المصباح هو محول طاقة. على الرغم من أنه قد يؤدي وظائف ثانوية ، إلا أن هدفه الأساسي هو تحويل الطاقة الكهربائية إلى إشعاع كهرومغناطيسي مرئي. هناك طرق عديدة لخلق الضوء. الطريقة القياسية لإنشاء الإضاءة العامة هي تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء.
أنواع الضوء
اتقاد
عندما يتم تسخين المواد الصلبة والسوائل ، فإنها تنبعث منها إشعاع مرئي عند درجات حرارة أعلى من 1,000 كلفن ؛ هذا هو المعروف باسم الإنارة.
هذا التسخين هو أساس توليد الضوء في المصابيح الفتيلية: يمر تيار كهربائي عبر سلك تنجستن رفيع ، ترتفع درجة حرارته إلى حوالي 2,500 إلى 3,200 كلفن ، اعتمادًا على نوع المصباح وطريقة استخدامه.
هناك حد لهذه الطريقة ، التي وصفها قانون بلانك لأداء مشعاع الجسم الأسود ، والتي بموجبها يزيد التوزيع الطيفي للطاقة المشعة مع درجة الحرارة. عند حوالي 3,600 كلفن وما فوق ، هناك زيادة ملحوظة في انبعاث الإشعاع المرئي ، وينتقل الطول الموجي للحد الأقصى من الطاقة إلى النطاق المرئي. درجة الحرارة هذه قريبة من نقطة انصهار التنجستن ، والتي تستخدم في الخيوط ، وبالتالي فإن الحد الأقصى لدرجة الحرارة العملية هو حوالي 2,700 كلفن ، حيث يصبح تبخر الخيوط فوقها مفرطًا. تتمثل إحدى نتائج هذه التحولات الطيفية في أن جزءًا كبيرًا من الإشعاع المنبعث لا ينبعث على شكل ضوء ولكن كحرارة في منطقة الأشعة تحت الحمراء. وبالتالي يمكن أن تكون المصابيح الفتيلية أجهزة تسخين فعالة وتستخدم في المصابيح المصممة لتجفيف الطباعة وإعداد الطعام وتربية الحيوانات.
التفريغ الكهربائي
التفريغ الكهربائي هو تقنية تستخدم في مصادر الضوء الحديثة للتجارة والصناعة بسبب إنتاج الضوء الأكثر كفاءة. تجمع بعض أنواع المصابيح بين التفريغ الكهربائي والتلألؤ الضوئي.
سيثير التيار الكهربائي الذي يمر عبر غاز الذرات والجزيئات لإصدار إشعاع من طيف يميز العناصر الموجودة. يشيع استخدام معدنين ، الصوديوم والزئبق ، لأن خصائصهما تعطي إشعاعات مفيدة داخل الطيف المرئي. لا يصدر أي من المعدنين طيفًا مستمرًا ، ومصابيح التفريغ لها أطياف انتقائية. لن يكون تجسيد ألوانها متطابقًا أبدًا مع الأطياف المستمرة. غالبًا ما تُصنف مصابيح التفريغ على أنها ضغط مرتفع أو ضغط منخفض ، على الرغم من أن هذه المصطلحات نسبية فقط ، ويعمل مصباح الصوديوم عالي الضغط تحت جو واحد.
أنواع اللمعان
معان ضوئي يحدث عندما تمتص مادة صلبة الإشعاع ثم يعاد انبعاثه بطول موجة مختلف. عندما يكون الإشعاع المعاد إرساله ضمن الطيف المرئي ، يتم استدعاء العملية ضوئي or التفسفر الوميض الفوسفوري.
Electroluminescence يحدث عندما يتولد الضوء من تيار كهربائي يمر عبر مواد صلبة معينة ، مثل مواد الفوسفور. يتم استخدامه للإشارات ذاتية الإضاءة ولوحات الأدوات ولكن لم يثبت أنه مصدر ضوء عملي لإضاءة المباني أو الخارج.
