نوشته‌ها

لوکس متر دیجیتال

معرفی واحدهای مورد استفاده در روشنایی و نورپردازی

معرفی واحدهای مورد استفاده در مهندسی روشنایی و نورپردازی:

در این مبحث و مباحث زیر گروه ، به معرفی و مقایسه واحد های روشنایی در سیستم بین المللی SI می پردازیم.ان شاء الله اگر مجالی باشد ، در آینده ای نزدیک مقالاتی نیز در حوزه واحدهای غیرمعمول نورپردازی و روشنایی همچون واحدهای ایمپریال نیز منتشر خواهیم کرد.

اهمیت واحدهای روشنایی در چیست؟

احتمالا اولین سوالی که در ذهن ایجاد می شود ، اهمیت واحد های روشنایی است.همانطور که می دانید ، برای هر کمیت فیزیکی ، مقداری به عنوان واحد در نظر گرفته می شود ، تا به واسطه آن بتوان به تحلیل بهتر آن کمیت پرداخت.نور نیز از این قائده مستثنی نیست.ما برای اندازه گیری ،مقایسه و تحلیل روشنایی یک محیط ، یا انجام فعالیت های مهندسی روشنایی و طراحی نورپردازی در یک محیط ، نیازمند این واحد ها هستیم.ما نیاز داریم برای بررسی سطح روشنایی یک محیط ، یا اندازه گیری بازده یک منبع نوری ،از واحدهایی استفاده کنیم ، که متناسب با این خواسته ها نیاز ما را برآورده نمایند.

واحدهای SI چه واحد هایی هستند؟

در سطح دنیا ، متناسب با ملیت ، اقوام و سلایق مختلف ، واحدهای مختلفی برای روشنایی و نورپردازی وجود دارند ، به عنوان مثال در ایران برای طول از واحد گز و در انگلستان از واحد فوت استفاده می شود.از همین رو در سراسر دنیا ، واحدهایی بین المللی به نام SI ایجاد شده اند ، که بر پایه متر ، کیلوگرم و ثانیه بنا شده اند. واحدهای روشنایی نورپردازی و روشنایی در این معیار شامل لومن ، لوکس ، کاندلا(شمع) و یک سری واحدهای مرتبط با این ها می شوند.

لوکس متر دیجیتال

معرفی واحدهای مورد استفاده در روشنایی و نورپردازی(کندلا)

معرفی واحدهای مورد استفاده در مهندسی روشنایی و نورپردازی(کندلا):

همانطور که در مبحث قبل در مورد واحدهای روشنایی در مبنای SI گفته بودیم،یکی از واحد های روشنایی در این مبنا ، واحد کندلا است.کندلا یا شمع ، به صورت قراردادی ، مقدار نوری است که از یک شمع با ماده اسپرماستی با وزن یک ششم پوند است.البته در سالهای بعد معیارهای دقیق تری برای این واحد مشخص گردید ، همچون “مقدار نور ساطع شده در حالت عمود از جسم سیاهی به مساحت یک ششصد هزارم متر مربع در دمای انجماد پلاتینیوم تحت فشار ۱۰۱۳۲۵ نیوتن بر متر مربع”.

کندلا ، بیان کننده میزان شدت نور:

یکی از مسائل مهم در مهندسی روشنایی بررسی شدت روشنایی یک منبع نور است.در نهایت برای یک بیننده مقدار شدت روشنایی بسیار مهم تر است تا مقدار نور تولید شده از منبع.مثلا شخصی که در حال مطالعه کتاب است ، مهم ترین تاثیر روشنایی برای او ، شدت نور بر روی صفحات کتاب و در نتیجه وضوح خطوط و نوشتار کتاب است.لذا تعریف واحدهایی برای شدت نور اجتناب ناپذیر به نظر می رسند.

باید بگوییم که در حالت عمومی دو واحد لوکس و کندلا برای این منظور مورد استفاده قرار می گیرند.لیکن اهمیت کندلا در این است که کندلا شدت نور را رها از قید فاصله به ما نشان می دهد.لذا ما می توانیم بر اساس کندلا ، شدت نور را در هر فاصله ای به راحتی محاسبه نماییم.

ارتباط واحد کندلا با واحد پایه لومن:

همانطور که قبلا گفته بودیم ، لومن مقدار پایه برای روشنایی یک منبع نور است.کندلا میزان شدت نور در یک نقطه خاص بر روی یک کره به شعاع یک متر به مرکز منبع نور است.لذا برای یک منبع نور نقطه ای با پخش نور ثابت در تمام زوایا با مقدار نور یک لومن ، این مقدار برابر با ۱/۴π کندلا است.به عبارت دیگر مقدار کندلای میانگین از یک منبع نور ، برابر با مقدار نور ساطع شده از آن بر مبنای لومن ، تقسیم بر ۴π است.از آن سمت ،مقدار لومن ناشی از یک منبع نور ، برابر است با انتگرال شدت نور (کندلا) بر روی یک قطاع کوچک از کره ضرب در مساحت آن قطاع بر روی سطح کره ای به شعاع یک متر به مرکز منبع نور.

ارتباط واحد کندلا با واحد لوکس:

برای به دست آوردن مقدار لوکس ناشی از یک منبع نور در یک نقطه از فضا ، کافی است خطی مستقیم از آن نقطه به سمت منبع نور رسم نماییم.سپس مقدار شدت نور (کندلا) را در محل تقاطع آن خط با کره ای به شعاع یک متر به مرکز منبع نور به دست بیاوریم.با تقسیم این مقدار بر مجذور فاصله نقطه ابتدایی از منبع نور ، مقدار لوکس در آن نقطه به دست می آید.همچنین با انجام عکس این عمل (تقسیم مقدار لوکس در آن نقطه از فضا بر مجذور فاصله آن نقطه از منبع نور) ، می توانیم مقدار کندلا برای آن زاویه فضایی را به دست بیاوریم.

1

آموزش نرم افزار محاسبه گر واحدهای نوری :

بسم الله النور، بسم الله النور النور

آموزش نرم افزار محاسبه گر واحدهای نوری :

معرفی نرم افزار :

این نرم افزار به منظور تسهیل عملیات محاسبه واحدهای مهندسی روشنایی برنامه نویسی شده است.در این نرم افزار سعی شده است که شیوه  ورود اطلاعات و دریافت نتایج به ساده ترین شکل ممکن انجام پذیرد.عمیلات برنامه نویسی این نرم افزار به سال ۱۳۸۸ بر می گردد، که در حال حاضر به منظور استفاده رایگان متخصصین داخلی و خارجی برای دانلود قرار داده شده است.

از قابلیت های این نرم افزار می توان به :

– تبدیل واحد های نوری ( لومن ، لوکس ، کاندلا و فوت کاندلا) به یکدیگر.

– محاسبه و نمایش رنگ مخصوص برای هر طول موج از نورمرئی.

– محاسبه و نمایش رنگ مخصوص به دمای رنگ جسم سیاه بر اساس دو استاندارد ۲ درجه و ۱۰ درجه.

– محاسبه و نمایش نزدیک ترین رنگ نور مرئی ممکن و یا نزدیک ترین دمای رنگ ممکن به یک رنگ خاص.

در صورت تمایل می توانید خواسته های خود را از این نرم افزار و پیشنهادات خود را به گروه اعلام نمایید.

همچنین در صورت استقبال عمومی ، قابلیت های بیشتری به این نرم افزار اضافه خواهد شد.

شکل ظاهری نرم افزار:

نرم افزار مبدل واحدهای نوری

نرم افزار مبدل واحدهای نوری

نرم افزار فوق از سه بخش به صورت تب استفاده می نماید:

– بخش اول : که محاسبه گر واحد روشنایی می باشد ، در این بخش می توانید زبان کلی نرم افزار را به راحتی به فارسی یا انگلیسی تغییر دهید.

نرم افزار مبدل واحدهای نوری

نرم افزار مبدل واحدهای نوری

نکته : متخصصین محترم می توانند ما را در ترجمه این نرم افزار به زبان های دیگر یاری نمایند.در این صورت نام مترجم در نرم افزار ذکر خواهد شد.

در توضیح این بخش باید گفت که این بخش دارای دو منوی کشویی برای تعیین واحد های نور پایه (ورودی) و نتیجه می باشد . با تعیین هر کدام از این موارد ورودی های اطلاعاتی در زیر آن فعال یا غیر فعال می شوند . به عنوان مثال ، در صورت انتخاب واحد کندلا ، قسمتی برای تعیین زاویه نور خروجی فعال می گردد . همچنین یک قسمت برای ورود مقدار پایه در نظر گرفته شده است که با تعیین آن مقدار خروجی تعیین می گردد.

دکمه جابجایی واحد های خروجی و ورودی : با فشردن این دکمه ، مقدار واحد های ورودی و خروجی تعویض می شود.

نرم افزار مبدل واحدهای نوری

دکمه جابجایی مقادیر نتیجه و پایه : با فشردن این دکمه مقدار خروجی به عنوان مقدار ورودی قرار می گیرد.

5

-بخش دوم: شامل سه قسمت برای محاسبه رنگ می باشد.در قسمت بالا می توانید رنگ را به صورت RGB وارد نمایید ، در این صورت رنگ نهایی در سمت راست نمایش داده خواهد شد.همچنین دو پالت رنگ در زیر نمایش داده می شوند که با کلیک بر روی هر کدام می توان نزدیک ترین رنگ را به این رنگ بدست آورد (نزدیک ترین رنگ مرئی در بالا ، و نزدیک ترین دمای نور در پایین) در این صورت ، مقدار RGB به نزدیک ترین رنگ تغییر خواهد کرد . همین طور در دو قسمت پایین با کلیک بر دکمه رادیویی کنار هر آیتم می توانید تغییراتی بر روی آنها انجام نموده و نتیجه نهایی را مشاهده کنید (به صورت RGB و رنگ).

نرم افزار مبدل واحدهای نوری

نرم افزار مبدل واحدهای نوری

-بخش سوم: نمایش دهنده سایت گروه می باشد ، در این قسمت می توانید سایت گروه را مشاهده نمایید.البته برای مشاهده بهتر سایت می توانید از مرورگرهای روز دنیا استفاده نمایید.

معرفی منوهای نرم افزار :

در بالای نرم افزار یک منوی اصلی وجود دارد که شامل دو آیتم کلی می باشد :

– Edit (ویرایش) : در زیر منوی این آیتم می توانید مقدار نهایی را کپی کرده و یا مقدار موجود در کلیپبورد را در قسمت ورودی بازخوانی نمایید.

نکته : در قسمت پایین نرم افزار بخشی تعبیه شده است که توضیحاتی را در مورد قسمت انتخابی شما در نرم افزار نمایش می دهد.

نرم افزار مبدل واحدهای نوری

نرم افزار مبدل واحدهای نوری

لوکس متر دیجیتال

معرفی واحدهای مورد استفاده در مهندسی روشنایی و نورپردازی(لومن):

معرفی واحدهای مورد استفاده در مهندسی روشنایی و نورپردازی(لومن):

همانطور که در مبحث قبل در مورد واحدهای روشنایی در مبنای SI گفته بودیم،یکی از واحد های روشنایی در این مبنا ، یا بهتر است بگوییم واحد پایه در این مبنا ، واحد لومن است.لومن به واقع واحدی است که بر اساس آن و با ترکیب با موارد دیگری چون فاصله و زمان ، واحدهای دیگری به وجود می آیند.

