تم تشغيل مصابيح الإضاءة المتوهجة (اليسرى) والفلورية (اليمنى)
مصباح كهربائي Electric light
من ويكيبيديا
ان مصباح كهربائي هو جهاز ينتج ضوء مرئي من عند التيار الكهربائي. إنه الشكل الأكثر شيوعًا للاصطناعية إضاءة وهي ضرورية للمجتمع الحديث ،[1] توفير الإضاءة الداخلية للمباني والإضاءة الخارجية للأنشطة المسائية والليلية. في الاستخدام التقني ، يسمى المكون القابل للاستبدال الذي ينتج ضوءًا من الكهرباء أ مصباح.[2] عادة ما تسمى المصابيح المصابيح الكهربائية؛ على سبيل المثال ، لمبة ضوء ساطع.[3] عادة ما يكون للمصابيح قاعدة مصنوعة من سيراميكأو المعدن أو الزجاج أو البلاستيك ، الذي يثبت المصباح في المقبس من ضوء الثابت. يمكن إجراء التوصيل الكهربائي للمقبس بقاعدة لولبية أو دبابيس معدنية أو غطاءين معدنيين أو أ غطاء حربة.
الفئات الرئيسية الثلاث للأضواء الكهربائية هي المصابيح المتوهجة ، والتي تنتج الضوء بواسطة a خيوط ساخنة بيضاء ساخنة بواسطة التيار الكهربائي ، مصابيح تفريغ الغاز، والتي تنتج الضوء عن طريق القوس الكهربائي من خلال الغاز ، و المصابيح التي تقودها، والتي تنتج الضوء عن طريق تدفق الإلكترونات عبر أ فجوة الفرقة في أشباه الموصلات.
قبل أن تصبح الإضاءة الكهربائية شائعة في أوائل القرن العشرين ، استخدمها الناس شموع, أضواء الغاز, مصابح زيتيةو و حرائق.[4] كيميائي إنجليزي همفري ديفي طور الأول ضوء ساطع في عام 1802 ، تلاه أول كهربائي عملي ضوء القوس في عام 1806. بحلول سبعينيات القرن التاسع عشر ، تم تسويق مصباح ديفي القوسي بنجاح ، واستخدم لإضاءة العديد من الأماكن العامة.[5] أصبحت الجهود التي بذلها Swan و Edisonled في مجال المصابيح التجارية المتوهجة متاحة على نطاق واسع في ثمانينيات القرن التاسع عشر ، وبحلول أوائل القرن العشرين استبدلت المصابيح القوسية بالكامل.[1][4]
زادت كفاءة الطاقة في الإضاءة الكهربائية بشكل كبير منذ أول عرض لمصابيح القوس ومصباح الإضاءة المتوهج في القرن التاسع عشر. الكهرباء الحديثة مصادر الاضاءة تأتي في وفرة من الأنواع والأحجام التي تتكيف مع العديد من التطبيقات. يتم تشغيل معظم الإضاءة الكهربائية الحديثة من خلال الطاقة الكهربائية المولدة مركزيًا ، ولكن يمكن أيضًا تشغيل الإضاءة بواسطة المولدات الكهربائية المتنقلة أو الاحتياطية أو أنظمة البطارية. البطاريةغالبًا ما يتم حجز الضوء المعزز لوقت ومكان تعطل الأضواء الثابتة ، غالبًا في شكل مشاعل أو كهربائي الفوانيس، وكذلك في المركبات.