تطور المصابيح الكهربائية
على الرغم من أن التقدم التكنولوجي قد مكّن من إنتاج مصابيح مختلفة ، إلا أن العوامل الرئيسية التي تؤثر على تطورها كانت قوى السوق الخارجية. على سبيل المثال ، لم يكن إنتاج المصابيح الفتيلية المستخدمة في بداية هذا القرن ممكنًا إلا بعد توفر مضخات تفريغ جيدة وسحب سلك التنغستن. ومع ذلك ، كان توليد الكهرباء وتوزيعها على نطاق واسع لتلبية الطلب على الإضاءة الكهربائية هو الذي يحدد نمو السوق. توفر الإضاءة الكهربائية العديد من المزايا مقارنة بالضوء الناتج عن الغاز أو الزيت ، مثل الضوء الثابت الذي يتطلب صيانة غير متكررة بالإضافة إلى زيادة الأمان في عدم وجود لهب مكشوف ، وعدم وجود منتجات ثانوية محلية للاحتراق.
خلال فترة الانتعاش بعد الحرب العالمية الثانية ، كان التركيز على الإنتاجية. أصبح المصباح الأنبوبي الفلوري مصدر الضوء السائد لأنه أتاح الإضاءة الخالية من الظل والخالية نسبيًا من الحرارة للمصانع والمكاتب ، مما يسمح باستخدام المساحة القصوى. خرج الضوء ومتطلبات القوة الكهربائية للمصباح الأنبوبي الفلوري النموذجي 1,500 مم في الجدول 1.
الجدول 1. ناتج الضوء المحسن ومتطلبات القوة الكهربائية لبعض مصابيح الفلورسنت النموذجية 1,500 مم
|
التقييم (W) |
القطر (مم) |
تعبئة الغاز |
خرج الضوء (لومن) |
|
80 |
38 |
الأرجون |
4,800 |
|
65 |
38 |
الأرجون |
4,900 |
|
58 |
25 |
الكريبتون |
5,100 |
|
50 |
25 |
الأرجون |
5,100 |
بحلول السبعينيات ، ارتفعت أسعار النفط وأصبحت تكاليف الطاقة جزءًا مهمًا من تكاليف التشغيل. مصابيح الفلورسنت التي تنتج نفس الكمية من الضوء مع استهلاك أقل للكهرباء كانت مطلوبة من قبل السوق. تم تحسين تصميم المصباح بعدة طرق. مع اقتراب القرن ، هناك وعي متزايد بقضايا البيئة العالمية. يؤثر الاستخدام الأفضل للمواد الخام المتدهورة أو إعادة التدوير أو التخلص الآمن من المنتجات والقلق المستمر بشأن استهلاك الطاقة (خاصة الطاقة المتولدة من الوقود الأحفوري) على تصميمات المصابيح الحالية.
معايير الأداء
تختلف معايير الأداء حسب التطبيق. بشكل عام ، لا يوجد تسلسل هرمي معين لأهمية هذه المعايير.
الضوء الناتج عن: سيحدد ناتج اللومن للمصباح مدى ملاءمته فيما يتعلق بمقياس التركيب وكمية الإضاءة المطلوبة.
مظهر اللون وتجسيد اللون: يتم تطبيق المقاييس والقيم العددية المنفصلة على مظهر اللون وتجسيد اللون. من المهم أن تتذكر أن الأرقام تقدم إرشادات فقط ، وبعضها تقريبي فقط. كلما كان ذلك ممكنًا ، يجب إجراء تقييمات الملاءمة باستخدام المصابيح الفعلية والألوان أو المواد التي تنطبق على الموقف.
مصباح الحياة: ستتطلب معظم المصابيح استبدالها عدة مرات خلال عمر تركيبات الإضاءة ، ويجب على المصممين تقليل الإزعاج الذي قد يلحق بالركاب بسبب الأعطال الفردية والصيانة. تستخدم المصابيح في مجموعة متنوعة من التطبيقات. غالبًا ما يكون متوسط العمر المتوقع بمثابة حل وسط بين التكلفة والأداء. على سبيل المثال ، المصباح الخاص بجهاز عرض الشرائح سوف يكون له عمر بضع مئات من الساعات لأن الحد الأقصى لإخراج الضوء مهم لجودة الصورة. على النقيض من ذلك ، قد يتم تغيير بعض مصابيح إضاءة الطرق كل عامين ، وهذا يمثل حوالي 8,000 ساعة احتراق.
