در میان لامپ های مختلف، لامپ رشته ای اولین نسل لامپ ها به شمار می آیند و نسبت به لامپ های دیگر ساختار ساده تری دارند . با ما همراه باشید تا در این مقاله اجزای لامپ رشته ای و ساختار آن و نحوه تولید نور آن را با هم بررسی کنیم. لامپ رشته ای به زبان انگلیسی با کلمه Incandescent شناخته می شود این کلمه به معنی تولید نور مرئی از طریق گرم کردن شیئ است. یعنی همان روشی که لامپ های رشته ای تولید نور می کنند. در این لامپ ها جریان برق وارد یک رشته نازک و مناسب می شود. جریان دمای رشته را افزایش می دهد که این افزایش منجر به تولید نور می شود.
تولید نور اجزای لامپ رشته ای
اجزای لامپ رشته ای در یک هماهنگی همه جانبه به تولید نور می پردازند لامپ رشته ای منبع نور الکتریکی است که بر اساس اصل استفاده از رشته یا مفتول کار می کند. به عبارت دیگر جریان الکتریکی منجر به درخشش مفتول شده که در اثر آن نور ساطع می کند. در واقع هنگامی که یک شی داغ می شود اتم های آن به دلیل حرارت بالا برانگیخته می شوند. اگر گرما و حرارت منجر به ذوب آن نشود الکترون های اربیتال های بیرونی به دلیل وجود انرژی به سطح انرژی بالاتر می روند الکترون ها در این سطح از انرژی پایدار نبوده و دوباره به سطح پایین تر می آیند و در اثر آن فوتون هایی از شیئ ساطع می شود که به شکل اشعه الکترومغناطیسی است.
این اشعه الکترومغناطیس طول موج های متفاوتی دارد. یک بخش از این طول موج در طیف مرئی قرار دارد و بخش قابل توجهی از آن در طیف مادون قرمز است. بخشی که در محدوه مادون قرمز است انرژی گرمایی است. بخشی که در محدوده نور مرئی است انرژی روشنایی است. لامپ رشته ای 100 وات یکی از پرکاربردترین لامپ های رشته ای است
ساختار و اجزای لامپ رشته ای
در لامپ رشته ای یک رشته به دو سرانتهایی دو سیم متصل شده است یک سر دیگر سیم ها به پایه یا سرپیچ لامپ متصل است و یک شیشه برای حفاظت از آن ها دورش کشیده شده است. در برخی از لامپ های رشته ای داخل آن خلا و در برخی دیگه با گاز پر شده است. این لامپ برای ایزوله کردن رشته ازهوای اطراف و جلوگیری از اکسید شدن رشته و حفظ دمای آن ایجاد می شود. معمولا گاز استفاده شده در این لامپ ها گاز آرگون با یک درصد کمی نیتروژن است که در فشار پایین پر شده است. معمولا این مقدار 85 درصد آرگون و 15 درصد نیتروژن است. این گازها معمولا درلامپ بالای 40 وات پر می شود اما برای کمتر از آن دیگر گاز استفاده نمی شود. این گازها برای کاهش تبخیر رشته لامپ استفاده می شوند اما به دلیل جریان انتقال گرما گاز داخل حباب فرصت بیشتری برای هدر رفتن گرما در طی عملکرد لامپ وجود دارد. حباب های که درونشان خلا است یک عایق گرمایی خوب هستند اما تبخیر رشته را در طول فرایند افزایش می دهد. در شکل زیر اجزای لامپ رشته ای را مشاهده می کنید
مواد تشکیل دهنده اجزای لامپ های رشته ای
امروزه لامپ های رشته ای در وات های مختلف مثل 25،40،60،75،100،200 تولید می شوند. حتی حباب های آن هم شکل های مختلفی دارند . اما به طور معمول گرد هستند. 3 ماده اصلی برای تولید رشته این لامپ ها استفاده می شود کربن،تانتالوم،تنگستن . کربن قبلا برای رشته استفاده می شد. نقطه ذوب رشته کربن حدود 3500 درجه و دمای عملکرد آن حدود 1800 درجه است در نتیجه احتمال تبخیر آن کمتر است و در نتیجه لامپ رشته ای کربنی انتهاش سیاه نمی شود. اما کارایی یا تولید نور به ازای وات کمتر لامپ های رشته ای کربنی خوب نیست و حدود 4.5 لومن در وات است. سیاه شدن لامپ رشته ای به این دلیل است که مولکول های مواد رشته به دلیل تبخیر بر روی دیواره داخلی لامپ قرار می گیرند. این سیاه شدن بعد از طی شدن طول عمر لامپ مشخص می‌شود.
در گذشته از تانتالوم هم به عنوان رشته استفاده می شد اما کارایی آن از کربن هم کمتر بود و حدود 2 لومن در وات و به همین دلیل از این دو مواد کمتر برای تولید اجزای لامپ رشته ای استفاده می شود. بیشترین ماده ای که امروزه در اجزای لامپ رشته ای برای ساخت مفتول آن استفاده می شود تنگستن است به این دلیل که کارایی بالایی دارد حدود 18 لومن در وات. این کارایی می تواند تا 30 لومن در وات افزایش پیدا کند. نقطه ذوب بالا یک ملاک اصلی برای مواد رشته ای که در دمای بالا بدون تبخیر کار می کند است با اینکه تنگستن نقطه ذوب کمتری از کربن دارد اما هنوز تنگستن گزینه مناسب تری است. به این خاطر که دمای عملکرد بالا، کارایی روشنایی را بالا می برد و مقاومت مکانیکی تنگستن برای مقاومت در برابر لرزش های مکانیکی بسیار زیاد است
به دلیل تکنولوژِی و مواد استفاده شده در هر نوع از لامپ رشته ای طول عمر آن ها متفاوت است و این به این دلیل است که عنصر تبخیر رشته می تواند در آن موثر باشد. به دلیل تبخیر رشته، حباب لامپ در طی زمان سیاه می شود و رشته تبخیر شده و نازک می‌شود و کارایی و روشنایی لامپ کاهش پیدا می کند که در انتها رشته شکسته می شود. هنگامی که لامپ رشته ای مستقیم به برق وصل می شود ولتاژ می تواند در عملکرد لامپ موثر باشد. کارایی لامپ رشته ای مستقیما با ولتاژ هماهنگ است . مزیت لامپ رشته ای این است که این لامپ ها قیمت پایین تری نسبت به سایر لامپ ها دارند و برای مکان های کوچک مناسب اند اما این لامپ ها مصرف انرژِی بالایی دارند و 90 درصد از انرژی دریافتی را به صورت گرما هدر می دهند. جدول زیر مشخصات لامپ های رشته ای مختلف را نشان می دهد
چه کسی لامپ رشته ای را اختراع کرد؟
عموم مردم بر این باورند که توماس ادیسون لامپ را اختراع کرد اما تاریخ حقیقی افراد دیگری را مخترع لامپ می داند.در واقع تعدادی از دانشمندان بودند که روی این موضوع کار می کردند و نمونه اصلی و پایه ای این لامپ های رشته ای را قبل از ادیسون طراحی کرده بودند. یکی از این دانشمندان جوزف ویلسون سوان بود. طبق گزارشان به دست آمده او اولین الگو برای لامپ رشته ای را به دست آورد بعدها ادیسون و سوان لامپ رشته ای را در مقیاس تجاری ارائه دادند
منبع
