ايجاد نور در اثر حرارت

اصلي ترين و بزرگترين منبع نوري كه تاكنون شناخته شده است خورشيد است. نوري كه از خورشيد منتشرشده و به زمين مي رسد در اثر حرارت ناشي از فعل و انفعال شيميايي است، لامپ هاي رشته اي و لامپ هاي هالوژن نيز بر همين اساس نور توليد مي كنند، در اين لامپ ها در اثر عبور جريان الكتريكي رشته فيلامان تنگستن گداخته شده و در اثر حرارت ايجاد شده ملتهب ميگردد و نور راساطع مي كند.

 

ايجاد نور در اثر تخليه الكتريكي در گاز

در اطراف هسته هر اتمي، الكترون ها در ترازهاي معيني در حال گردش هستند. چنانچه به هر دليلي به اين الكترون ها انرژي داده شود) نظير گرما يا اختلاف پتانسيل الكتريكي)، الكترون ها از تراز اصلي خود خارج شده و به تراز با سطح انرژي بالاتر مي روند، جال چنانچه منبع انرژي برداشته شود، اين الكترون ها دوباره به مدار اصلي خود باز مي گردند و د راين بازگشت انرژي دريافت شده در مرحله قبل را به صورت نور آزاد مي كنند، به اين ترتيب تخليه الكتريكي در گاز مي تواند باعث توليد نور شود.

 

ايجاد نور در اثر تشعشع كريستال ها

عبور جريان الكتريكي در نيمه هادي ها خود به خود باعث تحريك الكترون ها و رفتن انها به تراز بالاتر و درنهايت انتشار مي شود.

  انواع لامپ ها

1. Incandescent Lamp لامپ هاي رشته اي

2. Discharge Lamp    لامپ هاي تخليه در گاز

  

تاریخچه :لامپ های هالوژن

اولین لامپ‌ها از این دست در سال 1959 به وسیله شرکت جنرال الکتریک (GE) روانه بازار شد. در این لامپ‌ها از ید استفاده می‌شد و آنها را کوارتز-ید (Quartz Iodine) می‌نامیدند. خیلی زود برم نیز به عنوان عنصری مناسب و با مزیت برای این کار شناخته شد. در آن زمان از این لامپ‌ها در کاربردهای خاص و برای روشنایی استادیوها، پروژکتورها و لامپ‌های خودرو استفاده می‌شد. بعدها در اوایل دهه 1970 حباب‌های خاصی نیز برای این لامپ‌ها ایجاد شد که آلومینوسیلیکا نام داشت. امروزه بالا رفتن تکنولوژی ساخت این لامپ‌ها موجب پایین آمدن قیمت این لامپ‌ها و افزایش بهره‌وری آنها شده و امکان استفاده از این نوع لامپ‌ها در کاربردهای مختلفی ایجاد شده است

. عملکرد

در این لامپ‌ها وظیفه هالوژن ایجاد یک چرخه شیمیایی است که در ان تنگستن بخار شده در اثر حرارت از روی سطح رشته دوباره بر روی آن ته‌نشین شود. از آنجا که در لامپ‌های التهابی معمولی تنگستن بخار شده، بر روی حباب لامپ ته‌نشین می‌شود ته‌نشین نشدن تنگستن بر روی حباب در لامپ‌های هالوژن موجب تمیز ماندن حباب و ثابت ماندن نور لامپ در طول امر این لامپ‌ها می‌شود. عملکرد هالوژن در در لامپ به این صورت است که هالوژن در قسمت‌های کم دماتر حباب با بخار تنگستن ترکیب می‌شود. این ترکیب با رسیدن با نقاط بسیار داغ لامپ یعنی روی رشته جداشده و دوباره به صورت هالوژن و تنگستن در می‌آید و به این ترتیب هالوژن تنگستن بخار شده را دوباره به رشته بازمی‌گرداند. برای آنکه هالوژن و بخار تنگستن با هم ترکیب شیمیایی شوند دمای داخلی حباب لامپ باید از لامپ‌های معمولی بیشتر باشد. برای جلوگیری از آسیب دیدن حباب در این دما حباب این لامپ‌ها باید از کوارتز یا انواع دیگر شیشه‌ها با دمای ذوب بالا (مانند آلومینوسیلیکا) ساخته شود. از آنجایی که کوارتز از مقاومت خوبی در مقابل فشار برخوردار است استفاده از این ماده این امکان را فراهم می‌آورد تا فشار گاز داخل حباب افزایش یابد و افزایش فشار گازهای داخل حباب باعث کاهش تبخیر تنگستن از روی رشته و افزایش عمر لامپ می‌شود. به هر حال در این لامپ‌ها تنگستن بخار شده معمولاً بر روی محل اولیه خود ته‌نشین نمی‌شود و در نهایت رشته در قسمت‌هایی که بیشتر گرم می‌شوند نازک شده و قطع می‌شود.

