در سال ۱۹۵۸، EG Fridrich و EH Wiley لامپ هالوژن تنگستن را با معرفی یک گاز هالوژن (عمدتاً ید) در داخل لامپ رشته ای توسعه دادند. اساساً بدون گاز هالوژن، رشته لامپ رشته ای به دلیل تبخیر رشته در دمای کار بالاتر، به تدریج عملکرد خود را از دست می دهد. تنگستن تبخیر شده از رشته لامپ رشته ای معمولی به تدریج در سطح لامپ رسوب می کند و لومن از راه خود برای خارج شدن از لامپ مسدود می شود؛ بنابراین کارایی یعنی لومن/وات لامپ رشته ای به تدریج کاهش می یابد. اما قرار دادن گاز هالوژن در لامپ رشته ای علاوه بر مزیت های مختلف بر این مشکل نیز غلبه می نماید، زیرا این گاز هالوژن وارد شده به تنگستن تبخیر شده کمک می کند تا تنگستن هالید تشکیل دهد که هرگز روی سطح داخلی لامپ در دمای سطح لامپ بین ۵۰۰ تا ۱۵۰۰ کلوین رسوب نمی کند. بنابراین لومن ها هرگز با انسداد مواجه نمی شوند و لومن در هر وات لامپ خراب نمی گردد.

اصل کار لامپ هالوژن:

اصل کار لامپ هالوژن بر اساس چرخه احیا کننده هالوژن است.

 

در لامپ رشته ای به دلیل دمای بالا، رشته تنگستن در حین کار تبخیر می شود. به دلیل جریان همرفتی گاز در داخل لامپ، تنگستن تبخیر شده از رشته دور می‌شود. دیواره لامپ نسبتا خنک است. از این رو تنگستن تبخیر شده سپس به دیواره لامپ داخلی می چسبد. وقتی از هالوژن مانند ید در محفظه لامپ استفاده می شود، این مورد صادق نیست. دمای رشته لامپ هالوژن در حدود ۳۳۰۰K حفظ می شود. بنابراین در اینجا نیز تنگستن از رشته لامپ تبخیر می شود. به دلیل جریان همرفتی گاز در داخل لامپ، اتم های تنگستن تبخیر شده به دور از رشته به منطقه دمای نسبتا پایین تر منتقل می شوند، جایی که با بخار ید ترکیب می شوند و یدید تنگستن را تشکیل می دهند. دمای مورد نیاز برای ترکیب تنگستن و ید ۲۰۰۰K است.

سپس همان جریان همرفتی گاز در داخل لامپ، یدید تنگستن را به دیواره با دمای نسبتاً پایین‌تر می‌برد. اما لامپ به گونه ای طراحی شده است که دمای دیواره شیشه ای بین ۵۰۰K تا ۱۵۰۰K باقی می ماند و در آن دما یدید تنگستن به دیواره لامپ نمی چسبد. به دلیل جریان همرفتی مشابه گاز در داخل لامپ، به سمت رشته برمی گردد. دوباره، در مجاورت نزدیک رشته که دمای آن بیش از ۲۸۰۰K است، یدید تنگستن به بخار تنگستن و ید شکسته می شود. زیرا این دمای مورد نیاز برای شکستن یدید تنگستن به اتم تنگستن و ید بیش از ۲۸۰۰K است.

سپس این اتم‌های تنگستن بیشتر ادامه می‌دهند و دوباره روی رشته رسوب می‌کنند تا تنگستن تبخیر شده قبلی را جبران کنند. پس از آن دوباره به دلیل دمای بالای رشته، تبخیر می شوند و آزاد می گردند تا ید به دست آورند و یدید تشکیل دهند. این چرخه بارها و بارها تکرار می شود. از این رو فیلامنت به طور دائم تبخیر نمی شود، بنابراین دمای فیلامنت را می توان در سطح بسیار بالایی در مقایسه با لامپ رشته ای معمولی حفظ کرد که باعث کارآمدتر شدن آن یعنی امتیاز لومن/وات بیشتر می شود. از آنجایی که فیلامنت تبخیر دائمی ندارد، طول عمر لامپ های هالوژن تنگستن با وضوح روشنایی بسیار طولانی تر می شود.

