لامپ ها را به چند دسته کلی می توان تقسیم نمود:
- لامپ های ملتهب: فلزات و ذغال در نتیجه ی عبور جریان برق سرخ شده و تشعشع می کنند. طیف نورانی آن ها پیوسته و تابع درجه ی حرارت و جنس رشته ی لامپ است.
- لامپ های تخلیه در گاز: مانند لامپ های سدیم، جیوه ای، متال هالید، لامپ ها مخلوط (جیوه ای – رشته ای) و … . عبور جریان برق در فضای تخلیه باعث ارتعاش مولکول های گاز می شود که نتیجه اش تشعشع نور است، طیف نور آن ها از یک عده خطوط تشکیل شده و تابع نوع گاز یا بخار فلز، فشار گاز و درجه حرارت است.
- لامپ های فلورسنت: تخلیه در گاز مانند حالت دوم بوده ولی به علت این که درجه ی حرارت و فشار داخل گاز کم می باشد، بیشتر تشعشعات ماوراء بنفش است. اشعه ماوراء بنفش به مواد فلورسانت که به بدنه ی داخلی حباب لامپ اندود شده برخورد کرده و باعث ایجاد نور مرئی می شوند. طیف نورآن ها مخلوطی از طیف پیوسته و خطی است که قسمت پیوسته آن بیشتر بوده و حاصل تشعشع مواد فلورسانت است و خطوط نتیجه تخلیه ی اولیه در گاز لامپ می باشد. لامپ های با قوس کوتاه نیز ساخته می شوند که مصرف آن ها کم بوده و درموارد خاص مورد استفاده قرار می گیرند و شامل لامپ های با بخار جیوه، جیوه – گزنون و گزنون می باشند.
لامپ های رشته ای
لامپ های رشته ای حدود یک قرن است که ساخته شده و در این مدت تغییرات و پیشرفت های قابل توجهی کرده اند. مورد استعمال این لامپ ها خیلی زیاد بوده، در منازل مسکونی، کارخانجات، ادارت و ساختمان های عمومی، مغازه ها، وسایل نقلیه، معابر، تابلوها و … از آن ها استفاده می شود. در داخل حباب شیشه ای لامپ، یک رشته ی فلزی، که معمولاً از نوع تنگستن می باشد قرار گرفته، در اثر عبور جریان برق، رشته سرخ شده و تشعشع می کند، طیف نورانی لامپ رشته ای پیوسته و تابع درجه حرارت و جنس رشته لامپ می باشد.
گاز داخل لامپ
در صورتی که رشته فلزی در هوا قرار گیرد در اثر حرارت با اکسیژن ترکیب شده و می سوزد، لذا لازم است آن رادر حباب شیشه ای و دور از اکسیژن قرار دهند. اگر در حباب خلاء ایجاد کنیم، چون مانعی در برابر اتم های فلز وجود ندارد در موقع گرم شدن این اتم ها به تدریج از سطح خارجی فلز جدا شده (تبخیر سطحی) و پس از زمانی رشته نازک شده و می سوزد. در عوض به علت نبودن گاز در داخل حباب، انتقال حرارت از طریق کنوکسیون وجود نداشته و تلف انرژی کمتر خواهد بود. اغلب حباب لامپ را پس از تخلیه از یک گاز خنثی پر می کنند. در نتیجه تبخیر سطحی را به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش داده ولی انتقال انرژی حرارتی از طریق کنوکسیون به وسیله گاز انجام خواهد شد.
گازی که در داخل جباب قرار می دهیم بایستی امکان تهیه آن آسان بوده ضمناً هر چه جرم اتمی آن بیشتر باشد بهتر مانع تبخیر سطحی رشته فلز شده و می توان لامپ را در حجم کوچکتر ساخت. گاز ازن به مقدار زیاد در هوا وجود دارد (78 درصد) و تهیه آن آسان و ارزان است ولی جرم مولکولی آن کم می باشد. در صورتی که گازهای آرگون (1 درصد) و کریپتون (1/1 در ده هزار) و گزنون (9 در میلیون) به ترتیب درصد کمتری از هوا را تشکیل می دهند در عوض جرم اتمی آن ها زیادتر می باشد.گاز موجود در لامپ های معمولی مخلوطی از ازت و آرگون می باشد. نیتروژن برای جلوگیری از تمایل جرقه زدن بین سیم های ورودی می باش، نسبت مخلوط آرگون و نیتروژن بستگی به ولتاژ ساختمان فیلامان، درجه حرارت و نوع سرپیچ دارد. درصد آرگون که معمولاً به کار می رود به شرح زیر است:
برای لامپ های 6 ولتی 6/99 درصد
برای لامپ های 120 ولتی 95 درصد
برای لامپ های 230 ولتی 90 درصد
اگر حباب لامپ از مخلوط کریپتن و ازت (85 درصد کریپتن 15 درصد ازت) پر شود، به علت سنگینی مولکول های کریپتون تبخیر سطحی رشته تنگستن کندتر شده بهره نوری لامپ حدود ده درصد افزایش یافته و حجم آن نیز کاهش می یابد.