تفاوت واحد روشنایی (لومن) با واحد توان (وات) چیست؟

اولین مسئله که در تحلیل لومن به ذهن خطور می کند ، تفاوت آن با واحد توان است ، چرا که ما در بررسی صوت و دیگر انرژی ها از واحد توان به وفور استفاده می کنیم ، اما در تحلیل روشنایی این واحد به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند.علت این جا است که چشم بشر ، برخلاف دیگر حس کننده ها ، یک رفتار کاملا و شدیدا غیر خطی نسبت به شدت نور نشان می دهد (رجوع شود به مقاله “اثر بخشی نور و بازده نور چیست؟”)،لذا ما در تحلیل شدت روشنایی ، به جای بررسی توان خروجی منبع نور ، مقداری روشنایی قابل رویت بوسیله چشم انسان را (به صورت حدودی) مد نظر قرار می دهیم.

برای به دست آوردن مقدار لومن یک منبع نور چگونه باید عمل کرد؟

مقدار لومن ناشی از منبع نور ، مجموع مقدار شار نور خروجی (قابل رویت و با در نظر گرفتن مقدار رویت آن) خروجی از یک منبع نور در یک سطح بسته است (به صورت معمول یک کره با شعاع مشخص).به این صورت که شدت نور ناشی از منبع در یک سطح کوچک (کاندلا در فاصله یک متری و لوکس در فواصل دیگر) در مساحت ان سطح ضرب کرده و بر روی سطح بسته کل انتگرال می گیریم.بنا بر این تعریف ، برای یک منبع نور نقطه ای که در تمام جهات نوری یک سان ساطع می کند ، و در فاصله یک متری مقدار a کندلا نور از آن ساطع می شود ، مقدار لومن برابر با ۴πa لومن است.همینطور اگر مقدار لوکس در فاصله x متری از منبع اندازه گیری شود ، مقدار لومن برابر می شود با ۴π(x^2)a لومن.در عمل برای به دست آوردن این مقدار ، از ابزاری به نام گره نوری و یا گونیوفوتومتر استفاده می کنند.به این صورت که منبع نور در نقطه مرکزی این کره (یا کره فرضی) قرار می گیرد ، سپس در تمام زوایا مقادیر لوکس حاصل از منبع نور محاسبه می گردند.سپس این مقادیر به صورت نرم افزاری در مقدار سطح زوایه فضایی شان ضرب شده و در انتها با هم جمع می گردند.در عمل هرچه تعداد این زوایا بیشتر باشد ، تقریب ما بهتر بوده و نتیجه واقعی تر است.

منبع نور
شار روشنایی (بر حسب لومن)
LED سوپر برایت ۳۷ میلیوات سفید ۰٫۲
لیزر ۱۵ میلی وات سبز (۵۳۲ نانومتر) ۸٫۴
Power LED یک وات سفید ۶۵–۱۴۵
لامپ التهابی ۴۰ وات ۳۲۵
لامپ فلورسنت ۱۸  وات ۱۲۵۰
لامپ التهابی ۱۰۰ وات ۱۷۵۰
لامپ فلورسنت ۴۰ وات ۲۸۰۰
لامپ زنون ۳۵ وات ۲۲۰۰–۳۲۰۰
لامپ فلورسنت ۱۰۰ وات ۸۰۰۰
لامپ بخار سدیم کم فشار ۱۲۷ وات ۲۵۰۰۰
لامپ متال هالاید ۴۰۰ وات ۴۰۰۰۰
این مقادیر برای منابع نو محاسبه شده اند که با گذشت زمان مقدار آن در یک منبع نوری کاهش خواهد یافت
لامپ هالوژن بدون محافظ

لامپ و انواع آن

لامپ:

لامپ وسیله ای است تعویض پذیر که برای تبدیل الکتریسیته به نور طراحی شده است.این وسیله اکثرا شامل پایه ای از جنس سرامیک ، فلز، شیشه، یا پلاستیک است که اتصال الکتریکی با پایه لامپ را برقرار می کند.این اتصال ممکن است یا یک سرپیچ ،دو پایه فلزی یا دو فلز کلایه شکل برقرار شود.

انواع لامپ:

حباب شیشه ای لامپ التهابی (رشته ای)

حباب شیشه ای لامپ التهابی (رشته ای)

لامپ التهابی (رشته ای) :

لامپ التهابی با رشته تنگستن ، در سال ۱۹۲۰ میلادی به بازار آمد.گاهی اوقات این لامپ با لامپ رشته کربنی که در ۱۸۹۰ معرفی شد اشتباه گرفته می شود.این نوع از لامپ علاوه بر لامپ حبابی رایج شامل انواع زیادی از لامپ های کم توان و ولتاژ پایین نیز می شود که کاربرد زیادی دارند اما در حال حاضر بسیاری از آنها با مشابه LED جایگزین شده اند.

بسیاری از کشورها رغبت زیادی به جایگزینی بعضی از انواع این لامپ ها نشان داده اند ، مانند برنامه جایگزینی لامپ های التهابی در استرالیا تا سال ۲۰۱۰ ، زیرا که این لامپ ها از لحاظ بازده تبدیل الکتریسیته به نور مقرون به صرفه نیستند. کمتر از ۳% انرژی دریافتی در این لامپ ها به نور تبدیل می شود.تقریبا تمام انرژی دریافتی به گرما تبدیل می شود که باعت گرمی هوا می گردد و باید توسط تهویه های مطبوع یا هواکش ها از ساختمان دفع شود که اغلب باعث اتلاف بیشتر انرژی می شود.

در بعضی مناطق تاریک و سرد که به گرما و نور نیاز دارند گرمای تولید شده ی ناخواسته ، ممکن است دارای ارزش باشد.
لامپ هالوژن بدون محافظ

لامپ هالوژن بدون محافظ

لامپ هالوژن:

لامپ های هالوژن اکثرا بسیار کوچک تر از لامپ های رشته عادی می باشند،زیرا برای کارکرد موفق باید دمای داخل حباب بیشتر از ۲۰۰ درجه سانتیگراد باشد.به همین منظور باید حبابی از جنس سیلیکای سیم کشی شده یا بعضی اوقات شیشه آلومینوسیلیکات باشد.اغلب این حباب داخل یک لایه شیشه ای دیگر پوشیده می شود.لایه بیرونی برای احتیاط قرار داده میشود تا پرتو ماوراء بنفش را کاهش دهد و در برابر انفجاری که گاهی اوقات برای این نوع لامپ ها رخ می دهد لایه ای محافظ تشکیل دهد.همپنین برای کاهش اثر ضایعات ناشی از اثر انگشت این شیشه قرار داده شده است.احتمال آتش سوزی برای لامپ  های بدون پوشش بیشتر است که استفاده از آنها اگر در حفاظ مناسب قرار نگیرند در بعضی مکان ها ممنوع می باشد.مدل های ساخته شده برای ولتاژهای ۱۲ و ۲۴ ولت رشته های فشرده تری دارند که به دلیل کنترل نوری مناسب به این شکل در آمده اند.لامپ های التهابی هالوژنی بازده نوری (لومن بر وات) بیشتر و عمر بیشتری نسبت به مدل های التهابی غیر هالوژنی دارند.مقدار نور خروجی هم تقریباً در طول عمر لامپ  ثابت است.

لامپ فلورسنت مشهور به مهتابی :

تصویر انواع لامپ فلورسنت و مهتابی

تصویر انواع لامپ فلورسنت و مهتابی

لامپ فلورسنت- که توسط نیکلای تسلا اختراع و ثبت شد- بازده نور بسیار بیشتری از لامپ های التهابی دارد.برای رسیدن به نور یکسان ، این لامپ ها حدوداً  نسبت به لامپ های التهابی ۱/۴ تا ۱/۳ مصرف می کنند.
تا دهه ۱۹۸۰ شکل این نوع لامپ به دو نوع خطی و دایره ای محدود می شد و شکل های دیگر زیاد محبوبیت پیدا نکردند.لامپ های فلورسنت فشرده (CFL ) – که در ایران یه نام کم مصرف مشهورند – در اوایل دهه ۱۹۸۰ به بازار آمدند.
اکثر لامپ های CFL دارای بالاست الکتریکی داخلی می باشند و به سرپیچ فلزی یا پایه های میخی مجهز هستند.بعضی از انواع CFL دارای بالاست جداگانه می باشند که لامپ و بالاست را می توان جداگانه تعویض کرد.
عمر متوسط نامی برای یک لامپ فلورسنت خطی در مقایسه با عمر ۷۵۰ ساعت (لامپ التهابی ۱۱۰ ولت) و ۱۰۰۰ ساعت (لامپ التهابی ۲۴۰ ولت ) ۱۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰ ساعت می باشد .
بعضی از انواع بالاست های لامپ فلورسنت در محیط سرد به سختی لامپ را روشن می کنند به همین دلیل در مناطق سردسیر باید بالاست منبع نور که در فضای باز مورد استقاده قرار می گیرد برای این شرایط طراحی شده باشد تا لامپ به طور مناسب فعالیت کند.
لامپ های فلورسنت در رنگ های متنوعی از لحاظ دمای رنگ ( منظور از دمای رنگ تناسب نور لامپ با نور یک جسم تاریک گرم با یک دمای خاص است.) ساخته می شود.در بعضی کشورها نوع سفید سرد (CW) رایج تر است در صورتی که در بعضی دیگر رنگهای سفید گرم تر طرفداران بیشتری دارند.
در آمریکا لامپ فلورسنت اکثراً در رنگ سفید سرد مورد استفاده قرار می گیرد (CW) ،که به همراه لامپ های التهابی که رنگی متمایل به صورتی دارند رنگ سفید گرم (WW) تولید می کنند .در این بین رنگ “سفید بهینه شده” (CW) نیز استفاده می شود ،که طبیعی تر به نظر می رسد.همچنین رنگ سفید آفتابی بسیار سرد (DW ) نیز وجود دارد.لامپ های فلورسنت فشرده اکثراً به صورت سفید گرم به بازار عرضه می شوند،تا مانند لامپ  های التهابی نوری متمایل به زرد از خود ساطع کنند.سردی و گرمی نور امری نسبی و اکثرا سلیقه ای است .به همین دلیل دمای رنگ و اندیس نمود رنگ (CRI ) به عنوان مبنای کامل رنگ برای لامپ های فلورسنت و گاهی اوقات برای انواع دیگر منابع نور مورد استفاده قرار می گیرد.

لامپ LED :

ال ای دی (Powe LED) وات UV ماوراء بنفش

ال ای دی (Powe LED) وات UV ماوراء بنفش

تا دهه ۱۹۷۰ LED ها -لامپ های حالت جامد- به عنوان نشانگر رواج داشتند . در سالهای اخیر ، مبحث بازده و خروجی مورد توجه قرار گرفت تا آنجا که هم اکنون LED ها جایگاه ویژه ای در کاربرد روشنایی و نورپردازی پیدا کردند.
LED های نشانگر به دلیل عمر بالایشان تا ۱۰۰،۰۰۰ ساعت شناخته شده هستند،اما LED های به منظور روشنایی بنا بر روال گذشته کمتر مورد استفاده قرار گرفتند (به دلیل قیمت زیاد LED در آن زمان ) ، و همینطور عمر بسیار پایین تری هم داشتند.
بدلیل قیمت بالای LED به نسبت لامپ های دیگر ، روشنایی های LED عموما برای مصارف توان پایین-نوعاً زیر ۱۰ وات- کاربرد داشتند. LED در سال های گذشته بیشتر برای کاربردهای توان پایین و مقرون صرفه مثل نورپردازی در شب و چراغ های قوه  کاربرد داشتند.اما در حال حاضر با توجه به کاهش قیمت و بهبود خروجی نور آن ، از آن به منظور روشنایی استفاده های زیادی می شود.LED های رنگی همچنین می توانند برای موارد زیبانمایی مانند نورپردازی اشیاء شیشه ای  یا حتی برای قطعات یخ در نوشیدنی ها و میهمانی ها  مورد استفاده قرار گیرد.همچنین در جشن ها به صورت روزافزونی مورد استفاده قرار می گیرند.