این یک معادله شیمیایی است :

ط

ساخت لامپ هالوژن :

در مقایسه با لامپ هالوژن، لامپ رشته ای قادر است تنها ۸۰ درصد از لومن خود را در پایان عمر تامین نماید، زیرا شفافیت دیواره شیشه ای به دلیل رسوب تنگستن روی آن محو می شود در حالی که لامپ هالوژن ، تنگستن روی آن محو می گردد.

لامپ هالوژن قادر است بالای ۹۵ درصد از لومن های خود را در پایان عمر حفظ کند. قبلاً از شیشه بوروسیلیکات یا آلومینوسیلیکات برای ساخت لامپ هالوژن استفاده می شد. زیرا قابلیت تحمل دمای بالاتری دارند و ضریب انبساط حرارتی آنها بسیار پایین است. اما در حال حاضر کوارتز یک روزه به طور گسترده برای ساخت شیشه لامپ هالوژن استفاده می شود. کوارتز سیلیس شفاف و دی اکسید سیلیکون خالص است. در مقایسه با شیشه بوروسیلیکات یا آلومینا سیلیکات بسیار قوی تر است و دمای بالاتری را تحمل می کند

کاربرد لامپ های هالوژن تنگستن :

لامپ‌های هالوژن تنگستن می‌توانند چندین شکل داشته باشند، اما اغلب لوله‌ای هستند و رشته آن به صورت محوری است. مجدداً آنها در هر دو نوع دو سر و تک پایان موجود هستند. دو نوع در زیر نشان داده شده است.

 

لامپ های هالوژن تنگستن دمای رنگ همبسته، نگهداری لومن عالی و عمر معقول دارند.

لامپ های هالوژن تنگستن برای استفاده در نورپردازی در فضای باز مناسب هستند، به ویژه می توان از آنها در نورپردازی سالن های ورزشی و تئاتر، استودیو و نورپردازی تلویزیون و غیره استفاده کرد.

لامپ های هالوژن تنگستن به طور گسترده به عنوان نورافکن، پروژکتور فیلم و ابزار علمی استفاده می شود. انواع لامپ هالوژن تنگستن در بازار لامپ های رشته ای تنگستن فشار ضعیف نیز موجود می باشد. آنها در ۱۲، ۲۰، ۴۲، ۵۰ و ۷۵ وات در دسترس هستند که بین ۳۰۰۰K تا ۳۳۰۰K کار می کنند. عمر آنها از ۲۰۰۰ ساعت تا ۳۵۰۰ ساعت متغیر است.

 

 

از آنجایی که لامپ‌های هالوژن معمولاً از تجهیزات نمایش نوری استفاده می‌شوند، امروزه به طور گسترده در نورپردازی نمایشگر نیز استفاده می‌شوند

اجزای لامپ هالوژن تنگستن :

قسمت اصلی لامپ هالوژن تنگستن، کپسول کوچک هالوژن تنگستن است که به صورت یک تکه سیمان شده است،

تمام بازتابنده های شیشه ای به عنوان وجوهی برای کنترل نوری پرتو هستند.

لامپ MR16 دارای بازتابنده چند وجهی با قطر ۲ اینچ است. بازده نوری کمی بالاتر از لامپ های رشته ای ولتاژ استاندارد دارد. اندازه آنها نیز کوچکتر است و امکان اتصال فشرده را فراهم می نماید.

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، ۸۵ درصد آرگون مخلوط با ۱۵ 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 ۲۵، ۴۰، ۶۰، ۷۵، ۱۰۰ و ۲۰۰ 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 ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد کار می کند می تواند ۱۸ لومن در هر وات بدهد . این کارایی در دمای ۲۵۰۰ درجه سانتیگراد می تواند تا ۳۰ 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.

طول عمر لامپ های رشته ای:

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 ۱٫۵ اینچ، لامپ R40 با پاکت لامپ بازتابنده با قطر ۵ اینچ است. بر اساس در دسترس بودن وات، لامپ ها در بازار با ۲۵، ۴۰، ۶۰، ۷۵، ۱۰۰، ۱۵۰ و ۲۰۰ وات و غیره رایج هستند. برای دریافت اطلاعات مهم در مورد لامپ رشته ای می توانیم جدول زیر را دنبال کنیم .