علاوة على ذلك ، يتأثر عمر المصباح بظروف التشغيل ، وبالتالي لا يوجد رقم بسيط يمكن تطبيقه في جميع الظروف. أيضًا ، يمكن تحديد العمر الفعال للمصباح من خلال أوضاع فشل مختلفة. قد يكون الفشل المادي مثل الفتيل أو تمزق المصباح مسبوقًا بانخفاض ناتج الضوء أو تغيرات في مظهر اللون. يتأثر عمر المصباح بالظروف البيئية الخارجية مثل درجة الحرارة والاهتزاز وتكرار بدء التشغيل وتقلبات جهد الإمداد والتوجيه وما إلى ذلك.
وتجدر الإشارة إلى أن متوسط العمر المحدد لنوع المصباح هو الوقت المناسب لفشل 50٪ من مجموعة مصابيح الاختبار. من غير المحتمل أن يكون تعريف الحياة هذا قابلاً للتطبيق على العديد من المنشآت التجارية أو الصناعية ؛ وبالتالي ، فإن العمر العملي للمصباح عادة ما يكون أقل من القيم المنشورة ، والتي يجب استخدامها للمقارنة فقط.
الكفاءة: كقاعدة عامة ، تتحسن كفاءة نوع معين من المصابيح مع زيادة تصنيف الطاقة ، لأن معظم المصابيح بها بعض الفقد الثابت. ومع ذلك ، فإن أنواعًا مختلفة من المصابيح قد لاحظت تباينًا في الكفاءة. يجب استخدام مصابيح ذات كفاءة عالية ، بشرط استيفاء معايير الحجم واللون والعمر. لا ينبغي أن يكون توفير الطاقة على حساب الراحة البصرية أو قدرة الأداء للركاب. بعض الكفاءات النموذجية موضحة في الجدول 2.
الجدول 2. كفاءة المصباح النموذجية
|
كفاءات المصباح |
|
|
100 واط مصباح خيطي |
14 لومن / وات |
|
أنبوب الفلورسنت 58 واط |
89 لومن / وات |
|
400 واط صوديوم عالي الضغط |
125 لومن / وات |
|
131 واط صوديوم منخفض الضغط |
198 لومن / وات |
أنواع المصباح الرئيسي
على مر السنين ، تم تطوير العديد من أنظمة التسميات من خلال المعايير والسجلات الوطنية والدولية.
في عام 1993 ، نشرت اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) نظام ترميز دولي جديد للمصباح (ILCOS) يهدف إلى استبدال أنظمة الترميز الوطنية والإقليمية الحالية. ترد قائمة ببعض أكواد ILCOS المختصرة لمختلف المصابيح في الجدول 3.
الجدول 3. نظام الترميز القصير لنظام الترميز الدولي للمصباح (ILCOS) لبعض أنواع المصابيح
|
كود نوع) |
التصنيفات المشتركة (واط) |
تجسيد اللون |
درجة حرارة اللون (ك) |
الحياة (ساعات) |
|
مصابيح الفلورسنت المدمجة (FS) |
5-55 |
خير |
2,700-5,000 |
5,000-10,000 |
|
مصابيح الزئبق عالية الضغط (QE) |
80-750 |
عادل |
3,300-3,800 |
20,000 |
|
مصابيح الصوديوم عالية الضغط (S-) |
50-1,000 |
فقير إلى جيد |
2,000-2,500 |
6,000-24,000 |
|
المصابيح المتوهجة (I) |
5-500 |
خير |
2,700 |
1,000-3,000 |
|
مصابيح الحث (XF) |
23-85 |
خير |
3,000-4,000 |
10,000-60,000 |
|
مصابيح الصوديوم منخفضة الضغط (LS) |
26-180 |
لون أصفر أحادي اللون |
1,800 |
16,000 |
|
مصابيح هالوجين التنجستن منخفضة الجهد (HS) |
12-100 |
خير |
3,000 |
2,000-5,000 |
|
مصابيح هاليد معدنية (M-) |
35-2,000 |
من جيد إلى رائع |
3,000-5,000 |
6,000-20,000 |
|
مصابيح الفلورسنت الأنبوبية (FD) |
4-100 |
عادل إلى جيد |
2,700-6,500 |
10,000-15,000 |
|
مصابيح الهالوجين التنغستن (HS) |
100-2,000 |
خير |
3,000 |
2,000-4,000 |
المصابيح المتوهجة
تستخدم هذه المصابيح خيوطًا من التنجستن في غاز خامل أو فراغ مع غلاف زجاجي. يمنع الغاز الخامل تبخر التنجستن ويقلل من اسوداد الغلاف. توجد مجموعة كبيرة ومتنوعة من أشكال المصابيح ، والتي تتميز بشكل كبير بمظهرها الزخرفي. يوضح الشكل 1 بناء مصباح نموذجي لخدمة الإضاءة العامة (GLS).
