برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

در این بخش به بررسی منابع نوری و راههای تولید نور خواهیم پرداخت. همانطور که در فصل اول و در بخش ماهیت نور توضیح داده شد، طبق نظریه پلانک، برای اینکه از اجسام مختلف، نور ساطع شود، لازم است که مقدار معینی انرژی به آنها داده شود تا بتوانند نور را به صورت بسته‌های انرژی ساطع کنند. در عمل این انرژی به سه طریق به اجسام داده می‌شود و از این سه طریق نور تولید و منتشر می شود که عبارتند از..................

1- ایجاد نور در اثر حرارت: اصلی‌ترین و بزرگترین منبع نوری که تاکنون شناخته شده است خورشید است، نوری که از خورشید منتشر شده و به زمین می‌رسد در اثر حرارت ناشی از فعل و انفعالات شیمیایی است، لامپهای رشته‌ای و لامپهای هالوژن نیز بر همین اساس نور تولید می‌کنندع در این لامپها در اثر عبور جریان الکتریکی رشته فیلامان تنگستن گداخته شده و در اثر حرارت ایجاد شده ملتهب می‌گردد و نور ساطع می‌کند،
2- ایجاد نور در اثر تخلیه الکتریکی در گاز: در اطراف هسته هر اتمی، الکترونها، در ترازهای معینی در حال گردش هستند. چنانچه به هر دلیلی به این الکترونها انرژی داده شود (نظیر گرما یا اختلاف پتانسیل الکتریکی)، الکترونها از تراز اصلی خود خارج شده و به تراز با سطح انرژی بالاتر می روند، حال چنانچه منبع انرژی برداشته شود، این الکترونها دوباره به مدار اصلی خود باز می گردند و در حین این بازگشت انرژی دریافت شده در مرحله قبل را به صورت نور آزاد می‌کنند، به این ترتیب تخلیه الکتریکی در گاز می‌تواند باعث تولید نور شود.
طبقه‌بندی لامپها از یک منظر براساس نوع گازی است که در آن تخلیه الکتریکی صورت می گیرد. در حال حاضر، گازهای مورد استفاده در ساختمان لامپ برای تخلیه الکتریکی عبارتند از: گاز بخار جیوه، گاز بخار سدیم و هالید فلزات مختلف، که براساس این ترکیبات، به ترتیب لامپهای بخار جیوه، بخار سدیم و متال هالید تولید می‌شوند. البته در برخی لامپهای با کاربرد خاص گازهای دیگری استفاده می شود که کاربردهایی غیر از روشنایی عمومی دارند و مورد بحث این کتاب نیست.
از یک منظر دیگر، لامپهای مختلف را براساس فشار گاز داخل لامپ، تقسیم‌بندی می‌کنند. در مورد لامپهای فلورسنت، تخلیه الکتریکی در بخار جیوه و با فشار کم صورت می‌گیرد، حال آنکه در یک لامپ  متال هالید، تخلیه الکتریکی در گازی با فشار زیاد که به صورت ترکیبی از هالید چند فلز است صورت می‌گیرد و
3- تشعشع کریستالها: عبور جریان الکتریکی در نیمه هادیها خود به خود باعث تحریک الکترونها و رفتن آنها به تراز بالاتر و انتشار نور می‌شود. امروزه با پیشرفت تکنولوژی تولید LED و تنوع و محصولات آنها رنگ نورهای مختلف و بسیار زیبایی را میتوان با استفاده از LED تولید کرد و کاربرد آنها در روشنایی عمومی روزه به روز در حال توسعه است.
2-2 آشنایی با ساختمان و طرز کار لامپهای التهابی (رشته‌ای)
لامپهای التهابی (Incandescent Lamps) اولین نوع لامپهایی هستند که در دنیا تولید شدند و از تاریخ شروع تولید آنها، بیش از صد سال می‌گذرد. در این لامپها در اثر عبور جریان الکتریکی فلز تنگستن گداخته شده و ملتهب می‌شود و در اثر گداخته شدن نور ساطع می‌کند. ساختمان یک لامپ رشته‌های در شکل 2-2 نشان داده شده است.
با عبور جریان الکتریکی از لامپ، فیلامان گداخته شده و نور ساطع می‌کند. در حالت عادی، داخل حباب، هیچ گازی وجود ندارد، زیرا در صورتی که لامپ با هوا پر شده باشد، تنگستن گداخته شده با اکسیژن هوا واکنش نشان داده و به سرعت از بین می‌رود.
چنانچه مقدار کمی گاز کریپتون به داخل حباب افزوده شود، رسانایی حرارتی داخل حباب کمتر می‌شود در نتیجه حرارت کمتری را فیلامان به بیرون حباب لامپ منتقل می‌شود و راندمان لامپ به این ترتیب افزایش می یابد.
با توجه به ساختمان این لامپ، ویژگیهای این نوع لامپها را می‌توان به صورت خلاصه به شرح زیر بیان نمود.
مزایای لامپهای رشته‌ای
 نور گرم و آرامش بخش، مناسب برای محیطهای مسکونی و محلهایی که برای استراحت در نظر گرفته شده است،
 نمود رنگ خوب،
 امکان نصب و راه‌اندازی آسان،
 عدم نیاز به مدارات جانبی،
 امکان استفاده در حالت AC و DC و
 عدم تغییر شکل موج  ولتاژ در شبکه (عدم تزریق هارمانیک).
معایب لامپهای رشته‌ای
 راندمان بسیار پایین (حدود 12 لومن بر وات)،
 انتشار مقدار زیادی حرارت در محیط،
 طول عمر نسبتاً (متوسط هزار ساعت) و
 افت شار نوری زیاد.
