این یک لامپ رشته ای فیلامنت کربنی دست ساز است که در شلبی، اوهایو ساخته شده است. از زمانی که در سال 1901 روشن شد تقریباً به طور مداوم در حال سوختن بوده است. یعنی 119 سال در سال 2020. همچنین در کتاب رکوردهای جهانی گینس ثبت شده است. همانطور که این داستان قابل توجه است، در نوع خود بی نظیر است. تجربه شخصی شما از سوختن لامپ ها احتمالاً داستان دیگری را برای شما بازگو خواهد کرد. در عمل، لامپ‌های رشته‌ای معمولاً حدود 2000 ساعت عمر می‌کنند، به این معنی که با استفاده از 6 ساعت در روز، کمتر از یک سال عمر می‌کنند. لامپ های رشته ای بسیار ناکارآمد هستند زیرا 90 درصد انرژی به عنوان گرما هدر می رود و تنها 10 درصد آن به نور مرئی تبدیل می شود. دلیل سوختن یک لامپ رشته ای به دلیل نازک شدن نهایی رشته تنگستن است که به صورت گرم سفید می سوزد تا نور بتابد. تشدید کننده این موضوع، جریان افزایش بیش از حد است که هر بار که لامپ روشن می شود از فیلامنت عبور می کند.

لامپ رشته ای چگونه کار می کند؟

آیا می دانستید که لامپ های رشته ای بیش از یک دهه قدمت دارند؟ درست است، لامپ های رشته ای برای اولین بار در سال 1879 توسط دانشمند و مخترع پرکار، توماس ادیسون اختراع شدند. پس از هزاران آزمایش برای آزمایش همه چیز از پلاتین گرفته تا فیبر نارگیل، ادیسون یک حق اختراع در ایالات متحده برای یک لامپ رشته ای الکتریکی که از یک رشته یا نوار کربن، سیم پیچ شده و متصل به سیم های تماسی پلاتینا استفاده می کند، به ثبت رساند. پس چگونه کار می کند؟ لامپ ادیسون از یک رشته کربن نازک تشکیل شده است که در داخل یک لامپ خلاء شیشه ای قرار دارد. خود رشته از یک رشته مو نازکتر است و به شکل مارپیچی پیچیده شده است. هنگامی که جریان الکتریکی از آن عبور می کند، رشته مانند رادیاتور بدنه سیاه رنگ عمل می کند. اساساً الکتریسیته انرژی اضافی به اتم های رشته می دهد. اما این باعث می شود اتم ها ناپایدار شوند.

از آنجایی که آنها نمی دانند چگونه به این انرژی تازه کشف شده پاسخ دهند، اتم ها دوباره به انرژی پایین تری سقوط می کنند. برای انجام این کار، آنها انرژی اضافی را به شکل فوتون آزاد می کنند که به آن نور نیز می گویند. به عبارت ساده، الکتریسیته رشته را تا زمانی که بدرخشد و نور بتابد گرم می کند. جالب اینجاست که اگرچه لامپ های رشته ای تغییرات و ارتقای جزئی داشته اند، اما از زمان ادیسون تغییر چندانی نکرده است. ارتقاء اصلی اضافه کردن گازهای بی اثر مانند آرگون و نیتروژن به لامپ شیشه ای است. این کار برای به حداقل رساندن تبخیر رشته و افزایش طول عمر لامپ در نظر گرفته شده است.