  • بازده LED در بازه بسیار زیادی متغیر است.به طوریکه می توان LED هایی با بازده پایین در حد ۴۰ لومن بر وات تا بالاتر از ۱۵۰ لومن بر وات پیدا کرد.
  • LED های تک رنگ فناوری ساخت بسیار مناسبی دارند ، در حالی که LED های سفید هنوز مشکلات اندکی در بهبود کیفیت نور خروجی خود دارند.
  • (CRI) فهرست تولید رنگ بعضی از آنها مناسب نیست.که باعث تولید رنگ های نچندان دقیق می شود.
  • توزیع نور ساطع شده از ماده فسفری(در مانیتور ها) با توزیع نور ناشی از LED متفاوت است که باعث می شود دمای رنگ تولیدی از زوایای مختلف متفاوت باشد.
  • در بعضی انواع بی کیفیت ، کیفیت ماده فسفرسانس در طول زمان کاهش پیدا می کند، که باعث می شود دمای رنگ و شدت نور در طول زمان کاهش پیدا کند.
  • فناوری LED برای طراحان نور مناسب است زیرا مصرف توان و تولید دمای بسیار پایین ، کنترل روشن/خاموش آنی ، و در مورد نور تک رنگ ، ثبات رنگ بسیار بالایی در گذر زمان بسیار مناسبی دارند.

در سال های اخیر ، نرم افزارهایی برای تلفیق نور و تصویر طراحی شده تا تصاویر ویدیویی را در LED های نصب شده به تصویر بکشند تا دیواره هایی تصویری با رزولوشن پایین را به وجود آورند.

لامپ قوس کربنی:

لامپ قوس کربنی دو الکترود میله ای کربنی در هوای آزاد دارد که با یک بالاست محدود کننده جریان تغذیه می شود. قوس الکتریکی با نزدیک کردن دو الکترود به هم و سپس جدا سازی آنها ایجاد میگردد.قوس حاصله  نوک دو الکترود را گرم می کند تا به رنگ سفید در بیایند.این لامپ ها بازده بیشتری نسبت به لامپ های رشته ای دارند  ، اما میله های کربنی زود عمر خود را از دست می دهند و نیاز به تنظیم مداوم دارند.این لامپ ها اشعه ماوراء بنفش بسیار زیادی تولید می کنند ،در محیط های سربسته نیاز به تهویه دارند، و به علت نور بسیار شدیدشان نیاز به محافظی در مقابل دید مستقیم دارند.
لامپهای قوس کربنی در توان های بالا کار می کنند ،و به نسبت لامپ های ابتدایی دهه ۱۹۲۰ بازده بیشتری داشتند.همچنین آنها منبع نور نقطه ای هستند.این مشخصات آنها را برای منابع نوری مورد استفاده در جستجو،نورهای راهنما و پروژکتورهای فیلم سازی مناسب ساخته بود.
نیاز مداوم آنها به توجه و تنظیم ، و تعویض مداوم میله ها استفاده انها را برای مصارف عادی دشوار می سازد ،به همین دلیل از آنها زمانی که منبعی مشابهی وجود نداشت به عنوان منابع نوری پرتوان استفاده می شد. لامپهای قوس کربنی علارغم جایگاه ویژه شان در اواسط جنگ جهانی دوم و بعد از ان از رده خارج شدند.

لامپ تخلیه الکتریکی :

لامپ تخلیه الکتریکی شامل دو الکترود فلزی -که با گاز از هم جدا شده اند- است که به وسیله شیشه یا سیلیکا پوشش داده شده است.این گازها شامل گازهایی چون نئون ، آرگون ، زنون ، سدیوم ، متال هالید و جیوه می باشند.
اساس کار این لامپ ها همانند لامپ قوس کربنی است،اما واژه لامپ قوسی فقط به لامپ قوس کربنی اطلاق می شود،بدلیل استفاده از روش های نوین تخلیه گازی عموماً به این لامپ ها لامپ تخلیه الکتریکی گفته می شود.در بعضی از انواع لامپ تخلیه الکتریکی ولتاژ بسیار بالایی برای ایجاد قوس مورد استفاده قرار می گیرد.این عمل نیاز به مداری الکترونیکی به نام igniter دارد که قسمتی از مدار بالاست را تشکیل می دهد.پس از تشکیل قوس ، مقاومت داخلی گاز کاهش می یابد ، و در نتیجه بالاست جریان کاری را محدود می کند.بدون استفاده از بالاست جریانی مازاد عبور خواهد کرد که باعث تخریب سریع لامپ خواهد شد.
بعضی از این لامپ ها مقدار کمی نئون دارند که اجازه ایجاد جرقه در ولتاژ عادی را بدون نیاز به igniter می دهد.لامپ های سدیم کم فشار اینگونه عمل می کنند.
ساده ترین نوع بالاست تنها یک سلف است ، و زمانی که همانند تامین روشنایی خیابان ها ، هزینه در اولویت است این نوع بالاست ها مورد استفاده قرار می گیرند. ممکن است بالاست های پیشرفته تری برای تولید نوری ثابت در طول عمر لامپ مورد استفاده قرار گیرند ، که لامپ را با موجی مربعی درایو  می کنند تا خروجی کاملا بدون پرشی ایجاد کند و در زمان بروز نقص های جدی لامپ را خاموش کند.به طور مثال این نوع پیچیده از بالاست در صنایع مربوط به تولید فیلم مورد استفاده قرار می گیرند.

لامپ در الکترونیک:

لامپ های رشته ای مدت زیادی است که به عنوان ترمیستورهایی سریع در مدارات الکترونیک مورد استفاده قرار می گرفتند:
. تثبیت  موج سینوسی اسلاتورها
. محافظت ار تویتر ها (اسپیکرهای سازنده فرکانسهای بالا)
. تنظیم اتوماتیک کنترل حجم صدا در تلفن های

سمبلهای مداری لامپ:

در دیاگرام های مداری اکثراً لامپ ها را با سمبل های نشان می دهند.به عنوان مثال لازم نیست یک متخصص برق به ازای هر لامپ یک حباب نقاشی کند و بهترین راه ممکن استفاده از یک سمبل است.دو نوع سمبل برای لامپ وجود دارد:

نماد مداری لامپ

نماد مداری لامپ

یک ضربدر میان یک دایره که اکثراً یک لامپ به عنوان نمایشگر را نشان می دهد.

نماد مداری لامپ

نماد مداری لامپ

یک نیم دایره میان دایره که اکثراً یک لامپ را به عنوان منبع نوری یا چراغانی نشان می دهد.

لوکس متر دیجیتال

معرفی واحدهای مورد استفاده در مهندسی روشنایی و نورپردازی(لوکس):

معرفی واحدهای مورد استفاده در مهندسی روشنایی و نورپردازی(لوکس):

در مباحث قبلی اشاراتی به واحد روشنایی لوکس داشتیم.واحد روشنایی لوکس ، در واقع نشان دهنده میزان شدت روشنایی است.این واحد اهمیت بسیاری زیادی دارد ، و به واقع باید گفت مهم ترین واحد روشنایی از دید مصرف کننده نور است.

در واقع ، برای چشم انسان اهمیتی ندارد که نور از چه منبعی

لوکس متر دیجیتال

لوکس متر دیجیتال

و با چه فاصله ای ساطع می شود،بلکه تنها چیزی که چشم به خوبی درک می کند ، شدت روشنایی یک منبع است.

ابزارهای اندازه گیری شدت روشنایی:

برای اندازه گیری شدت روشنایی -مشابه دیگر واحدهای مبنای SI- ابزار هایی ساخته شده اند.در ساخت این ابزارها سعی می شود که نزدیک ترین مشخصات به چشم انسان لحاظ شود.این ابزار ها عموما لوکس متر نام دارند (هر چند ابزارهایی تخصصی تر هم برای این اندازه گیری وجود دارند).لوکس متر ها دارای یک قطاع از کره هستند که در مقابل نور قرار می گیرند.این قطاع از کره به وسیله ابزارهایی که در آن وجود دارند شدت روشنایی را اندازه می گیرد.

عموما لوکس متر ها برای اندازه گیری نور در فاوصل نسبتا زیاد از منبع نور مورد استفاده قرار می گیرند (به دلیل بزرگی نسبی سطح اندازه گیری نور).همچنین برخی از لوکس متر ها دارای یک سری تنظیمات برای نوع منبع نور (فلورسنت ، هالوژن و …. ) هستند.

رابطه واحد لوکس با دیگر واحدهای روشنایی:

برای به دست آوردن مقدار لومن یک منبع نور از طریق مقدار شدت روشنایی آن منبع،می بایست به صورتی معقول (بر اساس تغییر شدت روشنایی آن منبع در زوایای مختلف فضایی) صفحاتی را در فضا حول آن منبع نور به صورتی انتخاب کنیم که سطحی بسته تشکیل دهند(مثلا یک شبه کره).سپس در هر یک از این سطح ها ، سنسور اندازه گیری شدت نور را به صورت مماس با سطح قرار دهیم و مقدار لوکس حاصله را در مقدار مساحت آن سطح ضرب نماییم.سپس این مقادیر را با هم جمع بزنیم.این مقدار بیان کننده مقدار حدودی لومن آنمنبع نور است.همچنین ، با کاهش اندازه این سطوح و انتگرال گیری بر روی سطح بسته ، می توان مقدار دقیق لومن آن منبع را اندازه گرفت.به عبارت دیگر ، مقدار لومن یک منبع نور برابر است با انتگرال دو بعدی شدت روشنایی آن منبع بر روی سطح بسته ای حول آن منبع (با در نظر گرفتن هم راستا بودن عمود (نرمال) لوکس متر و نرمال سطح و یا اعمال نمودن مقدار سینوس اختلاف زاویه این دو نرمال به یکدیگر به صورت ضرب).

همچنین برای یک منبع نور نقطه ای دارای شدت نور ثابت در تمام زوایا ، مدار لوکس در یک نقطه برابر است با تقسیم مقدار لومان منبع نور بر مقدار مساحت کره ای به مرکز منبع نور و با شعاع فاصله منبع تا آن نقطه.یعنی مقدار لومن منبع نور تقسیم بر (۴ * π *r^2).

رابطه لوکس با مقدار کندلا برای یک منبع نور نقطه ای برابر خواهد شد با مقدار کندلا در نقطه ای بین آن نقطه و مرکز منبع نور ، به فاصله یک متر از منبع نور تقسیم بر فاصله آن نقطه با منبع نور به توان دو.