با توجه به معایب ذکر شده، می‌توان به این نتیجه رسید که این لامپها به هیچ وجه مقرون به صرفه نیستند. در واقع علیرغم اینکه قیمت این لامپها نسبت به سایر لامپهای مشابه، پایین است، با این حال به دلیل مصرف بسیار زیاد انرژی، انتشار مقدار زیادی حرارت در محیط که باعث تحمیل هزینه مصرف انرژی الکتریکی می‌شود و نیز به دلیل طول عمر پایین، در نهایت هزینه بسیار زیادی را به مصرف کننده تحمیل می‌کنند.
مزایای این لامپها، باعث شده است که بسیاری از مصرف کنندگان، به ویژه مصرف کنندگان خانگی استفاده از آنها را ترجیح بدهند، با این حال، با توجه به اهمیت انرژی در دنیای امروز، ضروری است که نسبت به آگاه‌سازی مصرف کنندگان و ترغیب آنها نسبت به استفاده از لامپهای با مصرف کمتر انرژی اقدام شود.
انواع لامپهای رشته‌ای
1- نوع کلاسیک: شناخته شده ترین لامپهای رشته‌ای، لامپهای نوع کلاسیک هستند و سالهاست که در روشنایی داخلی و حتی در برخی نقاط در روشنایی خیابانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ویژگی این گروه از لامپها قیمت پایین آنها است که در اشکال مختلف، تولید و به بازار عرضه شده‌اند. در شکل 2-4 نمونه‌هایی از این لامپها نشان داده شده است،
2- لامپهای کریپتون: همانطور که قبلاً نیز گفته شد، استفاده از گاز کریپتون (Krypton) در این لامپها باعث شده تا بهدلیل انتقال کمتر حرارت به بیرون لامپ، نور آنها 10% بیشتر شود، در نتیجه بازده نوری این لامپها بالاتر است،
3- لامپهای فانتزی: از آنجا که این لامپها ظاهر زیبایی دارند و نور منتشر شده از آنها یکنواخت است و خیرگی کمتری دارد، در چراغهایی که لامپ کاملاً پوشیده نمی‌شود و شکل ظاهری لامپ در معرض دید قرار می‌گیرد از این نوع لامپها استفاده می‌شود،
4- لامپهای رفلکتوردار: قسمتی از لایه داخلی حباب این لامپها، با یک ماده منعکس کننده نور پوشانده شده است که باعث می‌شود نور لامپ در زوایای معینی بازتابیده شود. به این ترتیب، می‌توان از این لامپها برای نورپردازی موضعی استفاده کرد. رفلکتور این لامپها با اشکال مختلف و در زوایای مختلف تولید شده است که در شکل 2-6 دو نمونه از آنها نشان داده شد است،
این نوع لامپها، عموماً با دو مشخصه شناخته می‌شوند:
 مشخصه اول که قطر بیرونی لامپ را نشان می‌دهد و به همراه کد لامپ درج می‌شود. به عنوان مثال لامپ R50 یعنی قطر بیرونی لامپ برابر 50 mm است و R 39 یعنی قطر بیرونی لامپ برابر 39 mm است و
 مشخصه دوم زاویه رفلکتور است که زاویه تابش لامپ را نشان می‌دهد.
5- لامپهای دکوری: این لامپها با توجه به شکل حباب آنها و نیز لایه‌های آب طلا که بر روی حباب آنها اندود شده است، برای کاربردهای تزیینی مورد استفاده قرار می‌گیرند و
6- لامپهای خاص: این لامپها برای استفاده در کاربردهای خاص نظیر داخل یخچال، استفاده در چراغهای ضد انفجار، لامپهای مقاوم در برابر لرزش برای استفاده در چراغهای دستی، لامپهای رنگی برای دفع حشرات و لامپهای با سایز بسیار کوچک برای استفاده در مبلمان و... ساخته شده‌اند.
لامپهای التهابی با کاربرد عمومی، بسته به توان مصرفیشان اغلب دارای 3 نوع سرپیچ با اندازه‌های مختلف هستند که در شکل 2-9 نشان داده شده است. این شکل سرپیچها در اصطلاح استاندارد، به لامپهای با کلاهک ادیسون (Edison Screw) نیز معروف هستند ]3[. برای کاربردهای خاص، از جمله مناطقی که رطوبت هوا در آنها زیاد است. برخی لامپها با نوعی سرپیچ میخی شکل مورد استفاده قرار می‌گیرد. تصویر این نوع سرپیچها در شکل 2-10 نشان داده شده است.
حباب لامپهای رشته‌ای را به دو صورت مات (Frosted) و یا شفاف (Clear) می‌سازند. از نظر مشخصات نوری و الکتریکی این دو نوع لامپ، هیچ تفاوتی با هم ندارند. به عبارت دیگر، شار نوری خروجی و توان مصرفی این دو نوع لامپ، هیچ تفاوتی با هم ندارد. مزیت استفاده از حباب مات، به جای حباب شفاف، کاهش درخشندگی حباب و در نتیجه کاهش خیرگی ان است. از این رو، بهتر است در مورد چراغهایی که خود لامپ در آنها دیده می‌شود، از حباب مات استفاده شود. مشخصات فنی چند نمونه لامپ رشته‌ای رایج در ایران، به منظور آشنایی بیشتر خوانندگان، در جدول 2-1 و مشخصات چند نمونه لامپ رفلکتوردار، در جدول 2-2 آمده است.
جدول 2-3 برای مقایسه کد ویژگی و کد بین‌المللی لامپهای رشته‌ای به همراه کد تولیدکنندگان بزرگ، تنظیم شده است. همچنین استاندارد IEC با توجه به شکل حباب، نامهایی را به اختصار برای این لامپها پیشنهاد داده است ]4[ که در جدول 2-4 به آن اشاره شده است.