أنواع
اختبار طول العمر والسطوع للضوء الكهربائي
انواع من كهربائي الإضاءة تشمل:
- لمبة ضوء ساطع، خيوط ساخنة داخل مظروف زجاجي
- مصابيح الهالوجين هي المصابيح المتوهجة التي تستخدم أ الكوارتز تنصهر غلاف مملوء بغاز الهالوجين
- مصباح LED، مصباح الحالة الصلبة الذي يستخدم الثنائيات الباعثة للضوء (المصابيح) كمصدر للضوء
- مصباح القوس
- مصباح قوس زينون
- مصباح قوس الزئبق زينون
- مصباح فائق الأداء، مصباح قوس زئبقي عالي الضغط عالي الضغط للاستخدام في أجهزة عرض الأفلام
- مصباح معدن هاليد
- مصباح تفريغ الغاز، وهو مصدر الضوء الذي يولد الضوء عن طريق إرسال التفريغ الكهربائي من خلال غاز مؤين
- مصباح الفلورسنت
- مصباح الفلورسنت المدمجة، مصباح فلورسنت مصمم ليحل محل المصباح المتوهج
- مصباح نيون
- مصباح بخار الزئبق
- مصباح بخار الصوديوم
- مصباح الكبريت
- مصباح كهربائي، مصباح تفريغ الغاز حيث يتم نقل الطاقة من خارج المصباح إلى الداخل عبر المجالات الكهرومغناطيسية
- مصباح الفلورسنت
تختلف الأنواع المختلفة من الأضواء اختلافًا كبيرًا كفاءة و لون الضوء.[6]
| اسم | الطيف البصري | اسمى، صورى شكلى، بالاسم فقط فعالية (م/دبليو) | أوقات الحياة (MTTF) (ساعات) | درجة حرارة اللون (كلفن) | اللون | اللون استدعاء فهرس |
|---|---|---|---|---|---|---|
| لمبة ضوء ساطع | مستمر | 4–17 | 2–20,000 | 2,400–3,400 | أبيض دافئ (مصفر) | 100 |
| لمبة الهالوجين | مستمر | 16–23 | 3,000–6,000 | 3,200 | أبيض دافئ (مصفر) | 100 |
| مصباح الفلورسنت | الزئبق خط + الفوسفور | 52–100 (أبيض) | 8,000–20,000 | 2,700–5,000* | الأبيض (درجات حرارة ألوان مختلفة) ، وكذلك الألوان المشبعة المتاحة | 15–85 |
| مصباح معدن هاليد | شبه مستمر | 50–115 | 6,000–20,000 | 3,000–4,500 | ابيض بارد | 65–93 |
| مصباح الكبريت | مستمر | 80–110 | 15,000–20,000 | 6,000 | أخضر باهت | 79 |
| الصوديوم ذات الضغط العالي | موجة عريضة | 55–140 | 10,000–40,000 | 1,800–2,200* | برتقالي وردي | 0–70 |
| صوديوم منخفض الضغط | خط ضيق | 100–200 | 18,000–20,000 | 1,800* | أصفر ، لا تجسيد اللون | 0 |
| مصباح LED | خط زائد الفوسفور | 10–110 (أبيض) | 50,000–100,000 | أبيض مختلف من 2700 إلى 6000* | درجات حرارة مختلفة للون وكذلك ألوان مشبعة | 70-85 (أبيض) |
| مصباح كهربائي | الزئبق خط + الفوسفور | 70-90 (أبيض) | 80,000–100,000 | أبيض مختلف من 2700 إلى 6000* | درجات حرارة مختلفة للون وكذلك ألوان مشبعة | 70-85 (أبيض) |
*تعرف درجة حرارة اللون بأنها درجة حرارة أ الجسم الأسود انبعاث طيف مماثل هذه الأطياف مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة في الأجسام السوداء.
المصدر الأكثر كفاءة للضوء الكهربائي هو مصباح الصوديوم منخفض الضغط. تنتج ، لجميع الأغراض العملية ، أ أحادي اللون ضوء أصفر برتقالي ، مما يعطي تصورًا أحادي اللون مماثلًا لأي مشهد مضاء. لهذا السبب ، فهي مخصصة بشكل عام لتطبيقات الإضاءة العامة الخارجية. يفضل علماء الفلك أضواء الصوديوم منخفضة الضغط للإضاءة العامة ، منذ التلوث الضوئي التي تولدها يمكن ترشيحها بسهولة ، على عكس النطاق العريض أو الأطياف المستمرة.
لمبة ضوء ساطع
المقال الرئيسي: لمبة ضوء ساطع
قم بالتوقيع بتعليمات حول استخدام المصابيح الكهربائية
جهاز لوحي في كنيسة القديس يوحنا المعمدان ، هاغلي احتفالاً بتركيب المصباح الكهربائي عام 1934.
تم تطوير المصباح المتوهج الحديث ، مع خيوط ملفوفة من التنجستن ، وتم تسويقه في العشرينات من القرن الماضي ، من مصباح خيوط الكربون الذي تم تقديمه حوالي عام 1880.
يتم تحويل أقل من 3٪ من الطاقة المدخلة إلى ضوء قابل للاستخدام. ينتهي الأمر بكل طاقة الإدخال تقريبًا كحرارة يجب إزالتها من المبنى في المناخات الدافئة تنفس أو تكيف، مما يؤدي غالبًا إلى زيادة استهلاك الطاقة. في المناخات الباردة حيث التدفئة والإضاءة مطلوبة خلال أشهر الشتاء الباردة والمظلمة ، يكون للمنتج الثانوي للحرارة بعض القيمة. يجري يجري المصابيح المتوهجة تم التخلص التدريجي في العديد من البلدان بسبب كفاءتها المنخفضة في استخدام الطاقة.
