وظیفه نور و انواع لامپ ها

در این مقاله قصد داریم بردازیم به وظیفه نور و انواع لامپ‌ها ، تاریخچه لامپ و چه عواملی بر رنگ نورها تاثیر میگذارد.

فهرست

• 1- تاریخچه لامپ
• 2- انواع لامپ
• 3- تعریف نور
• 4- طیف نوری
• 5- طول موج نور
• 6- رابطه رنگ و دما

تاریخچه لامپ

اولین لامپ در حدود 70000 سال قبل از میلاد اختراع‌شد.

یک سنگ توخالی، صدف یا دیگر شی طبیعی یافت‌شده با خزه یا مواد مشابه که با چربی حیوانی آغشته شده و مشتعل شده‌بود پر‌می‌شد.

انسان‌ها شروع به تقلید از اشکال طبیعی با ظروف سفالی دست ساز، آلاباستر و لامپ‌های فلزی کردند.

بعداً فیتیله هایی برای کنترل سرعت سوختن اضافه شدند.

در حدود قرن هفتم قبل از میلاد، یونانیان شروع به ساخت لامپ سفالی برای جایگزینی مشعل‌های دستی کردند.

کلمه لامپ از کلمه یونانی lampas به معنای مشعل گرفته‌شده‌است.

لامپ نفتی

در قرن هجدهم، مشعل مرکزی اختراع شد که یک پیشرفت عمده در طراحی لامپ بود.

منبع سوخت اکنون در فلز محصور‌شده بود و از یک لوله فلزی قابل تنظیم برای کنترل شدت سوختن و شدت نور استفاده‌میشد.

تقریباً در همان زمان، دودکش‌های شیشه‌ای کوچک به لامپ‌ها اضافه شدند تا هم از شعله محافظت کنند و هم جریان هوا را به شعله کنترل‌کنند.

آمی آرگند، شیمیدان سوئیسی، اولین بار در سال 1783 اصل استفاده از چراغ نفتی با فتیله دایره‌ای توخالی را که توسط یک دودکش شیشه‌ای احاطه شده‌بود، توسعه داد.

سوخت روشنایی

سوخت‌های اولیه روشنایی شامل روغن زیتون، موم زنبور عسل، روغن ماهی، روغن نهنگ، روغن کنجد، روغن آجیل و مواد مشابه بود.

این سوخت‌ها تا اواخر قرن 18 متداول ترین سوخت‌ها بودند.

با این حال، چینی‌های باستان گاز طبیعی را در پوست‌هایی که برای روشنایی استفاده می‌شد جمع آوری‌می‌کردند.

در سال 1859، حفاری برای نفت آغاز شد و لامپ نفت سفید (مشتقات نفتی) محبوبیت یافت که اولین بار در سال 1853 در آلمان معرفی‌ شد.

لامپ های زغال سنگ و گاز طبیعی نیز در حال گسترش بودند.

گاز زغال سنگ برای اولین بار در سال 1784 به عنوان سوخت روشنایی مورد استفاده‌قرار‌گرفت.

گاز چراغ 

در سال 1792، اولین‌استفاده تجاری از روشنایی گاز زمانی آغاز‌شد که ویلیام مرداک از گاز زغال سنگ برای روشنایی خانه خود در Redruth، Cornwall استفاده‌کرد.

مخترع آلمانی فریدریش وینزر (Winsor) اولین کسی بود که در سال 1804 حق اختراع روشنایی گاز زغال سنگ را ثبت‌کرد و یک “ترمولمپ” با استفاده‌از گاز تقطیر‌شده از چوب در سال 1799 ثبت اختراع‌شد.

دیوید ملویل اولین اختراع نور گازی ایالات متحده را در سال 1810 دریافت‌کرد.

در اوایل قرن نوزدهم، اکثر شهرها در ایالات متحده و اروپا دارای خیابان هایی بودند که دارای نور گاز بودند.

در دهه 1930 روشنایی گازی برای خیابان‌ها جای خود را به روشنایی کم فشار سدیم و جیوه ای پرفشار داد و توسعه روشنایی الکتریکی در اواخر قرن نوزدهم جایگزین روشنایی گازی در خانه‌ها‌شد.