جدول 2-1 مشخصات نوری لامپهای رشته‌ای معمولی مختلف ]7[
نوع لامپ توان مصرفی (وات) شار نوری (لومن) نوع سرپیچ
لامپ رشته‌ای 40W معمولی شفاف  40 420 E72
لامپ رشته‌ای 40W معمولی مات  40 420 E27
لامپ رشته‌ای 60W معمولی شفاف  60 710 E27
لامپ رشته‌ای 100W معمولی شفاف  100 1360 E27
لامپ رشته‌ای 100W معمولی مات  100 1360 E27
لامپ شمعی 40W 40 400 E14
لامپ شمعی 60W شفاف  60 600 E14
لامپ شمعی 60W مات  60 600 E14

جدول 2-2 مشخصات نوری لامپهای رشته‌ای رفلکتور دار مختلف ]7[
نوع لامپ  توان مصرفی (وات) زاویه رفلکتور  شدت نور (کندل) نوع سرپیچ
لامپ رفلکتوردار 40W,R50 40 30 430 E14
لامپ رفلکتوردار 40W, R63 40 30 540 E27
لامپ رفلکتوردار 40W, R80 40 80 150 E27
لامپ رفلکتوردار 60W, R63 60 30 960 E27
لامپ رفلکتوردار 60W, R80 60 80 260 E27
لامپ رفلکتوردار پارابولیکی PAR38 60 12 3400 E27
لامپ رفلکتوردار پارابولیکی PAR38 60 30 1200 E27
لامپ رفلکتوردار پارابولیکی PAR38 80 12 5400 E27

 

جدول 2-3 مقایسه کدهای لامپهای رشته‌ای مختلف ]7[ و ]24[
کد ویژگی لامپ  کد بین‌المللی ILCOS شرح ویژگی نام تجاری اسرام  نام تجاری فیلیپس
GLS  IA لامپ التهابی بزرگ 45mm< CLAS A STANDARD
 IB لامپ التهابی کوچک 
CLAS B STANDARD
 IN سایر لامپهای التهابی (بدون رفلکتور)  CLASP BELLA SOFTONE
R IRR لامپهای رفلکتوردار معمولی  CONCENTRA SOPT-R39, R50 R63, R 80,R95 SPOT
PAR IPAR لامپ رشته‌ای با رفلکتور پارابولیکی  CONC PAR SPOT

جدول 2-4 کد پیشنهادی استاندارد بین‌الملی و شکل حباب ]23[
کد IEC شکل حباب
A, PS حباب گلابی شکل
M  حباب قارچی شکل
B, C حباب شمعی
P حباب کروی
R حباب رفلکتور دار
PAR حباب با رفلکتور پارابولیکی

2-3 لامپهای هالوژن – تنگستن (Tungesten- Halogen Lamps)
در بخش قبل دیدیم که مصرف بالای انرژی، به همراه طول عمر پایین و افت شار نوری زیاد از جمله معایب لامپهای رشته‌ای است. دلیل اصلی کوتاه بودن طول عمر لامپ التهابی و افت شار نوری این است که فلز تنگستن در اثر گداخته شدن شروع به تبخیر می‌کنند. در اثر تبخیر تنگستن رفته‌رفته رشته تنگستن نازکتر شده و سرانجام کاملاً گسیخته شده و لامپ می‌سوزد. همچنین تنگستن تبخیر شده در جدار داخلی حباب می‌نشیند و باعث سیاه شدن جدار داخلی حباب می‌شود، در نتیجه علاوه بر اینکه حباب سیاه دیده شده و از زیبایی لامپ کم می‌کند شار نوری خروجی لامپ نیز با گذشت زمان کاهش می‌یابد.
با تولید لامپهای هالوژن، یک گام بلند در راستای حل این مشکلات برداشته شد. پر کردن یک گاز هالوژن (نظیر برم) در داخل حباب باعث میشود تا تنگستن تبخیر شده قبل از اینکه روی جدار داخلی لامپ بنشیند با گاز هالوژن ترکیب شده در محفظه حباب به صورت معلق باقی بماند. این ترکیب گازی در داخل حباب در حال گردش است و با برخورد مجدد با رشته تنگستن گداخته شده، تنگستن از ترکیب جدا شده بر روی فیلامان می‌نشیند و گاز هالوژن مجدداً آزاد می‌گردد. این امر باعث می‌شود تا اولاً رشته تنگستن دیرتر فرسوده شود و در نتیجه طول عمر لامپ افزایش می‌یابد، ثانیاً با جلوگیری از سیاه شدن جدا داخلی حباب از کاهش شار نوری جلوگیری می‌شود. شکل 2-11 مراحل این چرخه را به خوبی نشان می دهد، در مرحله اول، تنگستن، تبخیر می‌شود، در مرحله دوم، تنگستن تبخیر شده با گاز هالوژن ترکیب می‌شود، در مرحله سوم، ترکیب ایجاد شده با فیلامان گداخته برخورد می‌کند و در مرحله چهارم، هالوژن آزاد شده و تنگستن مجدداً روی فیلامان می‌‌نشیند.
اگر بخواهیم مزایای سیکل هالوژن را به طور خلاصه شرح دهیم به نمودار مشابه شکل 2-12 خواهیم رسید.