الشكل 1. بناء مصباح GLS
تتوفر المصابيح المتوهجة أيضًا بمجموعة كبيرة من الألوان والتشطيبات. تتضمن رموز ILCOS وبعض الأشكال النموذجية تلك الموضحة في الجدول 4.
الجدول 4. الألوان والأشكال الشائعة للمصابيح المتوهجة ، مع رموز ILCOS الخاصة بها
|
اللون / الشكل |
رمز |
|
تراجع |
/C |
|
مثلج |
/F |
|
أبيض |
/W |
|
أحمر |
/R |
|
الأزرق |
/B |
|
أخضر |
/G |
|
أصفر |
/Y |
|
شكل كمثرى (GLS) |
IA |
|
شمعة |
IB |
|
مخروطي |
IC |
|
كروي |
IG |
|
فطر |
IM |
لا تزال المصابيح المتوهجة شائعة في الإضاءة المنزلية بسبب تكلفتها المنخفضة وحجمها الصغير. ومع ذلك ، بالنسبة للإضاءة التجارية والصناعية ، تولد الفعالية المنخفضة تكاليف تشغيل عالية جدًا ، لذا فإن مصابيح التفريغ هي الاختيار الطبيعي. يتميز المصباح بقوة 100 وات بفاعلية نموذجية تبلغ 14 لومن / وات مقارنة بـ 96 لومن / وات لمصباح فلورسنت 36 وات.
من السهل تعتيم المصابيح المتوهجة عن طريق تقليل جهد الإمداد ، ولا تزال مستخدمة حيث يكون التعتيم ميزة تحكم مرغوبة.
خيوط التنغستن هي مصدر ضوء مضغوط ، يمكن تركيزه بسهولة بواسطة العاكسات أو العدسات. المصابيح المتوهجة مفيدة لإضاءة العرض حيث يلزم التحكم في الاتجاه.
مصابيح الهالوجين التنغستن
هذه تشبه المصابيح المتوهجة وتنتج الضوء بنفس الطريقة من خيوط التنجستن. ومع ذلك ، تحتوي اللمبة على غاز الهالوجين (البروم أو اليود) الذي ينشط في التحكم في تبخر التنجستن. انظر الشكل 2.
الشكل 2. دورة الهالوجين
من الأمور الأساسية لدورة الهالوجين أن تكون درجة حرارة جدار المصباح الدنيا 250 درجة مئوية لضمان بقاء هاليد التنجستن في حالة غازية ولا يتكثف على جدار المصباح. تعني درجة الحرارة هذه المصابيح المصنوعة من الكوارتز بدلاً من الزجاج. مع الكوارتز ، من الممكن تقليل حجم المصباح.
تتمتع معظم مصابيح الهالوجين من التنجستن بعمر محسّن مقارنة بمثيلاتها المتوهجة ويكون الفتيل عند درجة حرارة أعلى ، مما ينتج عنه إضاءة أكثر ولونًا أكثر بياضًا.
أصبحت مصابيح الهالوجين التنجستن شائعة حيث الحجم الصغير والأداء العالي هما المطلب الرئيسي. الأمثلة النموذجية هي إضاءة المسرح ، بما في ذلك الأفلام والتلفزيون ، حيث يعد التحكم في الاتجاه والتعتيم من المتطلبات الشائعة.