لامپ های قوس الکتریکی

سر همفری دیوی انگلیسی اولین لامپ قوس الکتریکی کربنی را در سال 1801 اختراع‌کرد.

یک لامپ قوس کربنی با اتصال دو میله کربنی به منبع برق کار میکند.

در حالی که انتهای دیگر میله‌ها در فاصله مناسب قرار دارند، جریان الکتریکی از طریق یک “قوس” از کربن تبخیر کننده جریان می‌یابد و یک نور سفید شدید ایجاد‌می‌کند.

 

همه لامپ‌های قوس الکتریکی از جریان عبوری از انواع مختلف پلاسمای گاز استفاده‌می‌کنند.

A.E. Becquerel فرانسوی در مورد لامپ فلورسنت در سال 1857 نظریه پردازی‌کرد.

چراغ‌های کم فشار قوسی از لوله بزرگی از پلاسمای گاز کم فشار استفاده‌می‌کنند و شامل چراغ‌های فلورسنت و علائم نئون‌هستند.

اولین لامپ رشته‌ای الکتریکی

سر جوزف سوان از انگلستان و توماس ادیسون هر دو‌اولین لامپ‌های رشته‌ای الکتریکی را در دهه 1870 اختراع کردند.

لامپ‌های رشته‌‍‌ای به این ترتیب کار می‌کنند: جریان الکتریکی از طریق رشته‌ای که در داخل لامپ است جریان می‌یابد. فیلامنت در برابر الکتریسیته مقاومت دارد.

مقاومت باعث میشود که رشته به درجه حرارت بالا برسد.

سپس رشته گرم شده نور ساطع میکند.

همه لامپ‌‌‌‌‌های رشته‌ای با استفاده‌از یک رشته فیزیکی کار میکنند.

لامپ توماس A. ادیسون اولین‌لامپ رشته‌ای موفق تجاری شد (حدود 1879). ادیسون حق اختراع 223898 ایالات متحده را برای لامپ رشته‌ای خود در سال 1880 دریافت کرد.

امروزه لامپ‌های رشته‌ای هنوز در خانه‌های ما به طور منظم استفاده‌می‌شوند.

اکثر لوستر‌های سقفی از لامپ‌های رشته‌ای استفاده‌می‌کنند که نور گرم و ملایمی از خود ساطع‌می‌کنند.

این لامپ‌ها به اندازه لامپ‌های دیگر کارآمد نیستند، اما نور کافی را برای اکثر اتاق‌ها فراهم می‌کنند. لامپ ال‌ای‌دی در لوستر‌های سقفی نیز به طور فزاینده‌ای محبوب می شوند، زیرا عمر آنها بسیار بیشتر از لامپ رشته‌ای‌است و انرژی کمتری مصرف‌می‌کنند.

لامپ رشته‌ای چقدر عمر می کنند؟

معمولاً یک لامپ رشته‌ای بین 750 ساعت تا 2000 ساعت کار میکند، اما این تخمین‌ها در شرایط آزمایشگاهی عالی هستند و ممکن‌است طول عمر یک لامپ خانگی را منعکس نکنند. در شرایط عادی، رشته‌های داخل لامپ به سادگی فرسوده می شوند و لامپ دیگر کار نمی کند. عواملی که بر طول عمر لامپ رشته‌ای تأثیر منفی می‌گذارند عبارتند از گرما، قطع برق، نوسانات برق و تعداد دفعات روشن و خاموش شدن آن‌است. اما مهمترین عامل کیفیت فیلامنت‌است ، یک فیلامنت ارزان و نازک به اندازه یک لامپ رشته‌ای که رشته‌ای محکم تری دارد دوام نمی‌آورد.