نمودار شکل 2-12 نشان می‌دهد که به دلیل وجود چرخه هالوژن تنگستن، که مانع سیاه شدن حباب لامپ می شود، شار نوری لامپ افت کمتری در طی مدت کار دارد. از سوی دیگر با حذف مشکل سیاه شدن، نیازی نیست که حباب لامپ به بزرگی یک لامپ التهابی معمولی باشد و می‌توان منابع نوری کوچکتری تولید کرد. با کوچک شدن ابعاد حباب، می‌توان از جنس مرغوبتری برای ساخت حباب استفاده نمود. در نتیجه، برخلاف لامپ رشته ای که داخل حباب، خلا وجود داشت، حباب لامپ هالوژن را می‌توان گازی با فشار بیشتر از فشار اتمسفر پر کرد (چون جنس حباب ضخیمتر و مرغوبتر است، تحمل فشار زیاد گاز را دارد). وجود گاز با فشار زیاد، باعث می‌شود که سرعت تبخیر فیلامان تنگستن بسیار کند شود و این امر خود به افزایش طول عمر لامپ کمک می‌کند. از سوی دیگر، با توجه به حجم کوچک حباب، افزودن مقدار کمی گاز کریپتون (که در بخش قبلی درباره مزایای آن توضیح داده شد) مقرون به صرفه می‌گردد. به این ترتیب راندمان یک لامپ هالوژن نسبت به یک لامپ رشته‌ای معمولی بیشتر خواهد بود. همچنین با توجه به کاهش سرعت تبخیر فیلامان (به دلیل فشار زیاد گاز داخل حباب) و کاهش انتقال حرارتی (به دلیل افزودن گاز کریپتون)، امکان افزایش دما فیلامان تا حدود 3100 کلوین وجود دارد. در نتیجه نور یک لامپ هالوژن نسبت به یک لامپ رشته‌ای سفیدتر است و به دلیل ابعاد کوچک لامپ، منبع نور درخشنده‌تری است.
انواع لامپهای هالوژن
لامپهای هالوژن در یک تقسیم‌بندی کلی به دو دسته کلی لامپهای تغذیه با ولتاژ اصلی و لامپهای تغذیه با ولتاژ پایین تقسیم‌بندی می‌شوند. لامپهای با ولتاژ اصلی لامپهایی هستند که بدون نیاز به مدار جانبی و به طور مستقیم به شبکه وصل می‌شوند. در مقابل، لامپهای ولتاژ پایین، باید به ولتاژ 6، 12 یا 24 V وصل شوند. از این رو برای وصل کردن آنها به شبکه، به یک وسیله جانبی نظیر ترانسفورماتور مغناطیسی یا الکترونیکی برای کاهش ولتاژ شبکه به سطح ولتاژ لامپ، نیاز داریم.
مقاومت الکتریکی لامپهای هالوژن پایین، باید کمتر از مقاومت الکتریکی لامپهای هالوژن ولتاژ اصلی مشابه (همان توان) باشد. در نتیجه، در حالت کلی، فیلامان لامپهای ولتاژ پایین، ضخیمتر و طول آن کوتاهتر است. بنابراین، مقاومت مکانیکی فیلامان لامپهای ولتاژ پایین بیشتر از لامپهای ولتاژ اصلی مشابه است. در نتیجه می‌توان گفت طول عمر لامپهای هالوژن ولتاژ پایین، در حالت کلی بیشتر از لامپهای ولتاژ اصلی است.
از سوی دیگر، همانطور که در شکل 2-2 نشان داده شده است، در ساختمان یک لامپ رشته ای یک فیوز وجود دارد. علت اصلی قرار دادن این فیوز این است که زمانی که فیلامان ی لامپ رشته ای از هم گیسخته می‌شود، در دو سر قسمتی که گسیخته شده ولتاژ 230 V قرار دارد. با توجه به ابعاد بسیار کوچک لامپ، این ولتاژ می‌تواند باعث وقوع تخلیه الکتریکی در دو سر فیلامان گسیخته شده، بشود. در اثر این تخلیه الکتریکی، جریان بسیار زیادی از شبکه کشیده می‌شود که می‌تواند به شبکه تأسیسات الکتریکی آسیب برساند. از این رو، طبق استاندارد ]23[، ضروری است در ساختمان این لامپها، یک فیوز قرار داده شود، تا چنانچه لامپ به انتهای عمر خود رسید، فیوز عمل کرده و مانع عبور جریان زیاد از شبکه تأسیسات الکتریکی شود. در مورد لامپهای هالوژن ولتاژ پایین، نیازی به این فیوز نیست، زیرا این لامپها، اساساً با ولتاژ پایین کار می‌کنند و ولتاژ پایین نمی‌تواند عاملی برای وقوع تخلیه الکتریکی باشد در حالیکه لامپهای هالوژن ولتاژ اصلی، حتماً باید این فیوز را داشته باشند. با توجه به ابعاد کوچک لامپ هالوژن، با توجه به اینکه قرار دادن فیوز و نیز میله‌های نگهدارنده فیلامان در داخل لامپ کار دشواری است عموماً قیمت لامپهای ولتاژ بالا بیشتر از لامپهای ولتاژ پایین است.
لامپهای هالوژن با ولتاژ اصلی: لامپهای هالوژن ولتاژ اصلی با اشکال مختلف تولید می‌شوند که تصویر چند نمونه محصولات ولتاژ اصلی شرکت اسرام به همراه کد تجاری آنها در شکل 2-13 نشان داده شده است.
مزیت اصلی این لامپها این است که نیازی به مدارات جانبی ندارند و می‌توان آنها را به طور مستقیم به شکل وصل کرد. در نتیجه در کاربردهایی که به دلیل محدودیتهای فضایی و یا سایر محدودیتها، نمی‌توان از ترانسفورماتور استفاده کرد، سراغ لامپهای ولتاژ اصلی می‌روند. در مقابل، همانطور که اشاره شد، قیمت آنها در حالت کلی بیشتر از لامپهای ولتاژ پایین است و طول عمر آنها نیز پایینتر است.