قسمت های مختلف لامپ التهابی (رشته ای)

لامپ التهابی (رشته ای) چیست؟

لامپ التهابی (رشته ای) چیست؟

لامپ التهابی حبابی (incandescent light bulb ) یا لامپ رشته ای منبع نوری ساخته بشر است که نور سفید درخشانی از خود ساطع می کند،(یک اصطلاح عمومی برای تمام لامپ هایی که به واسطه گرما از خود نور ساطع می کنند و شامل یک جسم تیره هستند که بر اثر گرما از خود نور ساطع می کند).یک جریان الکتریکی از یک رشته نازک رسانا عبور می کند که تا حد نور دهی آن را گرم می کند.یک حباب شیشه ای بسته از رسیدن اکسیژن به رشته جلوگیری می کند ،زیرا که در غیر این صورت رشته سریعاً اکسید و خراب خواهد شد.
به لامپ های رشته ای گاهی اوقات لامپ الکتریکی گفته می شود، که در ابتدا به لامپ های قوسی اطلاق می شده است.همچنین به آن ها در تئاتر،تلویزیون و صنایع فیلم سازی لامپ حبابی گفته می شود که این اصطلاح در استرالیا رواج بیشتری دارد.
لامپ های رشته ای در سایز ها و ولتاژهای منتوعی ساخته می شوند،از ۱٫۵ ولت تا ۳۰۰ ولت.ابن نوع از لامپ نیازی به تجهیزاتی خارجی برای روشنایی ندارد و قیمت تولید بسیار پایینی دارد.همچنین با هر دو نوع جریان DC و AC به خوبی کار می کند.در نتیجه لامپ رشته ای به صورت وسیع در نوردهی منازل و مکان های تجاری،منابع نوری متحرک،چراغ های مطالعه،چراغ های اتومبیل ها و چراغ قوه ها و مصارف تبلیغاتی و دکوراسیون کاربرد دارد.
بعضی از مصرف کننده ها هم از گرمای ناشی از لامپهای رشته ای استفاده می کنند،مانند دستگاه جوجه کشی (برای گرمایش تخم ها) ،دستگاه های نگهداری جوجه های تازه متولد شده، گرمایش تابشی (مادون قرمز) برای تانک ها،گرمایش از راه دور برای گرمایش صنعتی و خشک کردن و در فرهای پخت آسان.در هوای سرد،گرمای ناشی از لامپ های رشته ای می تواند در گرمایش خانه مشارکت داشته باشد،اما در مناطق گرمسیری باعث اتلاف بیشتر انرژی توسط سیستم های تهویه مطبوع  خواهد شد.

لامپ های رشته ای بتدریج در بسیاری از کاربرد ها جای خود را به لامپ های فلورسنت،لامپ های فلورسنت فشرده،لامپ های تخلیه الکتریکی پرنور ، LED ها و منابع دیگر می دهند که به ازای مصرف مقدار مشابهی از انرژی مقدار بیشتری نور مرئی از خود ساطع می کنند. در بسیاری از مناطق  دنیا تلاش می شود به منظور بالا بردن بازده نوری و کاهش مصرف انرژی ،این لامپ ها را از رده خارج کنند.

تاریخچه لامپ رشته ای:

لامپ التهابی کربنی ساخت ادیسون

لامپ التهابی کربنی ساخت ادیسون

در جواب به این پرسش که “چه کسی لامپ رشته ای را اختراع کرد؟” تاریخ نگاران ، رابرت فریدل و پاول اسرائیل  ، ۲۲ مخترع پیش از سوان و ادیسون را نام می برند.ایشان بیان کردند که اختراع ادیسون توانست به خاطر چند ویژگی از بقیه پیشی بگیرد: مواد بکار گرفته شده مناسب تر،ایجاد خلعی مناسب تر نسبت به دیگران و تولید لامپی با مقاومت بیشتر که باعث می شد توزیع نیرو از منبع انرژی مقرون به صرفه باشد.مورخ دیگری به نام توماس هوگس،موفقیت ادیسون را ناشی از تولید یک منبع نوری ابتدائی ولی جمع و جور می داند.” لامپ قطعه ای کوچک از سیستم روشنایی الکتریکی بود و حیاتی تر از ژنراتور غول آسای شاهکار ادیسون  و خط تغدیه او و سیستم توزیع موازی او نبو د. در حالی که بقیه مخترعان،با لامپ ها و ژنراتورهایی که دارای نبوغ و شگرفی مشابه، خیلی وقت پیش فراموش شدند چون سازندگان آنها را در یک سیستم جامع روشنایی ارائه نکرده بودند.”

تحقیقات نیمه تجاری ابتدائی :

در سال ۱۸۰۲ هومفری دیوی پرقدرت ترین باتری دنیا را در موسسه سلطنتی انگلستان در اختیار گرفت،در همان سال او توسط رشته ای از پلاتینیوم – که به دلیل دمای ذوب بسیار بالایش انتخاب شده بود –  اولین لامپ رشته ای را اختراع کرد. آن لامپ به اندازه کافی روشن نبود و حتی آنقدر دوام نمی آورد که کاربردی داشته باشد .اما پیش زمینه ۷۵ ساله ای بود که باعث موفقیت های محققان تا زمان تولید اولین لامپ کاربردی توسط توماس ادیسون در ۱۸۷۹ شد . در سال ۱۸۰۹ دیوی اولین لامپ قوس الکتریکی را ساخت که اتصال الکتریکی کوچک اما درخشانی بین دو زغال بود که به  یک باتری شامل ۲۰۰۰ پیل متصل شده بود.پس از نشان دادن این اختراع به موسسه سلطنتی انگلستان این لامپ به نام لامپ قوسی (Arc lamp ) شناخته شد.

در ۱۸۳۵، جیمز لیندسی در دوندی اسکاتلند لامپ الکتریکی ثابتی را ارائه داد.او توضیح داد که او  توانسته “کتابی را در فاصله ۱٫۵ پایی (حدودا ۵۰ سانتی متر) مطالعه کند”.با این حال در زمانی که این وسیله را به خواست خود تکمیل می کرد درگیر حل مسئله تلگراف بی سیم شد و بیش از این به بهبود لامپ الکتریکی خود نپرداخت.ادعاهای او در این زمینه زیاد مستند نیستند.
در ۱۸۴۰ دانشمندی بریتانبایی به نام ‘وارن ده لا رو ‘ سیم پیچی از جنس پلاتینیوم را در محفظه خلأ قرار داد و جریانی الکتریکی را از آن عبور داد.طراحی ان بر این اساس استوار بود که نقطه ذوب بالای پلاتینیوم اجازه بالارفتن دما تا دما های بالاتر را می دهد و محفظه خالی شده از هوا که مولکول های گاز کمتری دارد واکنش کمتری با پلاتینیوم نشان خواهد داد و طول عمر لامپ را افزایش خواهد داد.هرچند طرح او کارا بود اما قیمت بالای پلاتینیوم استفاده تجاری از ان را غیر ممکن ساخت.
در ۱۸۴۱ ،فردریک ده مولینس از انگلستان اولین مقاله درباره طراحی لامپ رشته ای توسط خاکه زغال که بین دو سیم از جنس پلاتینیوم قرار می گیرد و در یک حباب تخلیه شده قرار دارد را ارائه کرد

حبابا شیشه ای لامپ التهابی (رشته ای)

حباب شیشه ای لامپ التهابی (رشته ای)

در ۱۸۴۵جاون دابلیو استارر آمریکایی مقاله ای در باره لامپ رشته ای اختراعی خود که شامل رشته ای کربنی بود ارائه داد.زمان زیادی از ارائه این مقاله نگذشته بود که او فوت شد.غیر از اطلاعات نوشته شده در مقاله او چیز زیادی درباره او در دسترس نیست.
در ۱۸۵۱ ، ژن اگوئنه روبرت-هودین در شهر بلویس فرانسه لامپ رشته ای حبابی را در معرض دید عموم قرار داد.لامپ های ساخت او در موزه چاتئوی بلویس برای همیشه به نمایش گداشته می شود.
در ۱۸۷۲ آ.ن.لودگین یک لامپ رشته ای را اختراع کرد.در ۱۸۴۷ او اختراع خود را به ثبت رساند.

در میان رقبایی که به توماس ادیسون نزدیک شده بودند،دانشمندی آلمانی-آمریکایی به نام ‘هاینریش گوبل ‘ ادعا کرد که او اولین لامپ حبابی را در ۱۸۵۴ ساخته است : یک رشته زغال بامبو در یک بطری تخلیه شده از هوا -به منظور جلوگیری از اکسید شدن زغال- و او در این پنج سال به قول خیلی ها اولین حباب لامپ کاربردی را ساخته بود. ‘لوئیس لاتیمر ‘ نشان داد لامپ هایی که ظاهراً گوبل در دهه ۱۸۵۰ ساخته بود بسیار قبل تر ساخته شده بودند.و شیشه گری را پیدا کرد که کلاه برداری او را نشان می داد. در سال ۱۸۹۳ در دعوی اختراعات مشابه،قاضی ادعای گوبل را کاملاً مردود اعلام کرد.

تجاری سازی :

‘ جوزف ویلسن سوان (‘(۱۸۲۴-۱۹۱۴ فیزیکدان و شیمیدانی انگلیسی بود.در ۱۸۵۰ او کار خود را بر روی رشته زغال کاغذ داخل یک حباب شیشه ای تخلیه شده از هوا شروع کرد.در ۱۸۶۰ او توانست وسیله ای کاربردی را به نمایش بگذارد اما نبود یک خلأ مناسب و یک منبع انرژی الکتریکی مناسب باعث کم شدن طول عمر و بازده لامپ او شد.در اواسط دهه ۱۸۷۰ پمپ های تخلیه مناسب تری اختراع شدند و  سوان دوباره آزمایش خود را آغاز کرد.با کمک چارلز استیرن که متخصص پمپ های خلأ بود،سوان روشی را ابداع کرد که باعث جلوگیری از تیره شدن لامپ ابتدایی او شد که در ۱۸۸۰ اختراع شماره ۸ را از آن خود کرد.در ۱۸ام دسامبر ۱۸۷۸ لامپی که از یک میله باریک کربنی استفاده می کرد در جلسه ای در انجمن شیمی نیوکاسل به نمایش گذاشته شد و سوان شرح کار خود را در جلسه آنها در ۱۷ ژانویه ۱۸۷۹ به نمایش گذاشت.همچنین ان را به ۷۰۰ نفری که در سوم فوریه ۱۸۹۷ در نشست ادبی و فلسفی نیوکاسل شرکت کرده بودند نیز نشان داد.این لامپ ها از میله کربنی لامپ قوسی به جای رشته باریک کربنی استفاده می کردند.بنابراین انها مقاومت کمتری داشتند و رسانا هایی عظیمی برای تامین جریان نیاز لازم داشتند که از لحاظ اقتصادی به صرفه نبود.البته این کار مسیر ساخت یک لامپ رشته ای با خلأ نسبتاً قوی ، رسانای کربنی،و هادی های پلاتینیومی هموار می ساخت.نیاز به جریان کاری بالا باعث می شد این لامپ ها عمر بسیار کمی داشته باشند.سوآن توجه خود را معطوف ساخت رشته های کربنی بهتر و اتصالات آن کرد.او روشی برای کار با پنبه برای ساخت نخ اختراع کرد و این اختراع را به شماره ۴۹۳۳ در سال ۱۸۸۰ در انگلستان ثبت کرد.
از این سال او نصب حباب های روشنایی را درانگلستان در خانه ها و نقاط مهم شروع کرد و در اوایل دهه ۱۸۸۰ شرکت او آغار به کار کرد.
در آمریکای شمالی نیز به موازات انگلستان پیشرفتهایی شکل گرفته بود.در ۲۴ جولای ۱۸۴۷ اختراعی توسط متخصص برق پزشکی، ‘هنری وودوارد ‘ و همکارش ‘متیوو اوانس ‘ در تورنتو نوشته شد.ایشان لامپ خود را  با اندازه و شکلی متفاوت از میله های کربنی در سیلندر شیشه ای که با نیتروژن پر شده بود تولید کردند.وودوارد و اوانس تلاش کردند تا لامپ های خود را تجاری کنند، اما ناموفق بودند.ایشان کار خود را با فروش اختراع خود در سال ۱۸۷۹ به توماس ادیسون به پایان رساندند(اختراع شماره ۰،۱۸۱،۶۱۳ در آمریکا) .
‘توماس ادیسون ‘ تحقیقاتی جدی را برای پیشبرد لامپ رشته ای کاربردی در سال ۱۸۷۸ شروع کرد.او اولین اختراع خود را به عنوان “بهبود لامپ الکتریکی” در ۱۴ اکتبر ۱۸۷۸ ثبت کرد (اختراع شماره ۰،۲۱۴،۶۳۶ در آمریکا) .او پس از آزمایش های زیادی که با رشته پلاتینیوم و فلزات دیگر انجام داد دوباره به سمت رشته های کربن روی آورد.اولین آزمایش موفقیت آموز او در ۲۲ اکتبر ۱۸۷۹ بود که ۱۳٫۵ ساعت دوام آورد.ادیسون اصلاح طرح خود را ادامه داد و در ۴ نوامبر ۱۸۷۹ اختراعی (اختراع شماره ۰،۲۲۳،۸۹۸ در آمریکا)  به عنوان لامپی الکتریکی که از “رشته یا نوار کربنی  پیچیده شده و اتصالات پلاتینی استفاده می کند” ثبت کرد.اگر چه او راه های بسیاری برای ساخت رشته کربنی همچون”نخ پنبه ای با کتانی،قطعات کربنی،کاغذی که با روش های مختلف پیچیده شده است” شرح داده بود، اما چند ماه بیشتر از ارائه مقاله نگذشته بود که ادیسون و تیمش فهمیدند که رشته زغال بامبو می تواند بیش از ۱۲۰۰ ساعت دوام بیاورد.
شرکت لامپ حبابی ‘هیرام اس.ماکزیم ‘ در ۱۸۷۸ شروع به کار کرد تا اختراعات خود و اختراعات ‘ویلیام ساویر ‘ را عملی کند.شرکت او پس از شرکت ادیسون دومین شرکت پر فروش لامپ رشته ای کاربردی در آمریکا بود.حدوداً ۶ ماه بعد از نصب لامپ رشته ای ادیسون در ‘استیمر کلومبیا ‘ شرکت روشنایی الکتریکی او در اواخر دهه ۱۸۸۰ برای اولین بار به صورت تجاری در شرکت ‘تجارت مالی مطمئن ‘لامپ خود را نصب کرد..

ماکزیم در اکتبر ۱۸۸۰ روشی را ثبت کرد که در آن رشته های کربنی را به منظور افزایش عمر آنها بوسیبه هیدروکربنها  پوشش می داد.لویس لایمر که در ان زمان کارمند او بود روشی را ابداع کرد که توسط ان به رشته ها حرارتی اعمال می کرد که اجازه میداد انها را به شکل های بدیعی مدل دهی کند ، مانند شکل “M ” در رشته های ساخت ماکزیم.در ۱۷ ژانویه ۱۸۸۲،لاتیمر اختراعی در باره “فرآیند ساخت کربن ها” ثبت کرد ،روشی بهبود یافته برای تولید رشته های حباب لامپ که توسط شرکت روشنایی الکتریکی ایالات متحده خریداری شده بود.لاتیمر بهسازی های دیگری مثل راه بهتری برای اتصال رشته ها به سیم های محافظ به ثبت رساند.

حباب شیشه ای لامپ التهابی (رشته ای)

حباب شیشه ای لامپ التهابی (رشته ای)

در بریتانیا ،شرکت های ادیسون و سوان به هم پیوستند تا شرکت الکتریکی متحد سوان و ادیسون را تشکیل بدهند (بعدها این شرکت به نام ادیسون شناخته می شد، که در نهایت به نام ‘Thorn Lighting ltd’ ثبت شد).ادیسون در ابتدا مخالف این ادغام بود اما وقتی از راه قانونی توسط سوان تحت فشار قرار گرفت و سوان پیروز شد در نهایت مجبور به همیاری با سوان شد و اتحاد صورت گرفت.در ادامه ادیسون تمام سهم سوان در شرکت را به چنگ آورد.سوان در جون ۱۸۸۲ اختراع خود را بر طبق قوانین ایالات متحده به شرکت الکتریکی براش فروخت.

در ۸ اکتبر ۱۸۸۳ ،اداره ثبت اختراعات ایالات متحده حکم کرد که امتیازات ادیسون بر پایه فنون پیشین ویلیام ساویر به دست آمده و آن ها را نا درست اعلام کرد.این ادعا سالها ادامه یافت.در نهایت در ۶ اکتبر ۱۸۸۹ یک قاضی حکم کرد که ادعای بهبود سیستم روشنایی الکتریکی ادیسون برای  “یک لامپ رشته ای از کربن با مقاومت بالا” صحیح بوده است.
در دهه ۱۸۹۰،یک مخترع اتریشی به نام ‘کارل آئوور وون ولزباچ ‘ بر روی تور رشته اس فلزی کار کرد.ابتدا او کار خود را با سیم های پلاتینیومی و سپس اسمیومی شروع کرد و یک نمونه کاربردی در سال ۱۸۹۸ ساخت.
در سال ۱۸۹۷،یک فیزیکدان و شیمیدان آلمانی به نام والتر نرنست لامپ نرست را که نوعی از لامپ  رشته بود و از حبابی سرامیکی استفاده می کرد -که نیازی به محیط خلأ یا گاز بی اثر نداشت-  تولید کرد. لامپ های نرست که دو برابر لامپ های رشته کربنی بازده داشت ،به سرعت رایج شد و این رواج تا زمانی که لامپ های رشته فلزی بر آن سبقت بگیرد ادامه یافت.
در سال ۱۹۰۳، ‘ویلیام ویتنیو ‘ رشته ای را ابداع کرد که درون حباب لامپ را تیره نمی کرد. (بعضی از آزمایش های ادیسون برای جلوگیری از تیره شدن حباب باعث اختراع  لامپ تخلیه الکتریکی شده ).این رشته،رشته ای کربنی بود که با فلز پوشیده شده بود.در ۱۳ اکتبر ۱۹۰۴ ، ‘ساندور جاست ‘ , ‘فرنس هانامان ‘در مجارستان امتیازی ( شماره ۳۴۵۴۱) را برای تولید لامپ رشته تنگستن بدست آوردند، که نسبت به لامپ رشته کربنی نور درخشان تری تولید می کرد و عمر بیشتری هم داشت.این لامپ ها ابتدا توسط شرکت مجاری ‘تانگسرام ‘ در ۱۹۰۵ به بازار ارائه شد ،به همین خاطر در بسیاری از کشورهای اروپایی این نوع لامپ تانگسرام خوانده می شود.در ۱۹۰۶ شرکت جنرال الکتریک امتیاز روشی را برای تولید رشته تنگستن برای استفاده در لامپ رشته ای بدست آورد.  رشته های تنگستن رسوبی گران بودند اما در ۱۹۱۰ توسط ویلیام دیوید کولیدج (۱۸۷۳-۱۹۷۵) روش بهبود یافته ای برای ساخت رشته های تنگستن ابداع شد.رشته تنگستن بیشتر از بقیه رشته های فلزی باقی ماند و کولیدج قیمت تولید را اقتصادی کرد.در ۱۹۱۳ ایروینگ لانگمویر فهمید که پر کردن لامپ با گازهای بی اثر  به جای خلأ،هم باعث بهبود بازده نوری و هم کاهش فرآیند تیره شدن حباب می شود.ماروین پیپکین ، شیمیدان آمریکایی ، در ۱۹۲۴ امتیازی برای براق کردن داخل حباب، بدون تضعیف آن و در ۱۹۴۷ امتیازی برای پوشاندن داخل لامپ با سیلیکا به دست آورد.در سال ۱۹۳۶ ،رشته ی فنری پیچیده شده معرفی شد که بازده لامپ ها را بیشتر می کرد.
در سال ۱۹۶۴ بهبود بازده و روش تولید لامپ های رشته ای باعث کاهش هزینه تولید نور (هزینه انرژی و هزینه تولید) به مقدار یک سی ام (۱/۳۰) نسبت به لامپ ابتدایی ادیسون شد.

اقتصاد:

بین سالهای ۱۹۲۴ و ۱۹۳۹، بازار جهانی لامپ رشته ای توسط اتحادیه فواباس (خدای خورشید) کنترل می شد که تمام قیمت های خرید فروش را معین می کرد و اعضای آن بازار جهانی لامپ را تحت کنترل خود در آورده بودند.

طریقه ساخت:

لامپ های رشته ای شامل یک محفظه شیشه ای (یک جام یا جباب) که توسط گازی بی اثر پر شده است تا تبخیر رشته را کم کند می شود.درون حباب یک رشته از تنگستن قرار دارد که از سرتاسر آن جریان الکتریکی عبور داده میشود.جریان باعث گرم شدن رشته به دمایی شدیداً بالا می شود (نوعاٌ ۲۰۰۰ تا ۳۳۰۰ درجه کلوین بسته به نوع رشته،سایز،شکل،و مقدار جریان عبور داده شده).رشته ی داغ شده از خود نوری ساطع می کند که حدوداً یک طیف موج پوسته ای را شامل میشود.قسمت مطلوب این طیف موج نور مرعی است، اما عمده انرژی صرف تولید نور طول موج های نزدیک مادون قرمز می شود.

  1. قسمت های مختلف لامپ التهابی (رشته ای)

    قسمت های مختلف لامپ التهابی (رشته ای)

    حباب شیشه ای

  2. گاز بی اثر کم فشار
  3. رشته تنگستن
  4. سیم اتصال
  5. سیم اتصال
  6. سیم های محافظ
  7. ساقه (پایه شیشه ای)
  8. سیم اتصال
  9. کلاهک
  10. عایق (ویترایت)
  11. اتصال الکتریکی

لامپ های رشته ای عموماً یک پایه شیشه ای دارند،که سیم های محافظ را حفاظت می کند و اجازه می دهد سیم های اتصال بدون نشت گاز/هوا به داخل حباب عبور کنند.لامپ های بزرگ ممکن است پایه ای پیچ دار داشته  باشند.( یک یا چند اتصال در نوک و یک اتصال در پوسته) یا یک پایه پایه لامپ میخی (یک یا چند اتصال در نوک ، پوسته به عنوان اتصال یا صرفاً به عنوان اتصال مکانیکی).بعضی از لامپ های لوله ای یک اتصال الکتریکی در هر انتهای خود دارند.لامپ های کوچک ممکن است یک پایه سه گوش و سیم های اتصال داشته باشند، و بعضی از لامپ های خودرو یا لامپ هایی مخصوص ترمینال های پیچی  برای ایجاد اتصال الکتریکی دارند.اتصالات در سوکت لامپ اجازه می دهند که جریان از میان رشته عبور کنند.محدوده درجه بندی توان از ۰٫۱ وات تا ۱۰،۰۰۰ وات  است.
برای بهبود بازده لامپ ، رشته اکثراً شامل سیم پیچی از سیم مرغوب است که به نام فنر پیچیده شده ‘coiled coil’ مشهور است.برای لامپ ۱۲۰ وات ۱۲۰ ولتی ، طول رشته پیچیده نشده اکثراً ۵۸۰ میلیمتر است و قطر رشته ۰٫۰۴۵ میلیمتر است.
یکی از مشکلات اصلی لامپ استاندارد الکتریکی تبخیر رشته است. تفاوت های کوچک در مقاومت طول رشته باعث ایجاد “نقاط داغ” در مناطقی که مقاومت بیشتری دارند می شود.تفاوت ۱% در قطر رشته باعث کاهش ۲۵% عمر می گردد.نقاط داغ سریع تر از نقاط دیگر رشته بخار می شوند و این باعث افزایش مقاومت آن نقاط و تشکیل فیدبک مثبتی می شود که در نهایت به ایجاد یک شکاف در یک رشته ناسالم می شود. ‘ایروینگ لانگمویر ‘ فهمید که یک گاز بی اثر به جای خلأ باعث تاخیر در تبخیر می شود.هم اکنون لامپ های مصرف عمومی که توانی بیشتر از ۲۵ وات  دارند با مخلوطی از مقدار زیادی آرگون و کمی نیتروژن یا کریپتون پر می شوند.در هر حال رشته ای که در حباب پر شده با گاز پاره می شود نی تواند یک قوس الکتریکی ایجاد کند که ممکن است به ترمینال ها منتقل شود و شار جریان بسیار زیادی را ایجاد کند.رشته های هادی داخلی نازک و محافظت های ساخته شده دیگر به عمد قرار داده شده اند تا به عنوان فیوز در لامپ عمل کنند.در لامپ های ولتاژ بالاتر نیتروژن بیشتری به کار برده می شود تا امکان جرقه زدن را کاهش دهند.
در مصارف عمومی رشته تنگستن بخار می شود. در لامپ های پر بازده تر این تبخیر سریع تر است.به همین خاطر طول عمر لامپ رشته ای رابطه ای جایگزینی “Trade off” بین بازده و طول عمر دارد.این رابطه اکثراً برای لامپ های عمومی به سمتی می رود که طول عمر  از ۱۰۰ ها ساعت تا ۲۰۰۰ ساعت کمتر نشود.لامپ های پروژکتور ها و لامپ های عکاسی و تئاتر ها  طول عمر مفیدی در حد چندین ساعت دارند ، معامله ای بین طول احتمالی و نور بیشتر در حجم کمتر.لامپ های عمومی با طول عمر بالا و بازده کمتر اکثراَ در جاهایی استفاده می شوند که هزینه تعویض نسبت به هزینه انرژی هدر رفته بیشتر باشد.
در لامپ های مرسوم تنگستن تبخیر شده باعث کدر شدن سطح داخلی شیشه می شود.برای لامپ های خلأ این تیرگی به طور یکنواخت در تمام سطح حباب صورت می گیرد.وقتی لامپ از یک گاز بی اثر پر باشد تنگستن تبخیر شده توسط جریان گاز گرم حمل می شود،که ترجیجاً در بالا ترین قسمت حباب جمع می شود و فقط آن قسمت حباب را تیره می کند.
لامپ رشته ای که وقتی ۷۵% از عمر آن سپری شده فقط ۹۳% یا  بیشتر از نور ابتدائی خود را بدهد بنا بر تستی که نشریه ۶۰۰۶۴ IEC انجام داده نامناسب است.کم شدن نور بدلیل تبخیر رشته و سیاهی حبا است.
“شکاف رشته” پدیده ای دیگر است گه طول لامپ را کاهش می دهد.لامپ هایی که با جریان ثابت کار می کنند اختلالاتی پله ای شکل در رشته آنها ایجاد می شود،که باعث کاهش سطح جریان عبوری عرضی و در نتیجه گرمای بیشتر و تبخیر سریع تر در این نقاط می شود.در لامپ های کوچکی که با جریان DC کار می کنند این کاهش ممکن است تا نصف شدن طول عمر لامپ نسبت به جریان AC باشد.آلیاژ های متفاوتی از تنگستن و رهنیوم می توانند برای بی اثر کردن این اثر استفاده شوند.
مقدار بسیار کمی بخار آب می تواند باعث تیرگی زیاد حباب لامپ شود.حباب آب بر روی رشته داغ به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می شود.اکسیژن به فلز تنگستن حمله ور می شود و ذرات اکسید تنگستن را می سازد که در نقاط سردتر لامپ قرار می گیرند.هیدروژن تشکیل شده نیز اکسید را می کاهد و دوباره بخار آب را تشگیل می دهد و این سیکل آبی را ادامه می دهد.یک قطره آب تقسیم شده در ۵۰۰،۰۰۰ لامپ باعث تیرگی به مقدار زیادی می شود.
در لامپ هالوژن تبخیر نا خواسته رشته و تیرگی حباب با پرکردن حباب از یک گاز هالوژن در فشار پایین کاهش یافته است.این لامپ ها می توانند در دماهای بالاتری کار کنند بدون این که مقدار غیر قابل قبولی از عمر آنها کاسته شود که باعث می شود بازده نوری بیشتری داشته باشند.
بعضی از لامپ های قدیمی که در تئاتر ها ، پرژکتورها،نورهای جستجو و فانوس های دریای استفاده می شدند ، رشته ای ضخیم و سنگین د اشتند که در خود پودر تنگستن آزاد میان یک جام داشت.پس از مدت زمانی اپراتور جباب را جدا می کرد و آن را تکان می داد تا به پودر تنگستن اجازه دهد تا تنگستنی را که در درون حباب جمع شده را پاک کند تا سیاهی را پاک کرده و لامپ را دوباره روشن کند.
اگر حباب لامپ ترک بردارد،تنگستن داغ با هوا ترکیب می شود و تعلیقی از نیتراد تنگستن قهوه ای رنگ،اکسید تنگستن قهوه ای رنگ ، پنتا اکساید تنگستن نیلی رنگ و تری اکساید تنگستن زرد رنگ تشکیل می شود که در نزدیک سطح حباب ته نشین می گردد.
حباب شیشه ای لامپ  معمول می تواند به دمایی بین ۲۲۰ تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد برسد.لامپ هایی که برای توان های بالا یا به منظور گرمایش تولید می شوند می بایست حبابی از جنس شیشه سخت یا گوارتز سیم گزاری شده داشته باشد.

مشخصات الکتریکی :

لامپ های رشته ای تقریباً بارهایی مقاومتی با ضریب توان ۱ هستند.یعنی توان واقعی (وات)  استفاده شده با توان ظاهری (ولت امپر) یکسان اند.مقاومت واقعی رشته یه دمای آن وابسته است.دمای رشته سرد حدوداً  لامپ روشن یک پانزدهم است.مثلا ،لامپ ۱۰۰ وات ِ ۱۲۰ ولت حدوداً ۱۴۴ اهم مقاومت دارد در حالی که مقاومت سرد بسیار پایین تر است (حدوداً ۹٫۵ اهم ).از آنجا که لامپ های رشته ایی بارهای مقاومتی هستند،دیمر های ترایاکی ساده می توانند به راحتی به عنوان مدار  کنترل روشنایی آنها مورد استفاده قرار گیرند.اتصالات الکتریکی ممکن است نشان “T” داشته باشند که نشان می دهد آنها به منظور استفاده در مدارات کنترلی با جریان هجومی بالای لامپ های تنگستن طراحی شده اند.برای لامپ های ۱۲۰ ولت ۱۰۰ وات عمومی ، جریان در حدود ۰٫۱۰ ثانیه ثابت می شود،و لامپ پس از حدوداً ۰٫۱۳ ثانیه به ۹۰% روشنایی کامل خود دست می یابد.

توان :

مقایسه بازده با توان (لامپ های ۱۲۰ ولت)

توان (وات)

خروجی (لومان)

بازده (lm/W)

۵

۲۵

۵

۱۵

۱۱۰

۳/۷

۲۵

۲۰۰

۰/۸

۳۵

۳۵۰

۳/۱۰

۴۰

۵۰۰

۵/۱۲

۵۰

۷۰۰

۵/۱۳

۵۵

۸۰۰

۲/۱۴

۶۰

۸۵۰

۵/۱۴

۶۵

۱۰۰۰

۰/۱۵

۷۰

۱۱۰۰

۷/۱۵

۷۵

۱۲۰۰

۰/۱۶

۹۰

۱۴۵۰

۱/۱۶

۹۵

۱۶۰۰

۸/۱۶

۱۰۰

۱۷۰۰

۰/۱۷

۱۳۵

۲۳۵۰

۴/۱۷

۱۵۰

۲۸۵۰

۰/۱۹

۲۰۰

۳۹۰۰

۵/۱۹

۳۰۰

۶۲۰۰

۷/۲۰

لامپ های رشته ای اکثراً بنا بر توان الکتریکی مصرفی خود به فروش می رسند.این توان با وات اندازه گیری  می شود و اساساً به مقاومت رشته وابسته است،که آن نیز به طول رشته،ضخامت و جنس آن بستگی دارد.برای دو حباب با ولتاژ یکسان ، نوع ، رنگ و شفافیت ، لامپی که توان بیشتری می گیرد نور بیشتری هم می دهد.
جدول مقدار نوعی تقریبی را بر حسب لمان برای لامپ های رشته ای استاندارد با توان های متفاوت نشان می دهد.دقت کنید که مقدار لومان برای حباب های “سفید نرم” عموماً کمی از لامپ های استاندارد با توان مشابه کمتر است،چون حباب های شفاف اکثراً کمی نور روشنتری از خود نسبت به لامپ های عادی با توان مشابه ساطع می کنند.

مقایسه هزینه برق مصرفی:

کیلووات ساعت،واحد معمول انرژی الکتریکی خریداری شده است. قیمت الکتریسیته در ایالات متحده عموماً بین ۰٫۰۶ تا ۰٫۱۸ دلار به ازای هر کیلووات ساعت متغیر است ،اما در بعضی نقاط خاص مانند هاوایی ممکن است تا ۰٫۲۳ دلار به ازای هر کیلووات ساعت برسد.
مانند سایر وسایل الکتریکی،هزینه کار ساعتی می تواند با ضزب کردن توان ورودی در هزینه به ازای هر کیلووات ساعت  و تقسیم آن بر ۱۰۰۰ بدست آید.مثلاً یک لامپ ۱۰۰ وات با هزینه ۱۰ سنت برای هر کیلووات ساعت ۱=۱۰۰۰/۱۲*۱۰۰ سنت برای هر ساعت کار خواهد بود.
هدف هر سیستم نورپردازی روشنایی است (لومان)،نه توان.برای مقایسه هزینه کارکرد لامپ های رشته ای با منابع نوری دیگر ،محاسبه باید مقدار نور تولید شده با هر لامپ را هم در بر بگیرد.برای سیستم های نوردهی صنعتی و تجاری ،مقایسه باید شامل مقدار نور مورد نیاز ، بازده تجهیزات نوردهی،هزینه هر لامپ ، هزینه کارگری که لامپ را جایگزین می کند،ضریب استهلاک لامپ در زمان کارکرد آن (نور آن بعد از گذشت زمان)،تأثیر گرمایی لامپ و سیستم های تهویه مطبوع ، و همچنین مصرف انرژی را هم در نظر گرفت.
هزینه نهایی نوردهی همچنین شامل اتلاف نوری نگهدارنده های لامپ نیز می شود.سطوح منعکس کننده داخلی و طراحی پایه لامپ می تواند مقدار نور قابل رویت را بهبود دهد.از آنجا که دید انسان خود را با نورهای بسیار متفاوتی تطبیق می دهد، ۱۰تا ۲۰% کاهش در نور هنوز می تواند نور دهی قابل قبولی باشد،مخصوصاً وقتی تغییراتی مانند تمیز کردن تجهیزات نوردهی و بهبود پایه های لامپ اعمال شوند.

مشخصات فیزیکی :

شرایط ، اندازه و شکل حباب ها :

  • لامپ عمومی :

نور در تمام جهات ساطع می شود.در دو نوع شفاف و مات ساخته می شود. انواع : عمومی (A) ، حبابی (G) ، و دکوراتیو (D) (شعله ای،پخش و اشکال دیگر)

  • توان بالای عمومی (PS)

لامپ های بالاتر از ۲۰۰ وات

  • بازتابنده (R )

یک بازتابنده نور در درون لامپ پوشش داده شده تا نور را به سمت روبرو جهت دهی کند.مدل های با نور پخش  (FL ) نور را پراکنده می کنند.نوع نقطه ای (SP) نور را متمرکز می کند. نوع بازتابنده (R ) تقریباً دو برابر شدت پرتابه نور بیشتری (فوت-کاندل) نسبت به نوع عمومی (A ) با همان وات دارد.

  • بازتابنده سهموی با پوشش آلومینیوم (PAR )

حباب های PAR نور را با دقت بیشتری تحت کنترل داند.آنها حدودا ۴ برابر شدت نور بیشتری نسبت به نوع A دارند ،و برای نور خطی و بازگشتی مورد استفاده قرار می گیرند.نوع مقاوم در برابر هوا  برای استفاده نورهای نقطه ای و نور پخش در فضای آزاد موجود است.حباب ۱۲۰های ولت ۱۶،۲۰،۳۰ و ۳۸  : در انواع نقطه ای و نور باریک گسترش می یافتند.مانند بقیه لامپ ها ،شماره بالا نشان دهنده قطر لامپ بر حسب یک هشتم اینچ است.Par ۱۶ برابر دو اینچ است ، ۲۰ برابر با قطر ۲٫۵ اینچ است ، ۳۰ برابر ۳٫۷۵ ایننچ است و ۳۸ برابر ۴٫۷۵ اینچ است.

  • بازتابنده پیچیده
  • HIR

“HIR ” لامپی است که پوششی مخصوصی دارد که نور مادون قرمز را به سوی رشته بازمیتابد،گرمای کمتری نشت می کند ،بنابر این رشته داغ تر می شود و بازده بالاتر می رود.

حباب شیشه ای لامپ التهابی (رشته ای)

حباب شیشه ای لامپ التهابی (رشته ای)

حباب شیشه ای لامپ التهابی (رشته ای)

حباب شیشه ای لامپ التهابی (رشته ای)

اتصالات استاندارد:

 حباب لامپ با پایه پیچی  E26 ادیسون            کلاهک دو پایه اتصال میخی (حباب نشان داده  در اصل CFLاست)

بعضی از لامپ های خانگی و صنعتی پایه های فلزی دارند که با سوکت های استاندارد مطابقت دارند.ژنرال الکتریک در ۱۹۰۹ سایز استانداردی برای لامپ های رشته ای تنگستن تحت مارک مزدا معرفی کرد.این استاندارد در ایالات متحده به سرعت مقبول افتاد و نام مزدا تحت پروانه ای در سال ۱۹۴۵ توسط سازنده ها مورد استفاده قرار گرفت.

پایه پیچی:

در هر طراحی،E نشانه ادیسون است،کسی که سرپیچ لامپ را ساخت ، و شماره نشانگر قطر برحسب میلیمتر است. ( حتی در آمریکای شمالی هم که طراحی برای حباب شیشه ای بر حسب یک هشتم اینچ هست هم صادق است.).چهار نوع سایز رایج برای اندازه سرپیچ های استفاده شونده در سرپیچ های مخصوص ولتاژ شبکه رایج است:

  • شمعی :E12 در آمریکای شمالی ، E11 و E10 در اروپا.
  • میانی :E17 در آمریکای شمالی ، E14 در اروپا.
  • استاندارد یا متوسط : E26 (MES) در آمرکای شمالی ،E27 (ES) در اروپا.
  • مغول :E39 در آمریکای شمالی ،E40 (GoliathES) در اروپا

بقیه سایز های سرپیچ عبارت است از :

  • متوسط بزرگتر (E29) ، بزرگتر از سوکت لامپ های رایج ، برای جلوگیری دزدیده شدن حباب در محل های عمومی.
  • سایز مینیاتوری (E5) که اکثراً برای کاربرد های ولتاژ پایین مثل باتری ها مورد استفاده قرار می گیرد.

سایز بزرگ E39 هم اکنون در لامپ های خیابانی بزرگ و لامپ های وات بالا (مانند سه شماره ۱۰۰/۲۰۰/۳۰۰) و بسیاری از لامپ های نورانی تخلیه الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد.حباب های ۱۲ ولت سرپیچ متوسط ادیسون (MES) برای کاروان ها تولید می شوند.لامپ های فضای باز جشن ها و همچنین لامپ های چراغ های مطالعه و فرهای مایکروویو از سرپیچ میانی استفاده می کنند.پیشتر لامپ های خروج اضطراری نیز از پایه میانی استفاده می کردند (اما هم اکنون طبق قوانین کانادا و ایالات متحده لامپ های پربازده تری باید مورد استفاده قرار گیرند.).از سرپیچ متوسط نباید بیشتر از ۲۵ آمپر بگذرد.این قضیه محدوده لامپ های ولتاژ پایین کاربردی را کم می کند.(۵۵۰۰ وات در شبکه  ۲۲۰  ولت.).

پایه های میخی (بایونت) :

حباب های پایه میخی (فشار و چرخش) که در پایه هایی با سوکت های با صفحه های فنری مورد استفاده قرار می گیرند، در سایزهای مشابهی تولید می شوند و در طرح های B ,BAیا ۱۲ ,BY تولید می شوند.این پایه ها در سرتاسر جهان به همراه لامپ های پایه گوه ای که دارای پایه نیمه پلاستیکی یا کاملاً شیشه ای هستند برای لامپ های اتومبیل ۱۲ ولت رایج اند.در این حالت اتصالات دور قسمت خارجی جباب می پیچند که برخلاف اتصالات سوکت تحت فشار قرار می گیرند.حباب های لامپ های کوچک جشن ها از پایه های گوه ای پلاستیکی استفاده می کنند.BC یا B22 یا B22d یا پایه های میخی دو اتصاله در استرالیا ، هند ،ایرلند و نیوزیلند و ایالات متحده برای بیشتر لامپ های ۲۴۰-۲۲۰ ولت مورد استفاده قرار می گیرند.بایونت های کوچک در آمریکای شمالی برای وسایلی مثل ماشین های دوخت و جاروبرقی ها مورد استفاده قرار می گیرند.

پایه های سنجاقی:

پایه سنجاقی (پینی) ، دو اتصال در قسمت زیرین حباب دارد.برای آنها طرح های G یا GY تعیین شده است ، همراه با عددی که فاصله مرکز تا مرکز هر پین را به میلیمتر نشان می دهد.مثلاً یک پایه پینی ۴ میلیمتری به صورت G4 (یا GY4 ) نشان داده می شود.بعضی از سایزهای رایج  G4, G6.35,G8,GY8.6,G9 و GY9.5 هستند.وجود دومین حرف (یا نبودن آن) قطر پین را نشان می دهد.بعضی از لامپ های نقطه ای یا پهن پین هایی دارند که نوک پهن تری دارند.تا در سوکت با یک چرخش قفل شوند.لامپ های دیگر به شکل استوانه باریک ساخته می شوند ، با دندانه یا تیغه هایی در هر طرف.

پایه لامپ های مخصوص:

برای بعضی از پروژکتورها و وسایل نوردهی صحنه پایه های خاصی مورد استفاده مورد استفاده قرار می گیرند.لامپ های پروژکتور دربعضی موارد ممکن است از ولتاژهای معمول استفاده نکنند (مانند ۸۲)،ممکن است برای بعضی از محیط های خرید و فروش یا برای بهتر ساختن نور خروجی در بعضی از سیستم های نوری نیاز به انها باشد.
لامپ های طراحی شده برای سیستم های نوری (مانند پروژکتورهای فیلم،نور میکروسکوپ ها،یا تجهیزات نوری تئاتر) پایه هایی با خاصیت هم ترازی دارند تا رشته  دقیقاً در میان سیستم نوری قرار بگیرد.لامپ سرپیچ دار ممکن است جهتی تصادفی به هنگام نصب لامپ در سوکت به خود بگیرد.
لامپهای استوانه ای مانند R7S-75 لامپهای هالوژنی تیوبی،در این حالت سوکتی به ضخامت ۷ میلیمتر با استوانه ای به طول ۷۵ میلیمتر دارد.

ولتاژ،نور و طول عمر:

لامپ های رشته ای نسبت به تغییرات ولتاژ تغذیه خود بسیار حساس اند.این مشخصات بسیار دقیق اند و از لحاظ اقتصادی مهم هستند.
برای ولتاژ تغذیه V ،

  • نور خروجی تقریباً با V به توان ۳٫۴ متناسب است.
  • مصرف توان حدوداً با V به توان ۱٫۶ متناسب است.
  • عمر لامپ حدوداً با V به توان ۱۶ نسبت عکس دارد.
  • گرمای رنگی حدوداً با V به اوان ۰٫۴۲ منناسب است.