مصابيح هالوجين التنجستن منخفضة الجهد
تم تصميمها في الأصل لأجهزة عرض الشرائح والأفلام. عند 12 فولت ، يصبح الفتيل لنفس القوة الكهربائية مثل 230 فولت أصغر وأكثر سمكًا. يمكن أن يكون هذا أكثر كفاءة في التركيز ، وتسمح كتلة الفتيل الأكبر بدرجة حرارة تشغيل أعلى ، مما يزيد من ناتج الضوء. الفتيل السميك أكثر قوة. تم إدراك هذه الفوائد على أنها مفيدة لسوق العرض التجاري ، وعلى الرغم من أنه من الضروري وجود محول تنحي ، إلا أن هذه المصابيح تهيمن الآن على إضاءة نافذة المتجر. انظر الشكل 3.
الشكل 3. مصباح عاكس مزدوج اللون منخفض الجهد
على الرغم من أن مستخدمي أجهزة عرض الأفلام يريدون أكبر قدر ممكن من الضوء ، إلا أن الحرارة الزائدة تدمر وسيط الشفافية. تم تطوير نوع خاص من العاكس ، والذي يعكس فقط الإشعاع المرئي ، مما يسمح للأشعة تحت الحمراء (الحرارة) بالمرور عبر الجزء الخلفي من المصباح. هذه الميزة هي الآن جزء من العديد من المصابيح العاكسة ذات الجهد المنخفض لإضاءة العرض بالإضافة إلى معدات جهاز العرض.
حساسية الجهد: جميع المصابيح ذات الفتيل حساسة لتغير الجهد ، ويتأثر ناتج الضوء وعمرها. إن الانتقال إلى "تنسيق" جهد الإمداد في جميع أنحاء أوروبا عند 230 فولت يتم تحقيقه من خلال توسيع التفاوتات التي يمكن أن تعمل بها سلطات التوليد. التحرك نحو ± 10٪ ، وهو نطاق جهد من 207 إلى 253 فولت. لا يمكن تشغيل مصابيح الهالوجين المتوهجة والتنجستن بشكل معقول على هذا النطاق ، لذلك سيكون من الضروري مطابقة جهد الإمداد الفعلي مع تصنيفات المصباح. انظر الشكل 4.
الشكل 4. مصابيح الفتيل GLS والجهد الكهربائي
ستتأثر مصابيح التفريغ أيضًا بهذا التباين الواسع في الجهد ، لذلك تصبح المواصفات الصحيحة لمعدات التحكم مهمة.
مصابيح الفلورسنت الأنبوبية
هذه مصابيح زئبقية منخفضة الضغط ومتاحة كإصدارات "الكاثود الساخن" و "الكاثود البارد". السابق هو أنبوب الفلورسنت التقليدي للمكاتب والمصانع ؛ يتعلق "الكاثود الساخن" ببدء تشغيل المصباح عن طريق التسخين المسبق للأقطاب لتكوين تأين كافٍ للغاز وبخار الزئبق لتأسيس التفريغ.
تستخدم مصابيح الكاثود الباردة بشكل أساسي في اللافتات والإعلانات. انظر الشكل 5.
الشكل 5. مبدأ مصباح الفلورسنت
تتطلب مصابيح الفلورسنت معدات تحكم خارجية لبدء والتحكم في تيار المصباح. بالإضافة إلى كمية بخار الزئبق الصغيرة ، يوجد غاز بدء (الأرجون أو الكريبتون).
ينتج عن الضغط المنخفض للزئبق تفريغ للضوء الأزرق الباهت. يقع الجزء الأكبر من الإشعاع في منطقة الأشعة فوق البنفسجية عند 254 نانومتر ، وهو تردد إشعاع مميز للزئبق. يوجد داخل جدار الأنبوب طبقة رقيقة من الفوسفور تمتص الأشعة فوق البنفسجية وتشع الطاقة كضوء مرئي. يتم تحديد جودة لون الضوء من خلال طلاء الفوسفور. تتوفر مجموعة من الفوسفورات بمظهر ألوان مختلفة وتجسيد ألوان.
خلال الخمسينيات من القرن الماضي ، قدمت الفوسفور خيارًا ذو فعالية معقولة (1950 لومن / واط) مع نقص الضوء في الأحمر والأزرق ، أو تحسين تجسيد اللون من الفوسفور "الفاخر" بكفاءة أقل (60 لومن / واط).