برای آشنایی بیشتر، مشخصات چند نمونه از لامپهای هالوژن ولتاژ اصلی در جدول 2-5 آمده است.
لامپهای هالوژن ولتاژ پایین: این لامپها عموماً با ولتاژهای 6، 12 یا 24 V کار می کنند و برای راه‌اندازی این لامپها می‌بایست از یک ترانسفورماتور کاهنده ولتاژ (الکترونیکی و مغناطیسی) استفاده کرد. در حال حاضر تنوع بسیار زیادی در زمینه تولید این نوع لامپها وجود دارد و شرکتهای سازنده، انواع مختلفی از این نوع لامپها را در اشکال مختلف و با توانهای متفاوت تولید نموده‌اند.
در سالهای اولیه تولید لامپهای هالوژن، فیلامان این لامپها به صورت افقی در داخل حباب قرار می‌گرفت. در گامهای بعدی، با پیشرفت تکنولوژی تولید لامپهای هالوژن، امکان قرار دادن فیلامان در داخل حباب به صورت عمودی فراهم شد. مزیت فیلامان عمومی به فیلامان افقی، توزیع بهتر شار نوری و نیز افزایش راندمان رفلکتور است. در صورتی که محور فیلامان با محور پارابولیکی رفلکتور یکی باشد. رفلکتور، نسبت به وضعیت که فیلامان عمود بر محور رفلکتور قرار می‌گیرد (وضعیت فیلامان افقی)، راندمان بهتر خواهد داشت. مقایسه دو نوع فیلامان افقی و عمودی در حباب لامپ، در شکل 2-14 نشان داده شده است. در شکل 2-15، تصویر چند نمونه از لامپهای ولتاژ پایین شرکت اسرام به همراه کد تجاری آنها، نشان داده شده است.
همانطور که در این شکل نیز نشان داده شده است، تفاوت بین انواع لامپهای هالوژن در جنس، نوع و شکل رفلکتور آنها و نیز نوع حباب آنها است.
لامپهای HALOSTAR برای استفاده در سقفهای کاذب به عنوان نقاط نورانی و نیز برای استفاده در چراغهای مطالعه به کار می‌روند.
لامپهای HALOSTAR به دلیل داشتن رفلکتور آلومینیومی نور را به طور بهتر و دقیقتری هدایت می‌کنند، از این‌رو برای روشن کردن نقاط خاص نظیر تابلوهای نقاشی در یک گالری یا اشیاء موجود در ویترین بسیار مناسب هستند. وجود رفلکتور آلومینیومی و کلاهکی که جلوی حباب لامپ قرار دارد این امکان را فراهم آورده که زاویه تابش این لامپها به   نیز برسد. این امر باعث فراهم آمدن امکان هدایت دقیقتر نور می‌شود.
لامپهای DECOSTAR شناخته‌ شده‌ترین نوع لامپهای هالوژن می‌باشند که استفاده از آنها در ویترین فروشگاهها، گالریهای نقاشی و نیز استفاده در تأمین روشنایی درونی، به دلیل داشتن نور سفید و خیره کننده جلوه خاصی به محیط می‌بخشد. تاکنون در ایران، بیشتر از همه این نوع از هالوژنها شاخته شده و مورد استفاده قرار می‌گیرند.
لامپ هالوژن در چه جاهایی مورد استفاده قرار می‌گیرد؟
مهمترین ویژگی لامپ هالوژن نور سفید و درخشنده آنها است، بنابراین انتشار نور متمایل به زرد (نوری شبیه لامپهای التهابی) برای یک لامپ هالوژن دلالت بر عدم مرغوبیت و احتمال تقلبی بودن آن لامپ دارد.
نور این لامپها به گونه‌ای است که باعث می‌شود که رنگ اشیایی که بوسیله این لامپها روشن می شود نمود واقعی‌تری پیدا کند.
همچنین حجم کوچک این لامپها باعث شده است تا این لامپها بسیار شبیه یک منبع نور نقطه ای باشند، در نتیجه هدایت نور در این لامپها راحت‌تر است و این ویژگی‌ باعث می‌شود تا بتوان از این لامپها برای روشن کردن نقاط خاصی و محدوده‌های معین استفاده کرد.
ویترین فروشگاهها، موزه‌ها، گالیریهای نقاشی و... محلهایی هستند که استفاده از لامپ هالوژن در آنها مناسب است.
همچنین با توجه به این که عمر این لامپها بیشتر از لامپهای التهابی است (2 تا 5 برابر) و... توان مصرفی آنها از لامپهای التهابی کمتر است، استفاده از این لامپها برای تأمین روشنایی عمومی در نقاط مختلف و نیز تأمین روشنایی منازل بسیار مقرون به صرفه است.
هر یک از علایم مشخصه نوشته شده بر روی لامپ چه مفهومی دارند؟
بر روی جعبه لامپهای هالوژن و یا کاتالوگ شرکتهای سازنده علایمی درج می‌شود که توجه به آنها و در نظر داشتن آنها در هنگام خرید باعث می شود که انتخاب صحیح‌تری صورت گیرد، این علایم به شرح زیر هستند:
جدول 2-5 مشخصات نوری لامپهای هالوژن – تنگستن ولتاژ اصلی ]7[
نوع لامپ توان مصرفی (وات) شار نوری (لومن) نوع پایه لامپ
لامپ هالوژن 60W تیوبی  60 820 E27
لامپ هالوژن شمعی 60W 60 840 E14
لامپ هالوژن مدادی 60W 60 840 R7s
لامپ هالوژن مدادی 150W 150 2500 R7s
لامپ هالوژن مدادی 500W 500 9500 R7s
لامپ هالوژن مدادی 2000W 2000 44000 R7s

این علامت به این مفهوم است که نوع شیشه به کار رفته در حباب لامپ طوری است که از انتشار اشعه ماوراء بنفش تا حد زیادی جلوگیری می‌کند (تقریبا 80%). از این رو این لامپها را می‌توان در جاهایی که اشعه ماوراء بنفش به شیء نمایش داده شده آسیب می‌رساند، نظیر موزه‌ها، گالریهای نقاشی، ویترین مغازه‌ها و... مورد استفاده قرار دارد.
