده است. این عامل باعث افزایش بهره نوری بین ۱۲۵-۷۵ لومن بر وات در آنها شده است. لامپ های متال هالید تا توان مصرفی ۲۰۰۰ وات به بازار عرضه شده است.

مزیت مهم دیگر این گروه نسبت به لامپ های جیوه ای، گسترش محدوده طیف نور آنها است به طوری که به علت استفاده از ترکیبات فلزی فوق، دمای حباب مرکزی کاهش یافته است و این عامل اجازه داده است که حجم حباب ها کوچک گردد.

دمای رنگ این لامپ ها تا ۵۰۰۰ K افزایش یافته و طیف در محدوده مرئی وسیع شده و رنگ دهی نیز به حدود ۶۵ ارتقاء یافته است به طوری که در این لامپ ها دیگر نیازی به لایه فلئورسانس نیست.

طول عمر این لامپ ها ۳۴۰۰۰ ساعات است. زمان راه اندازی تا رسیدن به اوج توان نوری در این لامپ ها کوتاه تر از جیوه ای است. بالاست در این گروه متفاوت از لامپ های جیوه ای است و در هنگام استارت نیاز به شوک ولتاژ بالاتری دارند.

لامپ گازی سدیمی فشار بالا

این لامپ از نظر ساختمانی شبیه لامپ های جیوه ای است با این تفاوت که در حباب مرکزی آنها بجای جیوه و آرگون از سدیم و گزنون استفاده شده است. در این گروه فشار حباب داخلی KPa ۱۰- ۵ می رسد و دمای حباب نیز بالاتر از جیوه ای ها است و به ۱۶۰۰C بالغ می شود.

در ساختمان این گروه لامپ الکترود فرعی وجود ندارند و الکترودهای اصلی از جنس تنگستن است. هنگام راه اندازی، شوک حرارتی برای تبخیر سدیم از طریق بالاست تامین می شود. حباب مرکزی از جنس مقاوم به حرارت و معمولا پلی کریستالین آلومينا است.

روشن شدن لامپ های گازی سدیمی فشار بالا ۲۰-۱۵ دقیقه طول می کشد ولی بعد از خاموش شدن بلافاصله می توانند روشن شود. رنگ نور در این لامپ ها زرد نارنجی و اوج طیف در mm ۵۸۹ است.

دمای رنگ این گروه K۲۲۰ – ۱۹۰۰ و بهره نوری آنها حدود بین ۱۵۰- ۴۵ لومن بر وات و رنگ دهی آنها بسیار پائین بوده و ۲۴ است. بزرگترین عیب آنها نیز همین رنگ دهی پایین است. البته بدلیل عمر خوب آنها، بیش از ۲۴۰۰۰ ساعت و بهره نوری بسیار بالا برای میادین، معابر اصلی و مخصوصاً مناطق مه خیز کاملاً مناسب است.

لامپ گازی سدیمی فشار پایین

لامپ های سدیمی فشار پایین دارای تشابه ساختمانی با لامپ های سدیمی فشار بالا است، اما گاز درون حباب نئون به اضافه مقدار کمی آرگون و گزنون با فشار پایین در حدود KPa۰/۷ است. فلز تبخیر شونده سدیم است و طول موج حداکثر تابش در محدوده mm ۵۸۹ است. دمای حباب در حداکثر توان نوری به C ۲۶۰ می رسد.

این لامپ در مدت ۱۵-۷ دقیقه به حداکثر نوردهی خود می رسد. ضریب بهره نوری آنها بین ۱۸۰-۱۵۰ لومن بر وات و رنگ دهی آنها حدود ۵ و طول عمر آنها ۲۴۰۰۰ ساعت است.

برای راه اندازی نیاز به شوک ۵۵۰ – ۴۰۰ ولت نیاز دارند و در مجموع استفاده محدود دارند. تنها مزیت این گروه، ضریب بهره نوری بالای آنها است.

لامپ ال ای دی دیودی

لامپ ال ای دی دیودی نور بسیار محدودی دارند که کاربری عملی آنها برای تأمین روشنایی نیست. حجم لامپ بسیار کوچک است و به صورت کپسول مواد نیمه هادی است و الکترودهای لامپ از دو جوشن با مساحت بسیار کوچک mm۰/۲۵ و بسیار نزدیک به هم تشکیل شده است که در اثر برقراری جریان الکتریکی یک قوس معين در بین این دو جوشن تشکیل می شود و نور محدودی را تولید می کند.

جنس مواد به کار رفته در لامپ تعیین کننده طیف خروجی از لامپ است در نتیجه لامپ های دیودی می توانند رنگی باشد که در این صورت کاربرد صنعتی وسیعی دارند و اغلب در پانل های الکتریکی و الکترونیکی برای نشان دادن مفاهیم یا به عنوان علائم به کار می روند.

 

مبحث پانزدهم مقررات ملی ساختمان
انواع کابل شبکه
فهرست
× چطور میتونم کمکتون کنم؟