 

 

 ملاحظات ایمنی

از انجایی که لامپ‌های هالوژن در دمایی بیشتر از دمای لامپ‌های معمولی کار می‌کنند امکان ایجاد مخاطرات به ویژه آتش‌سوزی به وسیله این لامپ نیز از لامپ‌های معمولی بیشتر است. از طرف دیگر حباب این لامپ‌ها به علت نزدیک بودن به رشته یا فیلامان دارای حرارت بالاتری است. از این جهت استفاده از محافظ‌ها و پوشش‌های مناسب برای این لامپ‌ها به ویژه در توان‌های بالاتر از 1 یا 2 کیلووات ضروری است. استفاده از این گونه لامپ‌ها در نزدیکی پارچه یا دیگر مواد قابل اشتعال می‌تواند خطراتی را به دنبال داشته باشد.افزون بر این امکان ایجاد آفتاب سوختی بر روی پوست پس از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نور این نوع لامپ‌ها به علت تششعات ماورای بنفش نیز وجود دارد. برای کاهش دادن تششعات ماورای بنفش و جلوگیری از برخورد اجسام خارجی با حباب لامپ این لامپ‌ها معمولاً دارای یک شیشه خارجی جذب‌کننده ماورای بنفش هستند.

لامپ هاي تنگستن - هالوژن

لامپ هالوژن (( Halogen Lamp از انواع لامپ هاي روشنايي محسوب مي شود.لامپ هاي معمولي و متداول از يك فيلامان تنگستنتعبيه شده در داخل و يك محفظه شيشه اي ‌(حباب )كه خالي از هر گونه گاز و يا پر شده با يكي از گازهاي بي اثر و يا مخلوطي از گازها مانند نيتروژن آرگون و كريپتون مي باشد تشكيل يافته است.هنگامي كه انرژي

آن ايجاد مي كند كه اين فرايند سياه شدن تا زماني كه لامپ را از حيز انتفاع خارج گرداند ادامه مي يابد. برا ي حل اين مشكل و ايجاد يك سري مزيت هاي ديگر لامپ هاي هالوژن با اندكي تغيير در ساختار معمولي توليد گرديد.در اين نوع لامپ ها برا ي ساخت حباب از كوارتز مذاب استفاده مي شود و داخل آن با همان گازهاي بي اثر كه در لامپ هاي معمولي به كار مي رود پر مي گردد با اين تفاوت كه با مقدار كمي گاز هالوژن كه معمولا كم تر از يك درصد ماده هالوژنه برم مي باشد تركيب مي شود . اين ماده هالوژنه كه معمولا كم تر از يك درصد ماده هالوژنه با تنگستن وارد واكنش شده توليد تنگستن هاليد مي نمايد كه در هنگام برخورد با فيلامان به علت حرارت فوق العاده زياد فيلامان باعث تجزيه هاليد شده و بار ديگر تنگستن ازاد مي گردد واين فرايند كه به سيكل تنگستن-هالوژن مرسوم است باعث ايجاد نور و روشنايي در اين نوع لامپ ها مي گردد.