بحلول سبعينيات القرن الماضي ، تم تطوير فوسفور جديد ضيق النطاق. تشع هذه الضوء الأحمر والأزرق والأخضر بشكل منفصل ولكنها مجتمعة تنتج ضوءًا أبيض. أعطى ضبط النسب مجموعة من مظاهر الألوان المختلفة ، كل ذلك مع تجسيد ألوان ممتاز مماثل. هذه الثلاثية الفوسفورية أكثر كفاءة من الأنواع السابقة وتمثل أفضل حلول الإضاءة الاقتصادية ، على الرغم من أن المصابيح باهظة الثمن. الفعالية المحسنة تقلل من تكاليف التشغيل والتركيب.
تم توسيع مبدأ ثلاثي الفوسفور من خلال المصابيح متعددة الفوسفور حيث يكون تجسيد اللون الحرج ضروريًا ، مثل المعارض الفنية ومطابقة الألوان الصناعية.
تتميز الفوسفورات الحديثة ذات النطاق الضيق بأنها أكثر متانة ، وتتمتع بصيانة أفضل للضوء ، وتزيد من عمر المصباح.
مصابيح الفلورسنت المدمجة
الأنبوب الفلوري ليس بديلاً عمليًا للمصباح المتوهج بسبب شكله الخطي. يمكن تكوين الأنابيب الصغيرة ذات التجويف الضيق بنفس حجم المصباح المتوهج تقريبًا ، ولكن هذا يفرض حملًا كهربائيًا أعلى بكثير على مادة الفوسفور. يعد استخدام ثلاثي الفوسفور ضروريًا لتحقيق عمر مقبول للمصباح. انظر الشكل 6.
الشكل 6. أربعة أرجل الفلورسنت المدمجة
تستخدم جميع مصابيح الفلورسنت المدمجة ثلاثي الفوسفور ، لذلك عند استخدامها مع مصابيح الفلورسنت الخطية ، يجب أن تكون الأخيرة أيضًا ثلاثية الفوسفور لضمان تناسق اللون.
تتضمن بعض المصابيح المدمجة معدات التحكم في التشغيل لتشكيل أجهزة ملائمة رجعيًا للمصابيح المتوهجة. يتزايد النطاق ويسمح بالترقية السهلة للمنشآت الحالية إلى إضاءة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. هذه الوحدات المتكاملة غير مناسبة للتعتيم حيث كان ذلك جزءًا من عناصر التحكم الأصلية.
معدات التحكم الإلكترونية عالية التردد: إذا زاد تردد الإمداد العادي البالغ 50 أو 60 هرتز إلى 30 كيلو هرتز ، فهناك زيادة بنسبة 10٪ في فعالية أنابيب الفلورسنت. يمكن للدوائر الإلكترونية تشغيل مصابيح فردية بمثل هذه الترددات. تم تصميم الدائرة الإلكترونية لتوفير نفس ناتج الضوء مثل جهاز التحكم في جرح الأسلاك ، من طاقة المصباح المنخفضة. يوفر هذا توافق حزمة التجويف مع ميزة أن تقليل تحميل المصباح سيزيد من عمر المصباح بشكل كبير. معدات التحكم الإلكترونية قادرة على العمل على نطاق من الفولتية.
لا يوجد معيار مشترك لمعدات التحكم الإلكترونية ، وقد يختلف أداء المصباح عن المعلومات المنشورة الصادرة عن صانعي المصباح.
يزيل استخدام المعدات الإلكترونية عالية التردد مشكلة الوميض العادية ، والتي قد يكون بعض الركاب حساسين لها.
مصابيح الحث
ظهرت المصابيح التي تستخدم مبدأ الحث مؤخرًا في السوق. إنها مصابيح زئبقية ذات ضغط منخفض مع طلاء ثلاثي الفوسفور وكمنتج للضوء يشبه المصابيح الفلورية. يتم نقل الطاقة إلى المصباح عن طريق الإشعاع عالي التردد ، عند 2.5 ميجا هرتز تقريبًا من هوائي تم وضعه مركزيًا داخل المصباح. لا يوجد اتصال مادي بين لمبة المصباح والملف. بدون أقطاب كهربائية أو توصيلات سلكية أخرى ، يكون بناء وعاء التفريغ أبسط وأكثر متانة. يتم تحديد عمر المصباح بشكل أساسي من خلال موثوقية المكونات الإلكترونية وصيانة التجويف لطلاء الفوسفور.