لامپ

برخلاف تصور عمومی، توماس آلوا ادیسون اولین‌لامپ را “اختراع” نکرد، بلکه ایده ای 50 ساله را بهبود بخشید. برای مثال، دو مخترع که قبل از توماس ادیسون، لامپ رشته‌ای را به ثبت رساندند، هنری وودوارد و متیو ایوان بودند. با توجه به شورای ملی تحقیقات کانادا:

هنری وودوارد از تورنتو، که به همراه متیو ایوانز یک لامپ را در سال 1875 به ثبت رساندند. توماس ادیسون آمریکایی مبتکر، که روی همین ایده کار می‌کرد، حقوق ثبت اختراع آنها را خریداری کرد. سرمایه برای ادیسون مشکلی نبود: او از حمایت یک سندیکای منافع صنعتی با 50000 دلار برای سرمایه گذاری برخوردار بود – مبلغ قابل توجهی در آن زمان ادیسون با استفاده‌از جریان کمتر، یک رشته کوچک کربنیزه شده و یک خلاء بهبودیافته در داخل کره زمین، لامپ را در سال 1879 با موفقیت نشان‌داد و همانطور که می‌گویند بقیه آن تاریخ‌است.

کافی‌است بگوییم، لامپ‌ها در یک دوره زمانی تولید شدند.

اولین چراغ‌های خیابان

چارلز اف براش آمریکایی در سال 1879 چراغ خیابانی قوسی کربنی را اختراع کرد.

لامپ تخلیه گاز یا بخار

آمریکایی، پیتر کوپر هویت، لامپ بخار جیوه را در سال 1901 ثبت اختراع‌کرد.

این یک لامپ قوسی بود که از بخار جیوه محصور در یک لامپ شیشه‌ای استفاده‌می‌کرد.

لامپ بخار جیوه پیشگام لام فلورسنت بودند ، چراغ‌های قوسی فشار قوی از یک لامپ کوچک گاز پرفشار استفاده‌می‌کنند و شامل لامپ بخار جیوه، لامپ قوس سدیم فشار بالا و لامپ قوس متال هالید‌هستند.

علائم نئون

ژرژ کلود فرانسوی لامپ نئون را در سال 1911 اختراع کرد.

رشته‌های تنگستن جایگزین رشته‌های کربن‌می‌شوند

ایروینگ لانگمویر آمریکایی، یک لامپ تنگستن الکتریکی پر از گاز را در سال 1915 اختراع کرد.

این لامپ رشته‌ای بود که از تنگستن به جای کربن یا سایر فلزات به عنوان رشته در داخل لامپ استفاده‌می‌کرد و به استاندارد تبدیل شد.

لامپ‌های قبلی با رشته‌های کربنی هم ناکارآمد و هم شکننده بودند و به زودی پس از اختراعشان با لامپ‌های رشته‌ای تنگستن جایگزین شدند.

لامپ فلورسنت

فردریش مایر، هانس اسپانر و ادموند گرمر یک لامپ فلورسنت را در سال 1927 به ثبت رساندند.

یک تفاوت بین بخار جیوه و لامپ فلورسنت این‌است که لامپ های فلورسنت در داخل پوشانده شده‌اند تا کارایی را افزایش دهند.

در ابتدا، بریلیم به عنوان یک پوشش استفاده‌می‌شد، اما بریلیم بسیار سمی بود و با مواد شیمیایی فلورسنت ایمن جایگزین شد.

لامپ فلورسنت نیز معمولاً در حمام استفاده‌می‌شوند و نور روشن و یکنواختی را فراهم‌می‌کنند که برای آرایش یا اصلاح مناسب‌است.

این لامپ‌ها نسبت به لامپ‌های رشته‌ای کم مصرف‌تر هستند، اما اغلب رنگ مایل به آبی دارند که برخی افراد آن را ناخوشایند می‌دانند.

چراغ هالوژن

ثبت اختراع ایالات متحده 2883571 برای یک لامپ هالوژن تنگستن – یک نوع بهبود یافته از لامپ رشته‌ای – در سال 1959 به Elmer Fridrich و Emmett Wiley اعطا شد. یک لامپ نور هالوژن بهتر در سال 1960 توسط مهندس جنرال الکتریک فردریک موبی اختراع شد.

موبی حق اختراع 3243634 ایالات متحده را برای لامپ A هالوژن تنگستن خود دریافت کرد که می‌توانست در یک سوکت لامپ استاندارد قرار‌بگیرد.

در اوایل دهه 1970، مهندسان تحقیقاتی جنرال الکتریک راه‌های بهبود یافته‌ای را برای تولید لامپ‌های هالوژن تنگستن اختراع کردند.

در سال 1962، جنرال الکتریک یک لامپ قوسی به نام لامپ “Multi Vapor Metal Halide” را به ثبت رساند.