این علامت به این معنی است که می‌توان این لامپ را در چراغهایی که بدون حفاظ بیرونی هستند مورد استفاده قرار داد، طبق استاندارد، لامپهایی که فاقد این علامت باشند از آنجا که در ساخت آنها گاز با فشار خیلی زیادی داخل حباب لامپ پر می‌شود، به منظور حفظ ایمنی، حتماً باید در چراغهایی قرار بگیرند که بر روی آنها محفظه وجود دارد که در صورتیکه لامپ به هر دلیلی منفجر شود مانع از پخش شدن خرده شیشه و آسیب رساندن به افراد می‌گردد.
این علامت به معنی وجود رفلکتوردیکروئیک در پشت لامپ است، خاصیت رفلکتور دیکروئیک این است که جنس مواد به کار رفتهدر ساختمان آن طوری است که بیش از 66% تشعشع مادون قرمز (که عامل اصلی انتقال حرارت است) را از خو عبور می‌دهد و تنها بخشی از آنرا بههمراه سایر طیفهای نور مریی به جلو هدایت می‌کند، در نتیجه حرارت بسیار کمی از طریق لامپ به طرف جسمی که روشن شده است منتقل می‌گرددو این کار از آسیب رسیدن به آن شیء در اثر حرارت جلوگیری می کند. استفاده از این لامپ برای موزه‌ها و ویترین مغازه‌ها، محلهایی که تعداد زیادی لامپ برای تأمین روشنایی مورد استفاده قرار می‌گیرد و کلیه مواردی که حرارت به جسم روشن شونده آسیب می‌رساند، توصیه می‌شود.
شکل 2-16 مفهوم رفلکتور دی کروئیک و انتقال اشعه مادون قرمز به پست رفلکتور را نشان می‌دهد.
این علامت این مفهوم را میرساند که فیلامان در داخل حباب به صورت عمودی (و در نتیجه به موازات محور رفلکتور که شکل پارابولیکی دارد) قرار گرفته است و در نتیجه هدایت نور دقیقتر می‌گردد.
این علامت نشان می دهد که یک لنز در جلوی محفظه حباب دارد که مانع رسیدن گرد و غبار و سایر آلودگیها به شیشه لامپ می‌شود.
تکنولوژیهای جدید لامپهای هالوژن و مزایای آنها
لامپهای هالوژن تیتان (TITAN)
لامپهای هالوژن تیان دارای مزایای زیر هستند:
1- طول عمر آنها دو برابر لامپهای هالوژن معمولی است (طول عمل متوسط: 4000 ساعت)،
2- راندمان آنها بیشتر از لامپهای هالوژن معمولی است،
3- افت شار نوری آنها کمتر از لامپهای معمولی است و
4- به دلیل بهبود پوشش رفلکتور، تغییر رنگ نور این لامپها کمتر از لامپهای معمولی است.
منحنیهای رسم شده در شکل 2-17 میزان افت شار نوری در اثر سپری شدن عمر را در 2 نوع لامپ و تیتان و استاندارد مقایسه می‌کند.
لامپهای هالوژن (Infra Red Coating) IRC
شکل 2-18، نمودار توزیع انرژی لامپهای هالوژن را نشان می‌دهد. همانطور که در این شکل مشخص است، قسمت قابل توجهی از انرژی خروجی لامپ، به صورت اشعه مادون قرمز تلفن می‌شود. بنابراین چنانچه بتوان به طریقی، اشعه مادون قرمز منتشر شده از یک لامپ را محدود کرد و از انرژی آن استفاده نمود، راندمان لامپ می‌تواند افزایش یابد. شیشه به کار رفته در حباب لامپهای هالوژن IRC به گونه‌ای است که نور مادون قرمز را از خود عبور نداده و مجدداً بر روی فیلامان منعکس می‌کند، در نتیجه اتلاف حرارتی داخل حباب تا میزان زیادی کمتر می‌شود.
در واقع این ویژگی باعث می‌شود تا برای رسیدن به رشته تنگستن به یک دمای خاص انرژی الکتریکی کمتری توسط لامپ مصرف شود لذا توان مصرفی لامپ برای تولید یک میزان معین شار نوری کاهش یافته و راندمان لامپ تا 30% بیشتر می‌شود.
به دلیل همین خاصیت، نور منتشر شده از یک لامپ هالوژن 35 W IRC با رفلکتور زاویه  ، برابر 2200 کندل است، در حالیکه شدت برای آشنایی بیشتر، مشخصات برخی از لامپهای هالوژن ولتاژ پایین، در جدول 2-6 درج شده است.