چند وقتی است که به جاي لوستر و آویز های برنزي سنگين ايراني که مدتها از پرطرفدارترين و اشرافی ترین لوسترهاي ايران بود، لوسترهايي بی

کیفیت با پلاستيک هاي فشرده وارداتي به مشتريان قالب مي شود. برتری اين گونه لوسترهاي جديد، ارزان قیمت بودن آن، بدی و نقص آن نیز چيني

بودنشان میباشد. هرچند محصولات یاکیفیت و ممتاز چینی هم وجود دارد و کم نیستند اینگونه لوستر و روشنایی ها؛ اما به دليل آنکه صرفا  لوستر ها

و محصولات درجه ۲ و درجه ۳ و بي کيفيت به ايران وارد مي شود؛ چيني بودن از عیب و نقص های يک لوستر و کالا به حساب می آید؛ اما در

این بین فروشگاه هایی نیز همچون فروشگاه بزرگ صانع بزرگترین فروشگاه لوستر و دکوراسیون در ایران هستند که فقط و فقط درجه یک ترین و با

کیفیت ترین محصولات چینی را وارد میکنند و برای مشتری خود احترام قائلند و به فکر جلب رضایتشان میباشند. صنعت و حرفه لوسترسازي

ايران نيز همانند اغلب رشته ها و شاخه هاي ديگر به سبب واردات محصولات نسبتا ارزان و کم کيفيت و همچنين ثابت نبودن قيمت مواد اوليه با

سختی ها و مشکلاتي روبرو شده و بعضی از کارگاه ها و شرکت های توليد لوستر و روشنایی به کلی تعطیل و نابود شده اند.

کشورهاي آلمان، ایتالیا، چک و اتریش از پيشگامان صنعت لوستر سازي میباشند و با توجه به قیمت مناسب و کیفیت بالای  محصولات ساخت کشور

عزیزمان ايران در اين قسمت توانسته در کشورهای خاورمیانه بازار مصرف لوستر، روشنایی و اینگونه کالاها را در دست خود بگيرد. اين جايگاه

ویژه و بالای لوستر ايران در عرصه و فضای بين المللي در حالي می باشد که بیشتر خريداران داخلي به موجب قيمت های ارزان و پايين لوسترها

و کالاهای چيني دیده ی خود را بر روي کيفيت ممتاز و بالاي لوسترهاي ساخت ايران بسته و به خرید لوستر چيني روی آورده اند. خیلی از اين

لوسترها و روشنایی ها به علت نبود و یا کمبود قطعه، نداشتن خدمات پس از فروش و گارانتی غیرقابل تعمیر هستند و همه این ها در حالي می باشد

که به دلیل عدم استفاده از مواد اوليه مرغوب خيلي زودتر از آنچه که فکرش را بکنید خراب مي شوند.

مواد اولیه و عمده این لوستر ها از مفرغ (ترکیبی است از مس و روی به رنگ های مختلف سرخ، سرخ کم رنگ و نارنجی) و برنج در شکل های

ورق، لوله و ضايعات کارخانه ها، اصلی ترین مواد اوليه صنعت لوستر را تشکيل می‌دهند، ما از اين مواد و همین‌طور برنز در ایران برای ساختن

لوستر استفاده می‌کنیم اما چيني ها از جنس پلاستيک فشرده و فلز های نامرغوب مانند آهن که فلزی ارزان است برای ساخت لوستر ها استفاده

می‌کنند.

به هرحال در دنياي مدرن بايد به سليقه مخاطب هم توجه داشت. لوسترهاي چيني، از ظاهری زیبا و متناسب براي معماري ايراني برخوردار

نمی‌باشند و اضافه بر آن از نظر مواد اوليه هم استانداردهاي مورد نیاز در آنها رعايت نشده البته همه لوستر ها و اجناس چینی این‌گونه نیستند و

لوستر ها و کالاهای با کیفیت بالا هم دارند ولی متأسفانه واردکنندگان ما به دلیل سود و جیب خود از واردکردن لوستر و کالاهای با کیفیت و

مرغوب چینی خودداری می‌کنند. از آن‌سو لوستر ها و روشنایی های ايراني از جذابیت مخصوص و تنوع بسیار بالایی برخوردار هستند و علاقه

مندان و مشتريان درجه یک و خاص خود را دارد.