خودروی شما از لامپ‌های مختلف استفاده‌می‌کند، از چراغ های جلو گرفته تا چراغ های عقب و همه چیز در بین آن‌ها.

رایج ترین نوع لامپ مورد‌استفاده در وسایل نقلیه، لامپ هالوژن‌است.

لامپ‌های هالوژن بسیار روشن‌هستند و نور شدید و سفیدی از خود ساطع می‌کنند.

آنها همچنین انرژی کارآمد‌هستند.

LED

یکی دیگر از لامپ‌های معمولی در خودروها، کامیون‌ها و خودروهای شاسی بلند LED‌است.

اینها نور سفید روشن و ایده‌آلی برای رانندگی در شب یا سایر شرایط کم نور منتشر می‌کنند.

چراغ‌های جلو LED نه تنها ظاهر سنتی‌تری را ارائه‌می‌دهند، بلکه نورپردازی بهتری نیز ارائه‌می‌دهند و به مراتب بیشتر از لامپ‌های هالوژن عمر می‌کنند.

لامپ LED چقدر عمر می کنند؟

در‌استفاده معمولی، طول عمر یک لامپ LED می‌تواند تا 50000 ساعت باشد.

این می‌تواند بیش از 50 برابر بیشتر از لامپ رشته‌ای خود باشد، به این معنی که اگر هر روز هشت ساعت استفاده‌شود، یک لامپ LED می تواند تا 17 سال عمر کند.

اگر روزانه 12 ساعت استفاده‌شود، می تواند تا 11 سال دوام بیاورد.

از مزایای لامپ‌های LED نسبت به لامپ‌های رشته‌ای می‌توان به مصرف انرژی کمتر اشاره کرد، بنابراین کار با لامپ LED به میزان قابل توجهی هزینه کمتری خواهد داشت. آنها همچنین گرمای کمتری نسبت به لامپ‌های رشته‌ای تولید‌می‌کنند و می توانند در بیشتر کاربردهایی که از لامپ‌های رشته‌ای استفاده‌می‌شود استفاده‌شوند.

آنها نور مادون قرمز یا فرابنفش ساطع نمی‌کنند و جیوه ندارند. آنها را می‌توان برای کاربردهای تا 100 وات استفاده کرد، اما کیفیت آنها متفاوت‌است، بنابراین لامپ گران تر از یک لامپ ارزان تر دوام بیشتری خواهد داشت.

علاوه بر این، اینها انرژی کمتری مصرف می‌کنند که می تواند به کاهش فشار روی باتری ماشین شما کمک کند.

درک دانش آموزان از مدار الکتریکی ساده

زندگینامه توماس ادیسون

آیا لامپ قابل بازیافت هستند؟ اگر چنین است، کجا؟

لامپ قدیمی و رشته‌ای را نمی توان بازیافت کرد. لامپ کم مصرف نوعی لامپ فلورسنت هستند‌و باید در یک مرکز بازیافت بازیافت شوند. شما نباید آنها را در سطل زباله خود دور بیندازید. برخی فروشگاه‌ها دارای مراکز بازیافت لامپ‌هستند.

لامپ‌های ال‌ای‌دی حاوی زباله‌های خطرناک نیستند، بنابراین می‌توان آن‌ها را در سطل زباله‌ها ریخت، اما از موادی ساخته شده‌اند که قابل بازیافت‌هستند، بنابراین برای رویکرد سبز، لامپ‌های ال‌ای‌دی خود را به مرکز بازیافتی ببرید که در بازیافت لوازم الکترونیکی مصرفی تخصص دارد.

چراغ‌های هالوژن را می توان در سطل زباله بیندازید زیرا حاوی مواد خطرناک نیستند. اگرچه آنها قابل بازیافت‌هستند، اما نیاز به یک فرآیند تخصصی دارند و همه مراکز بازیافت آنها را نمیپذیرند.

لامپ CFL و فلورسنت حاوی مقادیر کمی جیوه‌هستند، بنابراین باید در مرکز بازیافتی که آنها را میپذیرد دور ریخت.