بالإضافة إلى المصابيح الخاصة بالإضاءة العادية ، هناك نطاق واسع جدًا ، بما في ذلك أنواع الجهد المنخفض والطاقة المنخفضة التي تستخدم غالبًا كمكونات في المعدات ، ولكن يتم استبدالها الآن بشكل كبير بواسطة مصابيح LED.
لمبة الهالوجين
المقال الرئيسي: لمبة الهالوجين
عادة ما تكون مصابيح الهالوجين أصغر بكثير من المصابيح المتوهجة القياسية ، لأنه من الضروري بشكل عام للتشغيل الناجح درجة حرارة تزيد عن 200 درجة مئوية. لهذا السبب ، يحتوي معظمهم على لمبة من السيليكا المنصهرة (الكوارتز) أو زجاج سيليكات الألمنيوم. غالبًا ما يتم غلق هذا داخل طبقة إضافية من الزجاج. الزجاج الخارجي هو إجراء احترازي للسلامة ، لتقليل انبعاث الأشعة فوق البنفسجية واحتواء شظايا الزجاج الساخنة في حالة انفجار الغلاف الداخلي أثناء التشغيل. البقايا الزيتية من بصمات الأصابع قد يتسبب في تحطم مغلف الكوارتز الساخن بسبب تراكم الحرارة المفرط في موقع التلوث. يكون خطر الحروق أو الحريق أكبر أيضًا مع المصابيح المكشوفة ، مما يؤدي إلى حظرها في بعض الأماكن ، ما لم تكن محاطة بمصباح الإنارة.
تلك المصممة للعمل بجهد 12 أو 24 فولت لها خيوط مضغوطة مفيدة للتحكم البصري الجيد. أيضًا ، لديهم كفاءة أعلى (لومن لكل واط) وحياة أفضل من الأنواع غير الهالوجينية. يظل ناتج الضوء ثابتًا تقريبًا طوال حياتهم.
مصباح الفلورسنت
المقال الرئيسي: مصباح الفلورسنت
في الأعلى ، مصباحان من مصابيح الفلورسنت المدمجة. في الأسفل ، مصباحان من أنبوب الفلورسنت. يتم عرض عود الثقاب ، على اليسار ، للمقياس.
مصابيح فلورسنت تتكون من أنبوب زجاجي يحتوي على بخار الزئبق أو الأرجون تحت ضغط منخفض. تتسبب الكهرباء المتدفقة عبر الأنبوب في إطلاق الغازات للطاقة فوق البنفسجية. داخل الأنابيب مطلية الفوسفور التي تصدر ضوءًا مرئيًا عند اصطدامها بالأشعة فوق البنفسجية الفوتونات.[7] لديهم كفاءة أعلى بكثير من المصابيح المتوهجة. للحصول على نفس الكمية من الضوء المتولد ، فإنها تستخدم عادة ما بين ربع إلى ثلث طاقة المتوهج. نموذجي فعالية مضيئة من أنظمة الإضاءة الفلورية من 50 إلى 100 لومن لكل واط ، وهي عدة أضعاف فعالية المصابيح المتوهجة مع ناتج ضوء مماثل. تعتبر تركيبات المصابيح الفلورية أكثر تكلفة من المصابيح المتوهجة ، لأنها تتطلب أ الصابورة لتنظيم تيار من خلال المصباح ، ولكن تكلفة الطاقة المنخفضة عادة ما تعوض التكلفة الأولية الأعلى. مصابيح الفلورسنت المدمجة متوفرة بنفس الأحجام الشائعة مثل المصابيح المتوهجة وتستخدم كمصباح توفير الطاقة بديل في المنازل. نظرًا لاحتوائها على الزئبق ، يتم تصنيف العديد من مصابيح الفلورسنت على أنها النفايات الخطرة. ال وكالة حماية البيئة الأمريكية توصي بفصل مصابيح الفلورسنت عن النفايات العامة من أجل إعادة التدوير أو التخلص الآمن ، وبعض السلطات القضائية تتطلب إعادة تدويرها.[8]
مصباح LED
المقال الرئيسي: إضاءة الحالة الصلبة
مصباح LED مع E27 اديسون برغي يتمركز
الحالة الصلبة الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) شائع كمؤشر ضوئي في مستهلكى الكترونيات ومعدات صوتية احترافية منذ السبعينيات. في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، ارتفعت الفعالية والإنتاج إلى النقطة التي تُستخدم فيها مصابيح LED الآن في تطبيقات الإضاءة مثل المصابيح الأمامية للسيارة وأضواء الفرامل ، والمصابيح الكاشفة وأضواء الدراجات ، وكذلك في التطبيقات الزخرفية ، مثل إضاءة العطلات. تُعرف مؤشرات LED بعمرها الطويل للغاية ، والذي يصل إلى 100000 ساعة ، ولكن يتم تشغيل مصابيح LED بشكل أقل تحفظًا ، وبالتالي يكون لها عمر أقصر. تعد تقنية LED مفيدة لمصممي الإضاءة ، نظرًا لاستهلاكها المنخفض للطاقة ، وتوليد الحرارة المنخفضة ، والتحكم الفوري في التشغيل / الإيقاف ، وفي حالة مصابيح LED أحادية اللون ، واستمرارية اللون طوال عمر الصمام الثنائي وتكلفة التصنيع المنخفضة نسبيًا. يعتمد عمر LED بقوة على درجة حرارة الصمام الثنائي. يمكن أن يؤدي تشغيل مصباح LED في ظروف تزيد من درجة الحرارة الداخلية إلى تقصير عمر المصباح بشكل كبير.