یعنی ۵% کاهش ولتاژ کاری عمر لامپ را در ازای ۲۰% کاهش نور بیش از دو برابر می کند .این معامله بسیار قابل قبولی برای لامپی است که در مکان های دور افتاده (مثلاً لامپ های ترافیکی یا تجهیزاتی که از سقف های بلند آویزان هستند) قرار دارد.این لامپ هایی که “پر عمر” نامیده می شوند لامپ هایی هستند که از این رابطه ساده استفاده می کنند.از آنجا که ارزش توان الکتریکی مصرفی بسیار بیشتر از قیمت لامپ است،لامپ های عمومی برای روشنایی تاکید بیشتری بر بازده نوری دارند تا عمر کاری.هدف کاهش قیمت نور است،نه کاهش قیمت لامپ ها.
روابط بالا فقط برای تغییرات ناچیزی حول مقادیر نامی صادق هستند،اما نشان می دهند که لامپ هایی که در ولتاژهای بسیار پایین تر از ولتاژ نامی خود کار میکنند می توانند صدها برابر عمر نامی خود عمر کنند، در حالی که نور بسیار کمتری هم تولید می کنند.لامپ صدساله حباب لامپی است که به عنوان لامپی که یکسره از ۱۹۰۱ نوردهی می کرده در کتاب رکوردهای گینس ثبت شده است.در حالی که حباب حدوداً ۴ وات توان دریافت می کرده.قضیه مشابهی درباره لامپ ۴۰ واتی که در تگزاس از۲۱ سپتامبر سال ۱۹۰۸ روشن بوده صدق می کند.این لامپ یک بار در اپرایی قرار گرفت که جشن بزرگی تحت نور آن برگزار شد، اما هم اکنون در محوطه موزه قرار دارد.
در لامپ های با نور پخش که  برای نور عکاسی مورد استفاده قرار می گیرند،رابطه تعادل به سمت دیگری سوق پیدا می کند.در مقایسه با لامپ های عادی برای یک توان مشابه ، این لامپ ها نور بسیار بیشتری تولید می کنند و (مهم تر این که) نوری با گرمای نوری بیشتر در ازای عمر کمتر لامپ (که ممکن است به اندازه ۲ ساعت برای یک لامپ P1 باشد.) تولید می کند. ماکزیمم حرارت نور وقتی است که رشته فلز داخل حباب در نقطه جوش خود کار کند.تنگستن فلزی است که بیشترین نقطه جوش را داراست.مثلاً حبابی با عمر نوردهی ۵۰ ساعت ، برای کار در دمای حدوداً ۵۰ درجخ سانتیگراد زیر نقطه جوش خود طراحی شده.این نوع لامپ ممکن است به ۲۲ لومان بر وات در مقایسه با ۱۷٫۵ برای یک لامپ عمومی با ۷۵۰ ساعت کار دست یابد.
لامپ های طراحی شده برای ولتاژ های متفاوت بازده های نوری منفاوتی هم دارند.مثلاً یک لامپ ۱۰۰ وات ۱۲۰ ولت حدوداً ۱۷٫۱ لومان بر وات تولید خواهد کرد.لامپی با طول عمر نامی مشابه با ولتاژ کاری ۲۳۰ ولت فقط حدود ۱۲٫۸ لومان بر وات تولید خواهد کرد.،و لامپی مشابه برای ۳۰ ولت (نوردهی قطار) ۱۹٫۸ لومان بر وات تولید خواهد کرد.
لامپ های از لحاظ تعداد سیم های محافظ برای رشته تنگستن هم متفاوت اند.هر رشته تنگستن اضافی رشته را از لحاظ مکانیکی محکم تر می کند،اما حرارت رشته را از ان دور می کند، که باعث ایجاد رابطه تعادل دیگری بین عمر و بازده می شود.بسیاری از لامپ های نوین عمومی از سیم محافظ دیگری استفاده نمی کنند، اما لامپ های ساخته شده برای “خدمات سیار” اغلب چند سیم اضافه با لامپ های مخصوص “خدمات ارتعاشی” ممکن است تا ۵ رشته اضافی داشته باشند.لامپ های طراحی شده برای ولتاژهای پایین (مانند ۱۲ ولت) اکثراً رشته هایی بسیار ضخیم تر دارند که نیاز به سیم های حمایت کنند اضافی ندارند.ولتاژهای بسیار پایین کم بازده هستند زیرا سیم های هدایت کننده جریان حرارت بیشتری از رشته دور خواهند کرد ، به همین خاطر مینیمم ولتاژ کاری به ۱٫۵ ولت محدود می شود.رشته های بسیار طویل برای ولتاژهای بالا شکننده اند،و پایه های لامپ سخت تر عایق بندی می شوند،پس لامپ های روشنایی با ولتاژنامی بیشتر از ۳۰۰ ولت ساخته نمی شوند.بعضی از المنت های حرارت غیرمستقیم برای ولتاژ های بالاتر ساخته می شوند،اما از حباب هایی تیوبی با ترمینال های بسیار دور استفاده می کنند.

اثر نور و بازده:

رشته لامپ التهابی

رشته لامپ التهابی

حدوداً ۹۰% توان مصرف شده توسط حباب  لامپ رشته ای به جای نور قابل رویت به صورت گرما ساطع میگردد.
اثر نوری نسبت نور قابل رویت (واقع در طول موج مرئی) است به توان وارده به لامپ که با لومان بر وات (lm/W) محاسبه می شود.حداکثر اثر نوری ممکن lm/W ۶۸۳ برای لامپ سبز تک رنگ با طول موج ۵۵۵ نانومتر حداکثر حساسیت چشم انسان است. برای نور سفید حداکثر اثر نوری۲۴۰ لومان بر وات است.
بازده نوری نسبت اثر نور بر ماکزیمم مقدار ممکن است که به صورت عددی بین ۰ و ۱ یا درصد بیان  می شود.در هر حال بازده نور برای هر دو مقدار استفاده می شود.دو رابطه مربوط دیگر اثر نور کلی و بازده نور کلی هستند که کل نور خروجی تقسیم بر کل توان ورودی هستند. این کار باعث می شود که راه های مختلفی که ممکن است باعث اتلاف انرژی شوند در نظر گرفته شوند ،پس این مقادیر هرگز از بازده و اثر نوری استاندارد بزرگتر نخواهند شد.اصطلاح “بازده نوری” اغلب به خوبی مورد استفاده قرار نمی گیرد،و در عمل ممکن است به هر یک از این ۴ رابطه اطلاق گردد.
جدول پایین مقادیر کلی اثر نور و بازده نوری را برای چند نوع از لامپ های التهابی و چند منبع نور ایده آل نشان می دهد.

نوع

بازده کلی نوری

اثر کلی نوری

التهابی ۴۰ وات تنگستن

%۱٫۹

۱۲٫۶

التهابی ۶۰ وات تنگستن

%۲٫۱

۱۴٫۵

التهابی ۱۰۰ وات تنگستن

%۲٫۶

۱۷٫۵

هالوژن شیشه ای

%۲٫۳

۱۶

هالوژن کوآرتز

%۳٫۵

۲۴

التهابی با دمای بالا

%۵٫۱

۳۵

پرتوافشان جسم سیاه ۴۰۰۰K ایده آل

%۷٫۰

۴۷٫۵

پرتوافشان جسم سیاه ۷۰۰۰K ایده آل

%۱۴

۹۵

منبع نور سفید ایده آل

%۳۵٫۵

۲۴۲٫۵

منبع نور ایده آل تک رنگ ۵۵۵ نانومتر سبز

%۱۰۰

۶۸۳

یک لامپ ۱۰۰ وات ۱۲۰ ولت ۱۷٫۵ لومان بر وات تولید می کند،که در مقایشه با نور سفید ایده آل در تئوری که ۲۴۲٫۵ لومان بر وات تولید می کند.متاسفانه ،تا زمانی که رشته تنگستن به حالت جامد است( دمایی زیر ۳۶۸۳ درجه کلوین ) بیشتر نور مادون قرمز از خود ساطع می کند.دونالد ال.کلیپستین در این باره اینگونه توضیح می دهد : “یک  ماده نورافشان ایده آل در دمای ۶۳۰۰ درجه سانتیگراد (۶۶۰۰ کلوین) نور مرئی پربازدهی تولید می کند.حتی در این دما هم اکثر نور تولیدی مادون قرمز یا ماوراء بنفش است،و بازده نوری تئوری ۹۵ لومان بر وات است”. هیچ ماده شناخته شده ای نمی تواند در این دمای ایده آل که گرم تر از دمای سطح خورشید است مورد استفاده قرار گیرد.طیف نوری ساطع شده از یک منبع نوری جسم سیاه با مشخصات حساسیت چشم انسان مطابقت ندارد.یک مقدار حداکثر برای بازده نوری یک لامپ التهابی حدود ۵۲ لومان بر وات یا مقدار نظری نور ساطع شده از تنگستن در نقطه جوش آن است.برای یک مقدار یکسان نور،یک لامپ التهابی دمای بیشتری از خود نسبت به یک لامپ فلورسنت از خود ساطع می کند (و توان بیشتری مصرف می کند). گرمای خروجی لامپ التهابی بار دستگاه های تهویه مطبوع را در تابستان بیشتر می کنند،اما در هوای سرد این گرما می تواند در سیستم گرمایسی ساختمان در نظر گرفته شود.
لامپ های التهابی هالوژن اثر بیشتری دارند که اجازه می دهد یک لامپ هالوژن ۶۰ وات حدوداً اندازه یک لامپ ۱۰۰ وات غیر هالوژن نور تولید می کند.همچنین لامپ های هالوژن کم توان تری می توان ساخت که نور مشابهی با لامپ ۶۰ وات غیر هالوژنی تولید کنند اما با عمری بیشتر.
جایگزین های استانداردی که می توانند به جای لامپ التهابی استفاده شوند عبارت اند از:

  • لامپ های فلورسنت و فلورسنت فشرده
  • لامپ های تخلیه الکتریکی پرنور
  • لامپ های LED

هیچ کدام از این لامپ ها بر پایه التهاب تولید نور نمی کنند.این لامپ ها با انتقال الکترون از یک مدار انرژی به مدار بالاتر نور تولید میکنند.این مکانیزم خطوط طیفی ناپیوسته تولید می کند پس وابسته به دنباله وسیع طول موجهای نامرئی مادون قرمز ساطع شونده از التهاب  که انرژی ناکارآمدی برای نورپردازی است نیستند .با انتخاب دقیق مدار انتقال الکترون ،می توان از طول موج لامپ التهابی تقلید کرد یا نوری سفید با دمای رنگ دلخواه تولید کرد.

قوانین و مقررات منع استفاده:

به دلیل مصرف بیشتر لامپ های التهابی نسبت به جایگزین های پربازده تر مانند لامپ های فلورسنت فشرده و لامپ های LED ،بعضی کشورها قوانین و مقرراتی تصویب کردند که استفاده از لامپ های التهابی را کمتر کنند.برزیل و ونروئلا در سال ۲۰۰۵ شروع به از رده خارج کردن این لامپ ها کردند،وبعضی کشورها برنامه ای زمان بندی برای این کار دارند : ابرلند در ۲۰۰۹ ، استرالیا در ۲۰۱۰ ، کانادا در ۲۰۱۲  و ایالات متحده بین ۲۰۱۲ تا ۲۰۱۴٫اکثر این قوانین جلوی استفاده از این لامپ ها را نمی گیرند بلکه جلوی فروش آنها را می گیرند.

تلاش برای بهبود بازده:

تلاش های زیادی در سال های  بدلیل قوانین بازدارنده مصرف این لامپ های برای بهبود بازده لامپ های کم مصرف انجام شده.بخش مصرف کننده های نور جنرال الکتریک اعلام کردند که بر روی لامپ هایی با نام”لامپ های التهابی پربازده” (HEI) کار می کنند که انتظار می رود ۴ برابر لامپ های التهابی حاضر بازده داشته باشند و هدف ابتدائی آن ها تولید نور ۳۰ لومان بر وات یا با دو برابر بازده است.

در سال ۲۰۰۶ ،دیوید کانینگهام که ابداعات زیادی در زمینه نورپردازی سرگرم کننده دارد،مقاله در مورد لامپی با بازتابنده مادون قرمز در ایلات متحده ثبت کرد.
دانشکده انرژی ‘Sandia National Laboratories’ در آمریکا در حال ارائه لامپی رشته ای با بازده ۶۰% به جای ۵% هستند.

ترجمه شده از ویکی پدیای انگلیسی