آیا لامپ ها می‌توانند منقضی شوند؟

لامپ رشته‌ای تاریخ انقضا ندارند. تا زمانی که فیلامنت سالم است، باید کار کنند. لامپ های CFL تا زمانی که دست نخورده باشند ماندگاری ندارند. با این حال، اگر آنها شکستند، به یک روش دفع زباله‌های خطرناک نیاز دارید، زیرا لامپ های CFL حاوی جیوه هستند، که نشان داده‌شده‌است که باعث مشکلات سلامتی میشود. لامپ  LED تاریخ انقضا ندارند، تا زمانی که دست نخورده باشند باید کار کنند.

کدام انواع لامپ حاوی جیوه هستند؟

لامپ فلورسنت، از جمله لامپ CFL، حاوی جیوه‌هستند، مانند لامپ هالید فلزی یا سرامیکی، لامپ های بخار جیوه، نئون و لامپ سدیم فشار بالا.

چرا برخی از لامپ ها وزوز می‌کنند؟ کدام انواع برای این شناخته شده‌است؟

وزوز در لامپ ها به دلیل قطع جریان برق ایجاد میشود. این باعث‌می‌شود رشته در لامپ به لرزه درآید و این باعث ایجاد صدای وزوز می‌شود. لامپ‌های رشته‌ای بیشتر مستعد وزوز هستند زیرا دارای رشته‌هستند. تعویض لامپ رشته‌ای با لامپ بدون رشته باید مشکل را برطرف کند.

لامپ هوشمند چیست؟

لامپ هوشمند لامپ LED هستند که میتوانند به اینترنت متصل شوند تا از راه دور کنترل شوند. آنها به دلیل فناوری LED آنها بین 15 تا 25 سال عمر‌می‌کنند، اما به اندازه یک لامپ LED که به فناوری هوشمند مجهز نیست دوام نمی‌آورند.

نور

نور و تشعشعات الکترومغناطیسی که توسط چشم انسان قابل تشخیص‌است. تشعشعات الکترومغناطیسی در طیف بسیار گسترده‌ای از طول موج ها، از پرتوهای گاما با طول موج‌های کمتر از حدود 1 × 10-11 متر تا امواج رادیویی که بر حسب متر اندازه‌گیری‌می‌شوند، رخ‌می‌دهد.

در این طیف وسیع، طول موج‌های قابل مشاهده برای انسان نوار بسیار باریکی را اشغال‌می‌کنند، از حدود 700 نانومتر (nm؛ میلیاردم متر) برای نور قرمز تا حدود 400 نانومتر برای نور بنفش. نواحی طیفی مجاور باند مرئی اغلب به عنوان نور نیز نامیده می‌شوند، در یک انتها مادون قرمز و در طرف دیگر ماوراء بنفش. سرعت نور در خلاء یک ثابت فیزیکی اساسی‌است که در حال حاضر مقدار پذیرفته‌شده آن دقیقاً 299792458 متر بر ثانیه یا حدود 186282 مایل در ثانیه‌است.

نور اطلاعات مکانی و زمانی را منتقل‌می‌کند. این ویژگی اساس زمینه‌های اپتیک و ارتباطات نوری و تعداد بی شماری از فناوری‌های مرتبط، چه بالغ و چه در حال ظهور را تشکیل‌می‌دهد. کاربردهای فناوری مبتنی بر دستکاری نور شامل لیزر، هولوگرافی و سیستم‌های مخابراتی فیبر نوری‌است.

در بیشتر شرایط روزمره، خواص نور را می‌توان از نظریه الکترومغناطیس کلاسیک استخراج کرد، که در آن نور به عنوان میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی جفت شده توصیف‌می‌شود که در فضا به‌عنوان یک موج سیار منتشر می‌شوند.

طول موج‌های نور مرئی

تمام تشعشعات الکترومغناطیسی نور هستند، اما ما فقط می‌توانیم بخش کوچکی از این تابش را ببینیم – بخشی که ما آن را نور مرئی می‌نامیم. سلول‌های مخروطی شکل در چشم ما به عنوان گیرنده‌های تنظیم‌شده با طول موج در این باند باریک طیف عمل‌می‌کنند. بخش‌های دیگر طیف دارای طول موج‌های بسیار بزرگ یا بسیار کوچک و پرانرژی برای محدودیت‌های بیولوژیکی درک ما‌هستند.