مصباح قوس الكربون
المقال الرئيسي: مصباح القوس
15 كيلو واط مصباح زينون قصير القوس المستخدمة في آيماكس نظام الإسقاط.
أ الزئبق مصباح القوس من أ مجهر مضان.
تتكون مصابيح القوس الكربوني من قضيبين من الكربون أقطاب كهربائية في الهواء الطلق ، التي يتم توفيرها عن طريق الحد الحالي الصابورة. ال القوس الكهربائي عن طريق لمس أطراف القضيب ثم فصلهما. ينتج القوس اللاحق أبيض ساخن بلازما بين أطراف القضيب. تتمتع هذه المصابيح بكفاءة أعلى من المصابيح الفتيلية ، لكن قضبان الكربون قصيرة العمر وتتطلب تعديلًا ثابتًا في الاستخدام ، حيث تؤدي الحرارة الشديدة للقوس إلى تآكلها. المصابيح تنتج كبيرة فوق بنفسجي يتطلب إخراجها تهوية عند استخدامها في الداخل ، وبسبب كثافتها فإنها تحتاج إلى حماية من البصر المباشر.
اخترعها همفري ديفي حوالي عام 1805 ، كان قوس الكربون أول ضوء كهربائي عملي. تم استخدامه تجاريًا بداية من سبعينيات القرن التاسع عشر للمباني الكبيرة وإنارة الشوارع حتى تم استبداله في أوائل القرن العشرين بالضوء المتوهج. تعمل مصابيح القوس الكربوني بطاقة عالية وتنتج إضاءة بيضاء عالية الكثافة. هم أيضا مصدر نقطة للضوء. ظلت قيد الاستخدام في تطبيقات محدودة تتطلب هذه الخصائص ، مثل أجهزة عرض الأفلام, إضاءة المسرحو و الكشافات، حتى ما بعد الحرب العالمية الثانية.
مصباح التفريغ
يحتوي مصباح التفريغ على غلاف زجاجي أو سيليكا يحتوي على معدنين أقطاب كهربائية مفصولة بالغاز. تشمل الغازات المستخدمة ، نيون, الأرجون, زينون, صوديوم, معدن هاليدو و الزئبق. مبدأ التشغيل الأساسي هو نفسه إلى حد كبير مصباح القوس الكربوني ، ولكن مصطلح “مصباح القوس” يشير عادة إلى مصابيح قوس الكربون ، مع أنواع أكثر حداثة من مصابيح تفريغ الغاز تسمى عادة مصابيح التفريغ. مع بعض مصابيح التفريغ ، يتم استخدام جهد عالي جدًا لضرب القوس. هذا يتطلب دائرة كهربائية تسمى المشعل ، وهي جزء من الصابورة الكهربائية الدوائر. بعد ضرب القوس ، تنخفض المقاومة الداخلية للمصباح إلى مستوى منخفض ، ويحد الصابورة من التيار إلى تيار التشغيل. بدون وجود صابورة ، سوف يتدفق التيار الزائد ، مما يتسبب في تدمير سريع للمصباح.