در استفاده از لامپ هالوژن به چه نکاتی باید توجه کرد:
لامپهای هالوژن کاربرد وسیعی در روشنایی دکوراتیو و روشنایی منازل مسکونی، هتلها و برخی دفاتر اداری دارند. چنانچه در بکارگیری این لامپها نکات فنی لازم در نظر گرفته شود، طول عمر این لامپها بیشتر از لامپهای التهابی خواهد بود. برخی از این نکات عبارتند از:
1- طول عمر لامپهای رشته‌های و هالوژن، به میزان زیادی به ولتاژ شبکه بستگی دارد. شکل 2-19، منحنیهای ارتباط پارامترهای مختلف لامپهای رشته‌ای را نسبت به تغییرات ولتاژ نشان می‌دهد و
جدول 2-6 مشخصات نوری لامپهای هالوژن – تنگستن ولتاژ پایین ]7[
نوع لامپ توان مصرفی (وات) زاویه رفلکتور  شدت نور (کندل) نوع پایه لامپ
لامپ هالوژن رفلکتوردار معمولی  50 10 8200 GU 5.3
لامپ هالوژن رفلکتوردار معمولی  50 38 1500 GU 5.3
لامپ هالوژن رفلکتوردار IRC 35 10 12500 GU 5.3
لامپ هالوژن رفلکتوردار IRC 35 38 2200 GU 5.3
لامپ هالوژن رفلکتوردار TITAN  35 10 9100 GU 5.3
لامپ هالوژن رفلکتوردار TITAN 35 38 1500 GU 5.3
لامپ هالوژن رفلکتوردار HALOSPOT 50 4 40000 G 53
لامپ هالوژن رفلکتوردار HALOSPOT 50 24 4000 G 53

در این نمودار، محور افقی، درصد تغییرات ولتاژ را نشان می‌دهد و منحنیهای رسم شده هر یک، تغییرات سایر پارامترها را نشان می‌دهند که به این ترتیب از پایین سمت راست عبارتند از طول عمر، جریان لامپ، توان مصرفی لامپ و شار نوری. همانطور که در این شکل نیز به وضوح مشخص است، تنها 5% اضافه ولتاژ، باعث می‌شود که طول عمر لامپ 60% کاهش یابد. به عبارت دیگر چنانچه ولتاژ نامی یک لامپ برابر 12 V باشد و در اثر عوامل مختلف، با ولتاژ 12.6 کار بکند، طول عمر لامپ در حدود 60% کاهش می‌یابد. یکی از مزایای ترانسفورماتورهای الکترونیکی در ایناست که لامپ نسبت به نوسانات شبکه ایزوله می‌شود و تغییرات ولتاژ شبکه در آن تأثیر چندانی ندارد لذا طول عمر لامپ نیز افزایش می‌یابد. در فصل سوم درباره ساختمان ترانسفورماتورهای الکترونیکی و مزایای آنها توضیح داده شده است.
2- نور لامپهای هالوژن در اثر حرارت ایجاد می‌شود و شکل لامپ به گونه‌ای است که حرارت تولید شده توسط این لامپها به پشت منتقل می‌شود، چنانچه این حرارت به درستی تهویه و منتقل نشود باعث کاهش طول عمر این لامپها می‌شود، این نکته‌ای است که در طراحی بسیاری از ساختمانها در نظر گرفته نمی‌شود، این لامپها عموماً داخل آرک اپن یا سقف آردوازها طوری قرار می‌گیرند که فضای پشت آنها هیچ راهی برای تبادل حرارت ندارد و در نتیجه دمای لامپ در هنگام روشن بودن بالا می‌رود و این امر تأثیر بسیار زیادی در کاهش طول عمر لامپ هالوژن دارد.
در جدول 2-7، کد بین‌المللی و کد تجاری لامپهای مختلف هالوژن درج شده است.
2-4 لامپهای فلورسنت
نزدیک به 70 سال از تولید لامپهای فلورسنت (Fluorescent Lamps) می‌گذارد. این لامپها به دلیل داشتن بهره نور بالا و رنگ نور مناسب، یکی از اقتصادی‌ترین لامپها برای تأمین روشنایی به ویژه روشنایی داخلی هستند. حباب این لامپها با گاز بخار جیوه با فشار کم پر شده است و در اثر تخلیه الکتریکی در گاز بخار جیوه، نور ماوراء بنفش ساطع می‌شود، این نور در اثر برخورد با لایه پوشش داخلی فلورسانی به نور مربی تبدیل می‌شود. شروع تخلیه الکتریکی به دو صورت ممکن است صورت بگیرد:
1- استفاده از الکترود و جریان پیش گرم کننده و
2- استفاده از میدان مغناطیسی (لامپهای بدون الکترود).
لامپهای فلورسنت با الکترود
 برای بررسی مکانیزم تخلیه الکتریکی در این گروه از لامپها، ابتدا مدار الکتریکی لامپ فلورسنت را که در شکل 2-20 نشان داده شده است، در نظر می‌گیریم:
در لحظه اول با وصل کلید، جریان الکتریکی از مسیر استارتر عبور می‌کند. استارتر از دو فلز تشکیل شده که به فاصله کمی از هم داخل یک محفظه که از گاز نئون پر شده است قرار گرفته‌اند. در لحظه اول با وصل کلید، ولتاژ خط بر روی این دو فاز قرار گرفته و در نتیجه در گاز نئون تخلیه الکتریکی آغاز می‌شود. در اثر وقوع تخلیه الکتریکی فضای داخل محفظه و به دنبال آن یکی از فلزها که از دو جنس مختلف تشکیل شده، گرم می‌شود و در اثر انبساط به سم دیگری متمایل می‌شود، تا آنجا که دو فلز به یکدیگر بچسبند. با وصل شدن دو فلز به یکدیگر تخلیه الکتریکی در گاز نئون متوقف می‌شود و داخل محفظه شروع به سرد شدن می‌کند. در طی این مدت جریان الکتریکی از مسیر چوک، استارتر و الکترودهای قرار گرفته در دو سر لامپ عبور می‌کند و باعث گرم شدن گاز داخل لامپ نیز می‌شود. با سرد شدن فضای داخل استارتر، فلزها منقبض شده و به جای اصلی خود باز می‌گردند. در نتیجه جریان الکتریکی به طور ناگهان قطع می‌شود. از آنجا که یک چوک (سلف) در مسیر جریان الکتریکی قرار گرفته است، قطع ناگهانی جریان باعث القای ولتاژ الکتریکی بالایی در دو سر چوک می‌شود، این ولتاژ به علاوه ولتاژ شبکه دو سر لامپ می‌افتد و تخلیه الکتریکی در گاز بخار جیوه که قبلاً توسط الکترودها گرم شده بود، امکان‌پذیر می‌گردد. چنانچه به هر دلیلی (نظیر پایین بودن دمای محیط یا فرسودگی الکترودها) دمای لامپ به اندازه کافی بالا نرفته باشد، این ولتاژ برای تخلیه الکتریکی کافی نخواهد بود و لامپ روشن نمی‌شود. در نتیجه مجدداً تخلیه الکتریکی در گاز نئون داخل استارتر صورت می‌گیرد و سیکل مجدد تکرار می‌شود و آنقدر ادامه می‌یابد تا دمای گاز داخل حباب به اندازه کافی افزایش یابد تا تخلیه الکتریکی در آن امکان‌پذیر گردد. چشمک‌زدن لامپ فلورسنت قبل از روشن شدن به همین دلیل است.