رنگ و دما

همانطور که اجسام داغ تر می شوند، انرژی تحت سلطه طول موج‌های کوتاه تر ساطع می کنند و در مقابل چشمان ما تغییر رنگ می‌دهند. شعله روی مشعل دمنده از قرمز به مایل به آبی تغییر رنگ می دهد زیرا برای سوزاندن داغ تر تنظیم‌می‌شود. به همین ترتیب، رنگ ستارگان دمای آنها را به دانشمندان می‌گوید.

خورشید ما بیش از هر رنگ دیگری نور زرد تولید می‌کند زیرا دمای سطح آن 5500 درجه سانتی گراد‌است. اگر سطح خورشید سردتر بود – مثلاً 3000 درجه سانتیگراد – مانند ستاره Betelgeuse مایل به قرمز به نظر می‌رسید. اگر خورشید داغتر بود – مثلاً 12000 درجه سانتیگراد – مانند ستاره ریگل آبی به نظر می‌رسید.

آزمایش اسحاق نیوتن در سال 1665 نشان‌داد که یک منشور نور مرئی را خم میکند و هر رنگ بسته به طول موج رنگ با زاویه کمی متفاوت شکست میخورد.

تصویری از سطح خورشید که زرد گرم به نظر میرسد. سنج دما در سمت چپ، ستاره داغتر Rigel را آبی و ستاره سردتر Betelgeuse را قرمز نشان میدهد.

چگونه نور را اندازه گیری می کنیم ؟

طول موج نور به صورت امواجی حرکت‌می‌کند، بسیار شبیه امواجی که در اقیانوس پیدا می‌کنید. به عنوان یک موج، نور چندین ویژگی اساسی‌دارد که آن را توصیف میکند. یکی فرکانس است که تعداد امواجی را که در یک ثانیه از نقطه معینی عبور می کنند را میشمارد.

دیگری طول موج، فاصله از اوج یک موج تا اوج موج بعدی است ، این خصوصیات ارتباط نزدیک و معکوس دارند: هر چه فرکانس بزرگتر باشد، طول موج کوچکتر است – و بالعکس ، سوم انرژی است که مشابه فرکانس است که هر چه فرکانس موج نور بیشتر باشد، انرژی بیشتری حمل می‌کند.

چشمان شما امواج الکترومغناطیسی را که تقریباً به اندازه یک ویروس‌هستند تشخیص میدهد. مغز شما انرژی‌های مختلف نور مرئی را به صورت رنگ‌های مختلف، از قرمز تا بنفش تفسیر میکند. رنگ قرمز کمترین انرژی و بنفش بیشترین انرژی را دارد.

فراتر از رنگ قرمز و بنفش، انواع نورهای دیگری نیز وجود دارد که چشمان ما نمی توانند ببینند، درست مانند صداهایی که گوش ما قادر به شنیدن آنها نیست. در یک سر طیف الکترومغناطیسی امواج رادیویی قرار دارند که طول موج آنها میلیاردها برابر بیشتر از طول موج نور مرئی‌است. در طرف دیگر طیف، پرتوهای گاما قرار دارند که طول موج آن میلیاردها برابر کمتر از طول موج های نور مرئی‌است.

چشمان شما امواج الکترومغناطیسی را که تقریباً به اندازه یک ویروس هستند تشخیص‌میدهد. مغز شما انرژی‌های مختلف نور مرئی را به صورت رنگ‌های مختلف، از قرمز تا بنفش تفسیر میکند. رنگ قرمز کمترین انرژی و بنفش بیشترین انرژی را دارد.

معنی نور و رنگ

دانشمندان از رنگ به عنوان ابزاری برای انتقال اطلاعات استفاده‌می‌کنند.

دانشمندان از تکنیک‌های مختلفی با تلسکوپ برای جداسازی انواع مختلف نور استفاده‌میکنند. به عنوان مثال، اگرچه چشمان ما نمی توانند نور ماوراء بنفش ستاره را ببینند، اما یکی از راه‌های درک آن این‌است که نور ستاره را از فیلتری روی تلسکوپ عبور دهیم که انواع نورهای دیگر را حذف میکند و روی یک دوربین تلسکوپ ویژه حساس به نور ماوراء بنفش می‌افتد.