تحتوي بعض أنواع المصابيح على القليل من النيون ، والذي يسمح بضرب جهد التشغيل العادي ، مع عدم وجود دوائر إشعال خارجية. مصابيح الصوديوم ذات الضغط المنخفض تعمل بهذه الطريقة. أبسط كوابح هي مجرد مغو ، ويتم اختيارها حيث التكلفة هي العامل الحاسم ، مثل إنارة الشوارع. قد يتم تصميم كوابح إلكترونية أكثر تقدمًا للحفاظ على خرج ضوء ثابت طوال عمر المصباح ، وقد يدفع المصباح بموجة مربعة للحفاظ على خرج خالٍ من الوميض تمامًا ، ويتم إيقافه في حالة حدوث أعطال معينة.
عوامل الشكل
المقالات الرئيسية: اللمبة المتوهجة § اشكال اللمبةو و مقبس المصباح
يتم تحديد العديد من وحدات المصابيح ، أو المصابيح الكهربائية ، في رموز الشكل الموحدة وأسماء المقابس. غالبًا ما يتم تحديد المصابيح المتوهجة وبدائلها المعدلة على أنها “أ 19/ أ 60 E26/ E27 “، حجم شائع لهذا النوع من المصابيح الكهربائية. في هذا المثال ، تصف معلمات” A “حجم المصباح وشكله بينما تصف معلمات” E “حجم قاعدة لولبي Edison وخصائص الخيط.
متوسط العمر المتوقع للمصباح
يُعرَّف متوسط العمر المتوقع للعديد من أنواع المصابيح بأنه عدد ساعات التشغيل التي يفشل فيها 50٪ منها ، وهذا هو الوسيط عمر المصابيح. يمكن لتفاوتات الإنتاج المنخفضة التي تصل إلى 1٪ أن تخلق تباينًا بنسبة 25٪ في عمر المصباح ، لذلك بشكل عام ستفشل بعض المصابيح قبل متوسط العمر المتوقع المقدّر ، وسيستمر بعضها لفترة أطول. بالنسبة لمصابيح LED ، يُعرّف عمر المصباح بأنه وقت التشغيل الذي شهدت فيه 50٪ من المصابيح انخفاضًا بنسبة 70٪ في ناتج الضوء.
بعض أنواع المصابيح حساسة أيضًا لدورات التبديل. يمكن للغرف ذات التبديل المتكرر ، مثل الحمامات ، أن تتوقع عمرًا أقصر للمصباح أكثر مما هو مطبوع على الصندوق. مصابيح الفلورسنت المدمجة حساسة بشكل خاص لدورات التبديل.
الإضاءة العامة
إجمالي كمية الضوء الاصطناعي (خاصة من ضوء الشارع) كافية لكي تكون المدن مرئية بسهولة في الليل من الجو ومن الفضاء. هذا الضوء هو مصدر التلوث الضوئي هذا الأعباء علماء الفلك و اخرين.
في هذه الصورة المركبة من أكتوبر 2012 ، الأضواء من صنع الإنسان تسلط الضوء بشكل خاص على المناطق المطورة أو المأهولة بالسكان على سطح الأرض ، بما في ذلك السواحل البحرية في أوروبا وشرق الولايات المتحدة والهند واليابان وكوريا الجنوبية.
استخدامات أخرى غير الإضاءة
لمبة زجاجية شفافة 60 وات
يمكن استخدام المصابيح الكهربائية كمصادر للحرارة ، على سبيل المثال في حاضنات، مثل مصابيح الأشعة تحت الحمراء في الطعام السريع المطاعم والألعاب مثل كينر فرن سهل الخبز.
نظرًا لخصائص المقاومة غير الخطية ، فقد تم استخدام مصابيح خيوط التنجستن منذ فترة طويلة باعتبارها سريعة المفعول الثرمستورات في الدوائر الإلكترونية. وشملت الاستخدامات الشعبية:
- استقرار مذبذبات الموجة الجيبية
- الحماية من مكبرات الصوت في حاويات مكبر الصوت؛ يضيء التيار الزائد المرتفع جدًا لمكبر الصوت الضوء بدلاً من تدمير مكبر الصوت.
- التحكم التلقائي في مستوى الصوت في الهواتف
رسم مبهج لمصباح كهربائي يتميز بشعار التركي حزب العدالة والتنمية.[9][10]
رموز الدوائر
في مخططات الدوائر تظهر المصابيح عادة كرموز. هناك نوعان رئيسيان من الرموز ، وهما:
- عادة ما يمثل التقاطع في الدائرة المصباح كمؤشر. (ANSI / IEEE Std 315A-1986)
- الانبعاج نصف الدائري في الدائرة ، والذي عادة ما يمثل المصباح كمصدر للضوء أو الإضاءة.