جدول 2-7 مقایسه کدهای لامپهای هالوژن مختلف ]7[ و ]24[
کد ویژگی لامپ کد بین‌المللی ILCOS شرح ویژگی نام تجاری اسرام نام تجاری فیلیپس
TH HS لامپ هالوژن- تنگستن Double Ended HALOLINE Plusline Pro
 HD لامپ هالوژن- تنگستن Single Ended  HALOPIN HALOSTAR Clickline Capsuleline
MR HR لامپ هالوژن- تنگستن رفلکتور دی کروئیک  DECOSTAR Accentline
 HM لامپ هالوژن- تنگستن رفلکتور آلومینیومی  DECOSTAR ALU Briliantline Pro ALU
 
پس از روشن شدن لامپ و شروع تخلیه الکتریکی، جریان از داخل تیوب عبور می کند و نور منتشر می‌کند. پس از روشن شدن لامپ، مقاومت الکتریکی مسیر عبور جریان از داخل لامپ، بسیار کم است، در نتیجه برای اینکه به شبکه تأسیسات الکتریکی آسیبی نرسید، لازم است که جریان با ترتیبی محدود شود. در این لحظه، چوک همانند یک امپدانس بزرگ در مسیر جریان قرار گرفته و جریان عبوری را محدود می کند.
بنابراین برای راه‌اندازی و کار یک لامپ فلورسنت، دو عمل اساسی باید صورت بگیرد: 1- ولتاژ نسبتاً بزرگی دو سر لامپ قرار بگیرد تا تخلیه الکتریکی شروع شده و لامپ روشن شود و 2- پس از روشن شدن لامپ، جریان مدار محدود شود.
مکانیزم فوق را می‌توان با کمک یک چوک (سلف) و استارتر به طریقی که توضیح داده شد، پیاده کرد و یا با کمک یک مدار الکترونیکی (بالاست الکترونیکی) لامپ را راه‌اندازی کرد. مدار الکترونیکی راه‌اندازی لامپ فلورسنت مزایای بسیار زیادی دارند که جزییات آنها در فصل سوم توضیح داده شده است.
حال می‌خواهیم بررسی کنیم تخلیه الکتریکی به چه ترتیب صورت می‌گیرد. میدانیم الکترونهای هر دو اتم در مدارهای معینی که از ترازهای انرژی مشخص دارند به دور هسته در حال گردش هستند. اعمال ولتاژ ناگهانی زیاد (به روشی که توضیح داده شد) باعث می‌شود این الکترونها انرژی دریافت کرده و از تراز اصلی انرژی خود خارج شوند و به ترازهای بالاتر انرژی بروند، بعد از عادی شدن جریان و رسیدن ولتاژ به ولتاژ شبکه، الکترونها دوباره به ترازهای قبلی خود باز می‌گردند و در حین بازگشت انرژی دریافت شده در مرحله قبل، به صورت نور ماوراء بنفش آزاد می‌کنند. نور ماوراء بنفش در اثر برخورد با مواد فلورسان به نور مریی تبدیل می‌شود. شکل 2-22، شماتیک یک لامپ فلورسنت و نحوه عملکرد آن را نشان می‌دهد.
همانطور که مشاهده شد، در این دسته از لامپها الکترود نقش مهمی در شروع تخلیه الکتریکی دارد. اغلب لامپهای فلورسنت که در دنیا مورد استفاده قرار می گیرند از این نوع می‌باشند.
لامپهای فلورسنت بدون الکترود
در بخش قبل دیدیم که الکترود یکی از مهمترین نقشها را در عملکرد لامپ دارد. از سوی دیگر الکترود آسیب‌پذیرترین قسمت لامپ است و در اغلب موارد عامل اصلی خرابی و پایان عمر لامپ، از بین رفتن الکترود و یا به اتمام رسیدن ماده امیتری که سطح فیلامان لامپ را پوشانده است می‌باشد. مورد اول باعث می شود که لامپ اصلاً روشن نشود و در اثر به اتمام رسیدن ماده امیتر پوشاننده فیلامان لامپ، لامپ مرتباً چشمک می‌زند و نمی‌تواند روشن شود. همچنین وجود فیلامان باعث می‌شود که لامپ نسبت به لرزش بسیار حساس باشد. برای حل مشکلات ذکر شده، لامپهایی به عنوان لامپهای فلورسنت
بدون الکترود (Electrodless) به بازار عرضه شده‌اند. ساختمان این لامپها در شکل 2-22 نشان داده شده است.

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :