طریقه ساخت لامپ رشته ای
طریقه ساخت لامپ رشته ای
لامپ‌های رشته‌ای شامل یک محفظه شیشه‌ای (یک جام یا جباب) که توسط گازی بی اثر پر شده‌است تا تبخیر رشته را کم کند می‌شود.درون حباب یک رشته از تنگستن قرار دارد که از سرتاسر آن جریان الکتریکی عبور داده می‌شود.جریان باعث گرم شدن رشته به دمایی شدیداً بالا می‌شود (نوعاٌ ۲۰۰۰ تا ۳۳۰۰ درجه کلوین بسته به نوع رشته، سایز، شکل، و مقدار جریان عبور داده شده).رشتهٔ داغ شده از خود نوری ساطع می‌کند که حدوداً یک طیف موج پوسته‌ای را شامل می‌شود.قسمت مطلوب این طیف موج نور مرعی است، اما عمده انرژی صرف تولید نور طول موج‌های نزدیک مادون قرمز می‌شود. ۱- حباب شیشه‌ای ۲- گاز بی اثر کم فشار ۳- رشته تنگستن ۴- سیم اتصال ۵- سیم اتصال ۶- سیم‌های محافظ ۷- ساقه (پایه شیشه‌ای) ۸- سیم اتصال ۹- کلاهک ۱۰- عایق (ویترایت) ۱۱- اتصال الکتریکی لامپ‌های رشته‌ای عموماً یک پایه شیشه‌ای دارند، که سیم‌های محافظ را حفاظت می‌کند و اجازه می‌دهد سیم‌های اتصال بدون نشت گاز/هوا به داخل حباب عبور کنند.لامپ‌های بزرگ ممکن است پایه‌ای پیچ دار داشته باشند.(یک یا چند اتصال در نوک و یک اتصال در پوسته) یا یک پایه پایه لامپ میخی (یک یا چند اتصال در نوک، پوسته به عنوان اتصال یا صرفاً به عنوان اتصال مکانیکی).بعضی از لامپ‌های لوله‌ای یک اتصال الکتریکی در هر انتهای خود دارند.لامپ‌های کوچک ممکن است یک پایه سه گوش و سیم‌های اتصال داشته باشند، و بعضی از لامپ‌های خودرو یا لامپ‌هایی مخصوص ترمینال‌های پیچی برای ایجاد اتصال الکتریکی دارند.اتصالات در سوکت لامپ اجازه می‌دهند که جریان از میان رشته عبور کنند.محدوده درجه بندی توان از ۰٫۱ وات تا ۱۰، ۰۰۰ وات است. برای بهبود بازده لامپ، رشته اکثراً شامل سیم پیچی از سیم مرغوب است که به نام فنر پیچیده شده 'coiled coil' مشهور است.برای لامپ ۱۲۰ وات ۱۲۰ ولتی، طول رشته پیچیده نشده اکثراً ۵۸۰ میلیمتر است و قطر رشته ۰٫۰۴۵ میلیمتر است. یکی از مشکلات اصلی لامپ استاندارد الکتریکی تبخیر رشته‌است. تفاوت‌های کوچک در مقاومت طول رشته باعث ایجاد «نقاط داغ» در مناطقی که مقاومت بیشتری دارند می‌شود.تفاوت ۱٪ در قطر رشته باعث کاهش ۲۵٪ عمر می‌گردد.نقاط داغ سریع تر از نقاط دیگر رشته بخار می‌شوند و این باعث افزایش مقاومت آن نقاط و تشکیل فیدبک مثبتی می‌شود که در نهایت به ایجاد یک شکاف در یک رشته ناسالم می‌شود.'ایروینگ لانگمویر' فهمید که یک گاز بی اثر به جای خلأ باعث تاخیر در تبخیر می‌شود.هم اکنون لامپ‌های مصرف عمومی که توانی بیشتر از ۲۵ وات دارند با مخلوطی از مقدار زیادی آرگون و کمی نیتروژن یا کریپتون پر می‌شوند.در هر حال رشته‌ای که در حباب پر شده با گاز پاره می‌شود نی تواند یک قوس الکتریکی ایجاد کند که ممکن است به ترمینال‌ها منتقل شود و شار جریان بسیار زیادی را ایجاد کند.رشته‌های هادی داخلی نازک و محافظت‌های ساخته شده دیگر به عمد قرار داده شده‌اند تا به عنوان فیوز در لامپ عمل کنند.در لامپ‌های ولتاژ بالاتر نیتروژن بیشتری به کار برده می‌شود تا امکان جرقه زدن را کاهش دهند. در مصارف عمومی رشته تنگستن بخار می‌شود. در لامپ‌های پر بازده تر این تبخیر سریع تر است.به همین خاطر طول عمر لامپ رشته‌ای رابطه‌ای جایگزینی «Trade off» بین بازده و طول عمر دارد.این رابطه اکثراً برای لامپ‌های عمومی به سمتی می‌رود که طول عمر از ۱۰۰ها ساعت تا ۲۰۰۰ ساعت کمتر نشود.لامپ‌های پروژکتورها و لامپ‌های عکاسی و تئاترها طول عمر مفیدی در حد چندین ساعت دارند، معامله‌ای بین طول احتمالی و نور بیشتر در حجم کمتر.لامپ‌های عمومی با طول عمر بالا و بازده کمتر اکثراَ در جاهایی استفاده می‌شوند که هزینه تعویض نسبت به هزینه انرژی هدر رفته بیشتر باشد. در لامپ‌های مرسوم تنگستن تبخیر شده باعث کدر شدن سطح داخلی شیشه می‌شود.برای لامپ‌های خلأ این تیرگی به طور یکنواخت در تمام سطح حباب صورت می‌گیرد.وقتی لامپ از یک گاز بی اثر پر باشد تنگستن تبخیر شده توسط جریان گاز گرم حمل می‌شود، که ترجیجاً در بالاترین قسمت حباب جمع می‌شود و فقط آن قسمت حباب را تیره می‌کند. لامپ رشته‌ای که وقتی ۷۵٪ از عمر آن سپری شده فقط ۹۳٪ یا بیشتر از نور ابتدائی خود را بدهد بنا بر تستی که نشریه ۶۰۰۶۴ IEC انجام داده نامناسب است.کم شدن نور بدلیل تبخیر رشته و سیاهی حبا است. «شکاف رشته» پدیده‌ای دیگر است گه طول لامپ را کاهش می‌دهد.لامپ‌هایی که با جریان ثابت کار می‌کنند اختلالاتی پله‌ای شکل در رشته آنها ایجاد می‌شود، که باعث کاهش سطح جریان عبوری عرضی و در نتیجه گرمای بیشتر و تبخیر سریع تر در این نقاط می‌شود.در لامپ‌های کوچکی که با جریان DC کار می‌کنند این کاهش ممکن است تا نصف شدن طول عمر لامپ نسبت به جریان AC باشد.آلیاژهای متفاوتی از تنگستن و رهنیوم می‌توانند برای بی اثر کردن این اثر استفاده شوند. مقدار بسیار کمی بخار آب می‌تواند باعث تیرگی زیاد حباب لامپ شود.حباب آب بر روی رشته داغ به هیدروژن و اکسیژن تجزیه می‌شود.اکسیژن به فلز تنگستن حمله ور می‌شود و ذرات اکسید تنگستن را می‌سازد که در نقاط سردتر لامپ قرار می‌گیرند.هیدروژن تشکیل شده نیز اکسید را می‌کاهد و دوباره بخار آب را تشگیل می‌دهد و این سیکل آبی را ادامه می‌دهد.یک قطره آب تقسیم شده در ۵۰۰، ۰۰۰ لامپ باعث تیرگی به مقدار زیادی می‌شود. در لامپ هالوژن تبخیر نا خواسته رشته و تیرگی حباب با پرکردن حباب از یک گاز هالوژن در فشار پایین کاهش یافته‌است.این لامپ‌ها می‌توانند در دماهای بالاتری کار کنند بدون این که مقدار غیر قابل قبولی از عمر آنها کاسته شود که باعث می‌شود بازده نوری بیشتری داشته باشند. بعضی از لامپ‌های قدیمی که در تئاترها، پرژکتورها، نورهای جستجو و فانوس‌های دریای استفاده می‌شدند، رشته‌ای ضخیم و سنگین د اشتند که در خود پودر تنگستن آزاد میان یک جام داشت.پس از مدت زمانی اپراتور جباب را جدا می‌کرد و آن را تکان می‌داد تا به پودر تنگستن اجازه دهد تا تنگستنی را که در درون حباب جمع شده را پاک کند تا سیاهی را پاک کرده و لامپ را دوباره روشن کند. اگر حباب لامپ ترک بردارد، تنگستن داغ با هوا ترکیب می‌شود و تعلیقی از نیتراد تنگستن قهوه‌ای رنگ، اکسید تنگستن قهوه‌ای رنگ، پنتا اکساید تنگستن نیلی رنگ و تری اکساید تنگستن زرد رنگ تشکیل می‌شود که در نزدیک سطح حباب ته نشین می‌گردد. حباب شیشه‌ای لامپ معمول می‌تواند به دمایی بین ۲۲۰ تا ۲۶۰ درجه سانتیگراد برسد.لامپ‌هایی که برای توان‌های بالا یا به منظور گرمایش تولید می‌شوند می‌بایست حبابی از جنس شیشه سخت یا گوارتز سیم گزاری شده داشته باشد.
