منبع نور الکتریکی که بر اساس اصل پدیده رشته ای کار می کند، لامپ رشته ای نامیده می شود . به عبارت دیگر، به لامپی که به دلیل درخشش رشته ناشی از جریان الکتریکی از طریق آن کار می کند، لامپ رشته ای نامیده می شود .
لامپ های رشته ای چگونه کار می کنند؟
هنگامی که یک جسم داغ می شود، اتم های درون جسم از نظر حرارتی برانگیخته می شوند. اگر جسم ذوب نشود، الکترون های مدار بیرونی اتم ها به دلیل انرژی عرضه شده به سطح انرژی بالاتری می پرند. الکترون های این سطوح انرژی بالاتر پایدار نیستند، آنها دوباره به سطوح انرژی پایین تر سقوط می کنند. در حین سقوط از سطوح انرژی بالاتر به پایین تر، الکترون ها انرژی اضافی خود را به شکل فوتون آزاد می کنند. سپس این فوتون ها به شکل تابش الکترومغناطیسی از سطح جسم ساطع می شوند.
این تابش طول موج های متفاوتی خواهد داشت. بخشی از طول موج ها در محدوده طول موج مرئی و بخش قابل توجهی از طول موج ها در محدوده مادون قرمز قرار دارند. موج الکترومغناطیسی با طول موج در محدوده مادون قرمز انرژی گرمایی و موج الکترومغناطیسی با طول موج در محدوده مرئی انرژی نور است.
رشته ای به معنای تولید نور مرئی با گرم کردن یک جسم است. یک لامپ رشته ای در همان اصل کار می کند. ساده ترین شکل منبع مصنوعی نور با استفاده از الکتریسیته یک لامپ رشته ای است. در اینجا از جریان الکتریکی برای عبور از یک رشته نازک و ظریف برای تولید نور مرئی استفاده می کنیم. جریان دمای رشته را به حدی افزایش می دهد که نورانی می شود.
تاریخچه لامپ رشته ای:
به طور معمول تصور می شود که توماس ادیسون مخترع لامپ رشته ای بوده است، اما تاریخ واقعی اینگونه نبوده است. تعداد زیادی از دانشمندان بودند که قبل از ادیسون کار کردند و نمونه اولیه لامپ رشته ای را طراحی کردند. یکی از آنها فیزیکدان بریتانیایی جوزف ویلسون سوان بود. از سوابق، مشخص شده است که او اولین اختراع لامپ رشته ای را به دست آورده است. بعداً ادیسون و سوان برای تولید لامپ های رشته ای در مقیاس تجاری ادغام شدند.
ساخت لامپ رشته ای:
فیلامنت روی دو سیم سربی وصل شده است. یک سیم سرب به کنتاکت پایی وصل می شود و دیگری به پایه فلزی لامپ ختم می شود. هر دو سیم سربی از پشتیبان شیشه ای نصب شده در وسط پایین لامپ عبور می کنند. دو سیم نگهدارنده نیز که به تکیه گاه شیشه ای متصل شده اند، برای پشتیبانی از رشته در قسمت میانی آن استفاده می شود. تماس پا با مواد عایق از پایه فلزی جدا می شود. کل سیستم توسط یک لامپ شیشه ای رنگی یا با پوشش فسفار یا شفاف محصور شده است. لامپ شیشه ای ممکن است با گازهای بی اثر پر شود یا بسته به درجه بندی لامپ رشته ای در خلاء نگه داشته شود.
رشته لامپ های رشته ای با یک لامپ شیشه ای با شکل و اندازه مناسب به طور محکم تخلیه می شود. این لامپ شیشه ای برای جداسازی فیلامنت از هوای اطراف استفاده می شود تا از اکسید شدن فیلامنت جلوگیری کند و جریان معمول اطراف رشته را به حداقل برساند و از این رو دمای فیلامنت را بالا نگه دارد.
لامپ شیشه ای یا در خلاء نگه داشته می شود یا با گازهای بی اثر مانند آرگون با درصد کمی نیتروژن در فشار کم پر می شود. گازهای بی اثر برای به حداقل رساندن تبخیر فیلامنت در حین سرویس لامپ ها استفاده می شود. اما به دلیل جریان همرفتی گاز بی اثر در داخل لامپ، احتمال از دست دادن گرمای فیلامنت در حین کار بیشتر خواهد بود.
باز هم خلاء یک عایق عالی گرما است، اما تبخیر رشته را در حین کار سرعت می بخشد. در مورد لامپ های رشته ای پر از گاز، 85 درصد آرگون مخلوط با 15 درصد نیتروژن استفاده می شود. گاهی اوقات می توان از کریپتون برای کاهش تبخیر رشته استفاده کرد زیرا وزن مولکولی گاز کریپتون بسیار بالاتر است.
قسمت های مختلف یک لامپ رشته ای در زیر نشان داده شده است:
امروزه لامپ های رشته ای در توان های مختلف مانند 25، 40، 60، 75، 100 و 200 وات و غیره در دسترس هستند. لامپ ها اشکال مختلفی دارند، اما اساساً همه به شکل گرد هستند. عمدتاً از سه ماده برای تولید رشته لامپ های رشته ای استفاده می شود که عبارتند از کربن، تانتالیوم و تنگستن. قبلاً از کربن برای مواد رشته ای استفاده می شد، اما در حال حاضر از تنگستن بیشتر برای این منظور استفاده می شود.
پرکاربردترین ماده رشته ای که امروزه استفاده می شود تنگستن است زیرا کارایی درخشان بالایی دارد. هنگامی که در دمای 2000 درجه سانتیگراد کار می کند می تواند 18 لومن در هر وات بدهد . این کارایی در دمای 2500 درجه سانتیگراد می تواند تا 30 لومن در هر وات باشد . نقطه ذوب بالا یک معیار اصلی برای مواد فیلامنت است زیرا باید در آن کار کند. دمای بسیار بالا بدون اینکه تبخیر شود.
فناوری ساخت هر چه که باشد، هر نوع لامپ رشته ای دارای طول عمر تقریبی است. این به دلیل پدیده تبخیر فیلامنت است که می توان آن را به حداقل رساند اما نمی توان به طور کامل از آن اجتناب کرد.
به دلیل تبخیر فیلامنت، لامپ شیشه ای در طی یک دوره تیره می شود. به دلیل تبخیر فیلامنت، رشته نازکتر میشود که باعث میشود فیلامنت کارآمدی نور کمتری داشته باشد و در نهایت رشته شکسته میشود. از آنجایی که لامپ های رشته ای مستقیماً به خط منبع تغذیه متصل می شوند، نوسانات ولتاژ در خط، عملکرد لامپ را تحت تأثیر قرار می دهد.
در دسترس بودن لامپ های رشته ای در بازار :
لامپ ها در اشکال و اندازه های مختلف و جذاب در بازار موجود هستند. لامپ های PS30 گلابی شکل، لامپ T12 لوله ای با قطر 1.5 اینچ، لامپ R40 با پاکت لامپ بازتابنده با قطر 5 اینچ است. بر اساس در دسترس بودن وات، لامپ ها در بازار با 25، 40، 60، 75، 100، 150 و 200 وات و غیره رایج هستند. برای دریافت اطلاعات مهم در مورد لامپ رشته ای می توانیم جدول زیر را دنبال کنیم .
