لامپ رشته ای چیست؟ با انواع، مزایا و معایب آن آشنا شوید
لامپ رشته ای یا لامپ التهابی اولین لامپ های تولیدی هستند که صد سال پیش ساخته و به بازار عرضه شدند. با تولید این لامپ ها، نورپردازی به گونه ای دیگر وارد محیط زندگی مردم شد و شیوه زندگی آنها را تغییر داد. در این مقاله از یاب چی در مورد «لامپ رشته ای» و تاریخچه آن توضیح می دهیم.
لامپ رشته‌ای چیست؟
در لامپ‌های رشته‌ای جریان الکتریکی از یک رشته فلزی به نام فلز تنگستن که مقاومت الکتریکی زیادی دارد عبور می‌کند. در اثر عبور جریان، فلز تنگستن گداخته و ملتهب می‌شود و از خود نور سفید ساطع می‌کند. تمام این عملیات باید در غیاب اکسیژن انجام شود. در صورت حضور اکسیژن رشته‌ی فلزی به سرعت اکسید می‌شود و می‌سوزد. به همین دلیل رشته‌ی فلزی تنگستن در داخل یک حباب یا گوی قرار دارد که درون آن خلا یا گاز بی‌اثر وجود دارد.
لامپ‌های رشته‌ای از ولتاژهای ۱٫۵ تا ۳۰۰ ولت ساخته شده است و هم با جریان مستقیم و هم با جریان متناوب کار می‌کند و این نوع لامپ نیازی به تجهیزات اضافی ندارد و قیمت تولید پایینی دارد، در نتیجه لامپ رشته‌ای در مصارف خانگی و تجاری، چراغ‌های مطالعه، چراغ‌های اتومبیل‌ها، چراغ‌قوه‌ها، مصارف تبلیغاتی و دکوراسیون کاربرد دارد.
ساختمان لامپ رشته‌ای به صورت زیر می‌باشد:
تاریخچه لامپ رشته ای
رابرت فریدل و پاول اسرائیل مورخینی هستند که ادعا می کنند قبل از سوان و توماس ادیسون 22 مخترع وجود داشته اند که مخترعان اصلی لامپ رشته ای هستند، اما امروزه اختراع لامپ رشته ای به طور کلی به توماس ادیسون نسبت داده می شود. این دو مورخ اظهار داشتند که اختراع ادیسون به دلیل استفاده از مواد مناسب تر که خلاء بهتری ایجاد می کند و مقاومت بیشتری را ایجاد می کند، پیشی گرفته است که دلیل آن توزیع بهتر جریان از منبع انرژی مرکزی و مقرون به صرفه بودن آن است.
مورخ دیگری به نام توماس هوگس ادعا می کند که اختراع ادیسون از لامپ یک قطعه نور کوچک با سیستم روشنایی الکتریکی بود و این لامپ از شاهکار او، ژنراتور، خط برق و سیستم الکتریکی حیاتی تر نبود. توزیع موازی . او مدعی است که نام سایر مخترعان به دلیل عدم ارائه یک سیستم روشنایی کامل به فراموشی سپرده شده است.
انواع لامپ های رشته ای کدامند؟
انواع مختلف لامپ های رشته ای شامل مدل کلاسیک، مدل رفلکتور دار، مدل کریپتون، لامپ فانتزی، لامپ های تزییناتی و لامپ هایی با کاربرد خاص است که هرکدام را توضیح می دهیم.
- مدل کلاسیک آن شناخته شده ترین مدل لامپ رشته ای است که از سالیان پیش در روشنایی خیابان ها و منازل مورد استفاده قرار می گرفت. این مدل قیمت کمی دارد و با شکل ظاهری مختلف در بازار به فروش می رسد.
- مدل رفلکتور دار آن با پوششی از یک ماده منعکس کننده مانند جیوه در داخلش باعث می شود نور لامپ تنها از زاویه های معین بتابد.
- در لامپ های کریپتون سعی شده تا با کمک گاز کریپتون و انتقال کمتر گرما به بیرون از لامپ، نور آن تا حدود ۱۰ درصد افزایش یابد.
- از لامپ های فانتزی زمانی استفاده می شود که منبع نور مشخص بوده و شکل ظاهری آن در معرض دید است. این مدل لامپ رشته ای دارای نور یکنواخت بوده و خیره گی کم تری دارد.
- لامپ های تزئیناتی شکل حباب متفاوت و خاصی دارند و با لایه ای از آب طلا پوشانیده می شوند.
- مدل دیگر آن که کاربرد های خاصی دارد شامل چراغ داخل یخچال، چراغ رنگی دفع حشرات، لامپ مقاوم در برابر لرزش، چراغ ضد انفجار و چراغ با سایز بسیار کوچک می شود.
مزایای لامپ رشته ای
- پخش رنگ خوب و مناسب
- نور گرم و آرامش بخش مناسب مکان های استراحت
- نصب بدون نیاز به مدار جانبی
- مناسب برای جریان متناوب و مستقیم
- عدم تغییر شکل موج ولتاژ در شبکه برق
- امکان استفاده با برق AC و DC
معایب لامپ رشته ای
- افت شار نوری بسیار زیاد
- طول عمر کوتاه
- راندمان بسیار پایین نسبت به دیگر منابع روشنایی
- تولید حرارت زیاد هنگام روشن بودن
- مصرف مقدار زیادی انرژی
- مقرون به صرفه نبودن
مشخصات الکتریکی لامپ رشته ای
لامپ رشته‌ای تقریباً بارهایی مقاومتی با ضریب توان یک است. یعنی توان حقیقی استفاده شده با توان ظاهری یکسان‌اند. مقاومت واقعی رشته به دمای آن وابسته است. دمای رشته سرد حدوداً لامپ روشن یک پانزدهم است. مثلاً، لامپ ۱۰۰ وات ۱۲۰ ولت حدوداً ۱۴۴ اهم مقاومت دارد در حالی که مقاومت سرد بسیار پایین‌تر است. از آنجا که لامپ‌های رشته‌ای بارهای مقاومتی هستند، دیمرهای ترایاکی ساده می‌توانند به راحتی به عنوان مدار کنترل روشنایی آنها مورد استفاده قرار گیرند.
توان لامپ رشته‌ای
لامپ‌های رشته‌ای معمولا به اسم توان الکتریکی مصرفی خود به فروش می‌رسند. این توان با وات اندازه‌گیری می‌شود. برای دو حباب با ولتاژ یکسان، نوع، رنگ و شفافیت، لامپی که توان بیشتری می‌گیرد نور بیشتری هم می‌دهد.
جدول زیر روشنایی بر حسب لومن و توان را برای لامپ‌های رشته‌ای استاندارد با توان‌های متفاوت و در مقایسه با لامپ ال ای دی و لامپ کم مصرف نشان می‌دهد.
قابل ذکر است که نوردهی لامپ های ال ای دی میتره، با لامپ های التهابی قابل مقایسه نیست و لومن بسیار بیشتری دارد.
چرا لامپ‌های رشته‌ای می سوزند؟
لامپ های رشته ای یا التهابی، اولین لامپ هایی بودند که در دنیا تولید شدند. در داخل حباب لامپ، یک رشتۀ 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 نماید. طیف نوری لامپ رشته ای به صورت پیوسته و تابع درجه حرارت است. این نوع لامپ ها در اندازۀ کمتر از یک وات تا یک و نیم کیلو وات برای مصارف عمومی و تا ۱۰ کیلو وات برای مصرف های خاص ساخته می شوند. ویژگی های اصلی این لامپ ها، رنگ دهی عالی، اندازۀ کوچک، قیمت کم و عدم نیاز به راه انداز است. لامپ رشته ای یا التهابی از یک حباب شیشه ای تشکیل شده است که از هوا خالی شده و با فشار معینی از مخلوط گاز نیتروژن و مقدار کمی گاز بی اثر(اغلب آرگون یا کریپتون) جایگزین شده است.
رشتۀ فلزی داخل لامپ در مجاورت با هوا، با اکسیژن ترکیب شده و می سوزد. لذا لازم است رشتۀ فلزی در داخل حباب شیشه ای دور از اکسیژن قرار گیرد. اگر در حباب، خلاء ایجاد شود. در زمان گرم شدن رشته، اتم ها کم کم از سطح خارجی فلز جدا شده و پس از مدتی، رشته نازک شده و می سوزد. اما به علت نبود گاز در داخل حباب، انتقال حرارت از طریق همرفت وجود ندارد و تلفات انرژی کمتر خواهد بود. اتفاقی که می‌افتد این است که رشته‌های سیم به تدریج تبخیر می‌شوند.
در یک لامپ رشته‌ای معمولی این ملکول‌ها به آسانی از دست می‌روند و روی دیواره‌ی داخلی پوسته‌ی شیشه‌ای رسوب می‌دهند، به همین دلیل است که یک لامپ رشته‌ای قدیمی نسبت به نمونه همسان جدید آن زردتر و کدرتر دیده می‌شود. این همچنین بدین معناست که سیم رشته‌ای با از دست دادن ملکول‌هایش کاهش حجم پیدا می‌کند. در برخی موارد، این ملکول‌ها به حدی نازک رسوب می‌دهند که دیگر توان عبور دادن جریان را ندارند، و باعث بیش از حد گرم شدن و شکستن لامپ می‌شوند. این همان زمانی است که ما می‌گوییم لامپ سوخته و آن را تعویض می‌کنیم.
مقایسه هزینه برق مصرفی لامپ رشته ای
معمولا واحد انرژی الکتریکی مصرف با کیلو وات ساعت تعیین می‌شود. قیمت الکتریسیته در آمریکا معمولا بین ۶ تا ۱۸ سنت به ازای هر کیلو وات ساعت متغیر است، اما در بعضی نقاط خاص ممکن است تا ۲۳ سنت به ازای هر کیلو وات ساعت برسد. مانند سایر وسایل الکتریکی، هزینه کار ساعتی می‌تواند با ضرب کردن توان ورودی در هزینه به ازای هر کیلووات ساعت و تقسیم آن بر ۱۰۰۰ بدست آید.
باید توجه کرد که کاربرد اصلی هر لامپ ، روشنایی آن است که با لومن مشخص می شود نه با توان. برای مقایسه هزینه کارکرد لامپ التهابی ( لامپ تنگستنی ) با منابع نوری دیگر، محاسبه باید مقدار نور تولید شده هر لامپ شامل شود. برای سیستم‌های نوردپردازی صنعتی و تجاری، مقایسه باید شامل مقدار نور مورد نیاز، بازده تجهیزات نوردهی، هزینه هر لامپ رشته ای ( لامپ رشته‌ای )، 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 روشنایی همچنین شامل اتلاف نوری نگهدارنده های لامپ نیز می‌شود. سطوح منعکس‌کننده 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.
سوالات متداول لامپ رشته ای