استعمال گاز گرنون به علت نادر بودنش خیلی کم است و فقط در لامپ های به خصوصی از آن استفاده می شود. فشار گاز داخل حباب معمولاً 50 تا 60 میلی متر جیوه می باشد که تعادل فشار را با فشار جو (خارج لامپ) موقعی که لامپ مشغول کار است به وجود می آورد.
رشته لامپ
تا سال 1913 تقریباً تمام لامپ های رشته ای دارای فیلامان شده (پیچیده نشده) در حباب خلاء بودند، سپس از فیلامان ها با رشته مارپیچ مضاعف به اشکال مختلف استفاده کردند.
در لامپ های گازی رشته دار نسبت توان مصرف شده در گاز لامپ به تشعشع (که متناسب با سطح رشته است) با ازدیاد قطر رشته کم می شود. به همین علت لامپ های با فشار الکتریکی کم ضریب بهره بیشتری نسبت به لامپ ها با فشار الکتریکی زیاد دارند. افت کنوکسیون در گاز داخل لامپ متناسب با درجه حرارت است در صورتی که تشعشع در فلزات با نمای چهارم یا پنجم درجه حرارت بستگی دارد. در این صورت نتیجه می شود با ازدیاد درجه حرارت روی هم رفته افت کنوکسیون کم خواهد شد. در سطح رشته لامپ لایه ای از گاز به حالت ثابت وجود دارد که مخصوصاً بستگی به طول رشته داشته و کمتر به قطر آن بستگی دارد.حال اگر رشته سیم را به شکل مارپیچ در بیاورند و سیم حاصله را مجدداً ماپیچی کنند (با سطح بزرگتر) در این صورت این رشته مارپیچ مضاعف تشعشع حرارت را محدود نموده و هر چه حلقه های مارپیچ به یکدیگر نزدیکتر باشند، به علت تاثیر حرارت حلقه ها بر روی یکدیگر درجه حرارت سیم بالاتر رفته و جریان نور لامپ زیادتر می شود و افت کنوکسیون کمتر خواهد شد، ضمناً تبخیر سطحی نیز کاهش خواهد یافت.
فیلامان لامپ ها را به خاطر مزایای فلز تنگستن که در زیر به شرح آن می پردازیم، معمولاً از این فلز می سازند.
- فشار خیلی کم برای تبخیر سطحی
- درجه دوب بالا (3655 درجه کلوین) به ما اجازه می دهد که درجه حرارت رشته را بالا برده و در نتیجه بهره نوری لامپ افزایش یابد.
- قدرت کشش فلز تنگستن زیاد بوده و در نتیجه می تواند به وطر یکنواخت در مفتول های نازک تهیه گردد.
- در اثر افزایش درجه حرارت مقاومت آن زیاد شده به طوری که در درجه حرارت 2400 تا 3000 درجه کلوین مقاومت آن 12 الی 16 برابر حالت سرد می باشد.
سرپیچ لامپ
سرپیچ لامپ ممکن است به شکل پیچی باشد که به سرپیچ ادیسون موسوم است و یا ممکن است از نوع با دو اتصال نصب شده دردو طرف سرپیچ و یا در انتهای سرپیچ باشد.
حباب لامپ
حباب لامپ با توجه به قدرت لامپ، توان الکتریکی و ولتاژ آن، نوع گاز داخل لامپ و کاربرد آن به اندازه های مختلف و شکل های متنوع ساخته می شود. شیشه حباب بایستی طوری باشد که بتواند درجه حرارت لامپ و فشار گاز را تحمل کند.