مصابيح الزئبق عالية الضغط
تصريفات الضغط العالي تكون أكثر إحكاما ولها أحمال كهربائية أعلى ؛ لذلك ، فهي تتطلب أنابيب كوارتز قوسية لتحمل الضغط ودرجة الحرارة. يتم احتواء الأنبوب القوسي في غلاف زجاجي خارجي به جو من النيتروجين أو الأرجون-النيتروجين لتقليل الأكسدة والانحناء. ترشح اللمبة بشكل فعال الأشعة فوق البنفسجية من أنبوب القوس. انظر الشكل 7.
الشكل 7. بناء مصباح الزئبق
عند الضغط العالي ، يكون تصريف الزئبق في الأساس إشعاعًا أزرق وأخضر. لتحسين اللون ، يضيف طلاء الفوسفور للمصباح الخارجي ضوءًا أحمر. هناك إصدارات فاخرة ذات محتوى أحمر متزايد ، مما يعطي ناتج إضاءة أعلى وتحسّنًا للألوان.
تستغرق جميع مصابيح التفريغ عالية الضغط وقتًا للوصول إلى الإنتاج الكامل. يتم التفريغ الأولي عن طريق تعبئة الغاز الموصل ، ويتبخر المعدن مع زيادة درجة حرارة المصباح.
عند الضغط المستقر ، لن يتم إعادة تشغيل المصباح على الفور بدون معدات تحكم خاصة. هناك تأخير بينما يبرد المصباح بشكل كاف ويقل الضغط ، بحيث يكون جهد الإمداد العادي أو دائرة الإشعال كافية لإعادة إنشاء القوس.
تتميز مصابيح التفريغ بخاصية مقاومة سلبية ، وبالتالي فإن جهاز التحكم الخارجي ضروري للتحكم في التيار. توجد خسائر بسبب مكونات معدات التحكم هذه ، لذا يجب على المستخدم مراعاة إجمالي الواط عند التفكير في تكاليف التشغيل والتركيبات الكهربائية. هناك استثناء لمصابيح الزئبق عالية الضغط ، وهناك نوع واحد يحتوي على خيوط من التنجستن يعمل كلاهما كجهاز الحد الحالي ويضيف ألوانًا دافئة إلى التفريغ الأزرق / الأخضر. وهذا يتيح الاستبدال المباشر للمصابيح المتوهجة.
على الرغم من أن مصابيح الزئبق لها عمر طويل يصل إلى حوالي 20,000 ساعة ، إلا أن ناتج الضوء سينخفض إلى حوالي 55 ٪ من الناتج الأولي في نهاية هذه الفترة ، وبالتالي يمكن أن تكون الحياة الاقتصادية أقصر.
مصابيح هاليد معدنية
يمكن تحسين اللون والضوء الناتج من مصابيح تصريف الزئبق عن طريق إضافة معادن مختلفة إلى قوس الزئبق. لكل مصباح ، تكون الجرعة صغيرة ، وللتطبيق الدقيق ، يكون من الأنسب التعامل مع المعادن في شكل مسحوق على شكل هاليدات. ينهار هذا عندما يسخن المصباح ويطلق المعدن.
يمكن لمصباح الهاليد المعدني أن يستخدم عددًا من المعادن المختلفة ، كل منها يعطي لونًا مميزًا محددًا. وتشمل هذه:
- الديسبروسيوم - أخضر أزرق عريض
- الإنديوم - أزرق ضيق
- الليثيوم - أحمر ضيق
- سكانديوم - أخضر مزرق عريض
- الصوديوم - أصفر ضيق
- الثاليوم - أخضر ضيق
- قصدير - برتقالي أحمر عريض
لا يوجد خليط قياسي من المعادن ، لذلك قد لا تتوافق مصابيح الهاليد المعدنية من مختلف الصانعين في المظهر أو الأداء التشغيلي. بالنسبة للمصابيح ذات معدلات القوة الكهربائية المنخفضة ، من 35 إلى 150 واط ، هناك توافق مادي وكهربائي أقرب مع معيار مشترك.