براي عملكرد مناسب و منظم اين سيكل بايد سطح حباب خيلي داغ گردد يعني بايد همواره حرارتي بالاي 250 درجه سانتيگراد داشته باشد زيرا كمبود حرارت باعث عدم امكان پذيري تبخير هالوژن و يا كمبود هالوژن تبخير شده براي تركيب با تنگستن مي گردد لذا براي اجتناب از ايجاد اين معضل لازم است كه حباب هاي اين نوع از لامپ ها  كوچك تر از لامپ هاي معمولي و از جنس كوارتز مذاب و يا يك شيشه با مقاومت حرارتي بالا مانند آلومينيسيليكات ساخته شود.اين كوچك شدن حباب نيز به نوبه خود باعث امكان پذيري افزايش ضخامت حباب و هم چنين تزريق گاز با فشار بيش تر از حد معمول مي گردد. به علاوه كوچك بودن اندازه حباب اين امكان را ايجاد مي نمايد كه در اغلب موارد بتوان از گازهاي ارزان تري مانند كريپتون يا زنون در مقايسه با گاز آرگون استفاده كرد كه به علت فرسايش كم تر ماده توسط آن گازها عمر لامپ نيز افزايش مي يابد.

 

حباب لامپ هاي هالوژن كه سفيدتر و شفاف تر از حباب لامپ هاي معمولي مي باشد انرژي كم تري را در مقايسه با آن ها مصرف مي نمايد(با توجه به مقدار وات مساوي) به علاوه عمر لامپ هاي هالوژن (4-2 هزار ساعت ) به مراتب بيش تر از عمر مفيدلامپ هاي معمولي (1500-750 ساعت ) بوده هر چند كه از قيمت بيش تري برخوردار مي باشد. بيش ترين لامپ هاي هالوژن توليدي در محدوده ي مصرف انرژي 2000-20 واتي توليد مي گردد كه البته نوع ولتاژ پايين آن در محدوده ي 15-4 وات توليد مي شود.

.

انواع

هالوژن خودرو

معمولا این لامپ‌های برای ولتاژ 12 ولت طراحی می‌شوند و لامپ‌های 6 یا 24 ولت نیز از این نوع برای کاربردهای دیگر ساخته می‌شود.

  • یک رشته‌ای (Single filament) در توان‌های 55 تا 100 وات
  • H1 رشته محوری (مدل قدیمی‌تر)
  • H2 رشته محوری
  • H3 رشته متقاطع، با کابل مقاوم در برابر حرارات
  • H4 دو رشته‌ای برای نور بالا, 55 تا 100 وات برای نورپایین و 60 تا 130 وات برای نوربالا
  • H7لامپ‌های نورافکن

. عوامل موثردر طول عمر لامپهای هالوژنی

این لامپها طوری طراحی شده اند که عمری طولانی داشته باشند، اما وجود متغیرهایی چون چربی دست (هنگام بستن لامپ)، چربیهای موجود در هوا و ذرات گرد و غبار، میتوانند عمر آنها را به طور قابل توجهی کاهش دهند.برای طولانی کردن عمر لامپ هالوژن، هنگام خارج کردن لامپ نو از بسته بندی و نصب آن از دستکش پلاستیکی یا کیسه فریزر استفاده کنید. از لمس آنها با دست خودداری کنید زیرا چربی دست، حتا به مقدار کم، عمر لامپ را کم میکند.
در ضمن این لامپها را به طور مرتب با یک گردگیر تمیز از جنس پر یا انواع مشابه آن، گردگیری نمایید. این کار را تنها در زمانی که لامپها خاموش و کاملا سرد هستند انجام دهید. به یاد داشته باشید که لامپ هالوژن روشن بسیار داغ میشود، قبل از لمس آن از سرد بودن آن مطمئن شوید.