تتطلب مصابيح الهاليد المعدنية معدات تحكم ، لكن عدم التوافق يعني أنه من الضروري مطابقة كل مجموعة من المصباح والعتاد لضمان ظروف بدء وتشغيل صحيحة.
مصابيح الصوديوم منخفضة الضغط
يتشابه أنبوب القوس في الحجم مع الأنبوب الفلوري ولكنه مصنوع من طبقة زجاجية خاصة مع طلاء داخلي مقاوم للصوديوم. يتم تشكيل الأنبوب القوسي في شكل "U" ضيق وموجود في غلاف خارجي مفرغ لضمان الاستقرار الحراري. أثناء البدء ، يكون للمصابيح وهج أحمر قوي من تعبئة غاز النيون.
الإشعاع المميز من بخار الصوديوم منخفض الضغط هو أصفر أحادي اللون. هذا قريب من حساسية الذروة للعين البشرية ، ومصابيح الصوديوم ذات الضغط المنخفض هي أكثر المصابيح كفاءة في ما يقرب من 200 لومن / وات. ومع ذلك ، تقتصر التطبيقات على حيث لا يكون للتمييز اللوني أهمية بصرية ، مثل الطرق الرئيسية والممرات السفلية والشوارع السكنية.
في كثير من الحالات يتم استبدال هذه المصابيح بمصابيح الصوديوم عالية الضغط. يوفر حجمها الأصغر تحكمًا بصريًا أفضل ، لا سيما لإضاءة الطرق حيث يوجد قلق متزايد بشأن توهج السماء المفرط.
مصابيح الصوديوم عالية الضغط
تشبه هذه المصابيح مصابيح الزئبق عالية الضغط ولكنها توفر فعالية أفضل (أكثر من 100 لومن / واط) وصيانة ممتازة للإنارة. تتطلب الطبيعة التفاعلية للصوديوم أن يتم تصنيع أنبوب القوس من الألومينا شبه الشفافة متعددة الكريستالات ، حيث أن الزجاج أو الكوارتز غير مناسبين. يحتوي المصباح الزجاجي الخارجي على فراغ لمنع الانحناء والأكسدة. لا توجد أشعة فوق بنفسجية من تصريف الصوديوم ، لذا فإن طلاءات الفوسفور لا قيمة لها. بعض المصابيح مصقولة أو مطلية لتوزيع مصدر الضوء. انظر الشكل 8.
الشكل 8. بناء مصباح الصوديوم عالي الضغط
مع زيادة ضغط الصوديوم ، يصبح الإشعاع نطاقًا عريضًا حول الذروة الصفراء ، ويكون المظهر أبيض ذهبيًا. ومع ذلك ، مع زيادة الضغط ، تقل الكفاءة. يوجد حاليًا ثلاثة أنواع منفصلة من مصابيح الصوديوم عالية الضغط المتاحة ، كما هو موضح في الجدول 5.
الجدول 5. أنواع مصابيح الصوديوم عالية الضغط
|
نوع المصباح (كود) |
اللون (ك) |
فعالية (لومن / واط) |
الحياة (ساعات) |
|
المجموعة الأساسية |
2,000 |
110 |
24,000 |
|
فاخر |
2,200 |
80 |
14,000 |
|
أبيض (ابن) |
2,500 |
50 |
بشكل عام ، تُستخدم المصابيح القياسية للإضاءة الخارجية ، والمصابيح الفاخرة للديكورات الداخلية الصناعية ، و White SON للتطبيقات التجارية / شاشات العرض.
إعتام مصابيح التفريغ
لا يمكن تخفيت مصابيح الضغط العالي بشكل مُرضٍ ، لأن تغيير طاقة المصباح يغير الضغط وبالتالي الخصائص الأساسية للمصباح.
يمكن تعتيم مصابيح الفلورسنت باستخدام إمدادات عالية التردد يتم إنشاؤها عادةً داخل معدات التحكم الإلكترونية. يظل مظهر اللون ثابتًا جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، يتناسب ناتج الضوء تقريبًا مع طاقة المصباح ، مع ما يترتب على ذلك من توفير في الطاقة الكهربائية عند تقليل خرج الضوء. من خلال دمج خرج الضوء من المصباح مع المستوى السائد لضوء النهار الطبيعي ، يمكن توفير مستوى شبه ثابت من الإضاءة في الداخل.