گرما در مقابل خروجی نور: لامپ چقدر گرما تولید می کند؟
 

اکنون که فهمیدید لامپ های رشته ای چگونه کار می کنند، اجازه دهید در مورد کارایی آنها صحبت کنیم. یا باید بگویم ناکارآمدی؟ برای سال‌ها، لامپ‌های رشته‌ای به دلیل ارزان‌ترین وسایل روشنایی موجود در بازار مورد تحسین قرار می‌گرفتند. اما این به قیمت ناکارآمدی وحشتناک تمام شد. لامپ‌های رشته‌ای در دانستن اینکه با انرژی الکتریکی که عرضه می‌شوند چه کنند، خیلی خوب نیستند. حدود 90٪ از منبع برق یک لامپ رشته ای به عنوان گرما هدر می رود و تقریباً 10٪ در واقع برای ایجاد نور استفاده می شود. این به این دلیل است که رشته تنگستن در داخل یک لامپ رشته ای باید تا حدود 4600 درجه فارنهایت برای تولید نور گرم شود. ناکارآمدی لامپ های رشته ای اغلب به صورت بازده نوری بیان می شود. این معیاری است که نشان می دهد منبع نور چقدر نور مرئی تولید می کند. با تقسیم شار نوری (مقدار نور) بر شار تابشی (مقدار کلی انرژی ساطع شده) محاسبه می شود. اکثر لامپ های رشته ای دارای بازده نوری بین 2 تا 3 درصد هستند. برای مقایسه، LED ها معمولا بین 5 تا 20 درصد هستند. بنابراین همانطور که می بینید، لامپ های رشته ای جای زیادی برای بهبود دارند. این مثال خوبی از یکی از قوانین اساسی فیزیک، بقای انرژی است. این اصل بیان می کند که انرژی را نمی توان ایجاد کرد یا از بین برد. فقط از یک فرم به فرم دیگر قابل انتقال است.

هنگامی که یک لامپ 100 وات روشن می شود، 100 وات انرژی الکتریکی به 100 وات نور و گرما تبدیل می شود. از آنجایی که لامپ های رشته ای فوق العاده ناکارآمد هستند و بازده نوری 2-3٪ دارند، این معمولاً به 98 وات گرما و 2 وات نور ترجمه می شود. از این نظر، لامپ های رشته ای به عنوان بخاری کارآمدتر از منابع نور هستند. بیشتر در مورد آن بعدا. اما از آنجایی که علاقه جهانی به گرمایش جهانی و انرژی سبز در دو دهه گذشته افزایش یافته است، لامپ های رشته ای به سرعت وارد خط آتش شدند. امروزه اکثر کشورها ساخت، توزیع، فروش و استفاده از لامپ های رشته ای را ممنوع کرده اند. از جمله اتحادیه اروپا، استرالیا، کانادا، روسیه و ایالات متحده است. به گفته رسانه فناوری سبز، محدودیت ها منجر به کاهش فروش جهانی لامپ های رشته ای از 12 میلیارد به 2 میلیارد واحد در سال شده است. همچنین تخمین زده می‌شود که مقررات باعث کاهش CO2 شود به جای لامپ های رشته ای، اکثر کشورها استفاده از CFL یا حتی بهتر از آن LED ها را ترویج می کنند.

چرا لامپ های رشته ای می سوزند؟

یک لامپ رشته ای سنتی از پوشش شیشه ای ساخته شده است و رشته تنگستن درست در مرکز قرار می گیرد. این رشته تنگستن از سیم بسیار طولانی اما نازک، در اصل تقریباً 2 متر ساخته شده است، که بارها و بارها حلقه می‌شود و در نهایت فقط حدود 3 سانتی‌متر اندازه می‌گیرد تا در فضای کوچک لامپ قرار گیرد. حال اگر درس علوم خود را به خاطر بیاورید دلیل روشن شدن لامپ این است که جریانی از سیم فلزی نازک عبور می کند و آن را سفید و داغ می کند و به عنوان محصول جانبی این گرما، نور مرئی نیز ساطع می شود. هنگامی که یک فلز سرد است، مقاومت بسیار کمی در برابر جریان دارد، به این معنی که فلز اجازه می دهد جریان زیادی از آن عبور کند، حتی بیشتر از چیزی که برای فلز ایمن است. با کنار هم گذاشتن همه اینها، در اینجا فرآیند دقیقی وجود دارد که طی آن یک لامپ رشته ای به طور ناگهانی از کار می افتد یا از کار می افتد. این به احتمال زیاد زمانی اتفاق می افتد که آن را روشن کنید:

هنگامی که لامپ خاموش است، رشته تنگستن سرد است و بنابراین مقاومت بسیار کمی دارد. هنگامی که لامپ از یک سوئیچ روشن می شود، جریان شروع به رفتن به نخ می کند. از آنجایی که مقاومت بسیار کم است، در ده‌ها اهم، رشته از یک موج عظیم جریان عبور می‌کند، که حدس زدید «جریان افزایشی»، یعنی بلای الکترونیک نیز نامیده می‌شود. در چند میلی ثانیه آینده، فیلامنت فوراً گرم می شود و مقاومت رشته فلزی را تا محدوده صدها اهم افزایش می دهد. بنابراین جریان عبوری به آمپر معمولی کاهش می یابد.

حال، اگر لامپ جدید و خوب ساخته شده باشد و دارای رشته ای ضخیم برای مقاومت در برابر چنین موج هایی باشد، و تنگستن به دلیل استفاده در طول زمان ضعیف نشده باشد، لامپ به طور معمول به کار خود ادامه می دهد و گرما و نور سفید داغ می دهد. با این حال، ما به دنبال شکست های فاجعه بار هستیم! با گذشت زمان، اتم‌های تنگستن توسط رشته‌های رشته‌ای مصرف می‌شوند، جایی که اتم‌های تنگستن به معنای واقعی کلمه از حالت جامد به حالت بخار گازی تغییر می‌کنند. این تبخیر تدریجی رشته به وضوح آن را از اینجا و آنجا ضعیف می کند. یک روز زیبا، وقتی لامپ روشن می شود، جریان عظیمی از آن عبور می کند، اما این بار، فورا رشته تنگستن ضعیف شده را می سوزاند و لامپ برای همیشه خاموش می شود. هنگامی که به این واقعیت فکر می کنید که در میلی ثانیه، فلز از دمای اتاق به حدود 3000 درجه سانتی گراد (5400 درجه فارنهایت) با مقاومت ناچیز در برابر جریان بالا می رود، شروع به تعجب می کنید که چرا لامپ های رشته ای هر بار نمی سوزند. زمانی که آنها روشن می شوند!

آیا لامپ های رشته ای سوخته می توانند باعث آتش سوزی شوند؟

آیا می دانستید که کاغذ می تواند در حدود 240 درجه سانتیگراد (464 درجه فارنهایت) شروع به سوختن کند؟ و اگر بخش بالا را با دقت بخوانید، دمای داخل یک لامپ رشته ای می تواند به حدود 3000 درجه سانتیگراد (5400 درجه فارنهایت) برسد. به علم زیادی نیاز نیست تا بفهمیم که لامپ های رشته ای که به درستی استفاده نمی شوند می توانند مطلقاً و در گذشته باعث آتش سوزی خانه شده باشند. چند اصل استفاده صحیح از لامپ ها شما را ایمن تر از ندانستن خطرات نگه می دارد. گرم شدن بیش از حد لامپ به دلیل عدم تهویه هوا یا استفاده از لامپ بالاتر از حد توصیه شده می تواند باعث سوختن سوکت، ذوب شدن قطعات و در نهایت شود.
ایجاد آتش سوزی شود. وسایل سرپوشیده مانند گلوب های شیشه ای به ویژه مستعد گرم شدن هستند.

آیا خرید یک لامپ رشته ای جدید به یک کالای خرید ماهانه برای شما تبدیل شده است؟

شاید شما این یک سوکت خاص را داشته باشید. شاید بخشی از یک لوستر یا یک چراغ کف چند حباب باشد، اما هر بار که یک لامپ را در آن سوکت ONE خاص قرار می دهید، خیلی سریعتر از بقیه می سوزد. نگران نباشید، هیچ چیز ترسناکی وجود ندارد، به احتمال زیاد سیم‌کشی بد است. چیزی که باعث می شود این اتفاق بیفتد این است که لامپ جریان برق جامد دریافت نمی کند. نقاطی در خط الکتریکی که در آن ممکن است این اتفاق بیفتد، متعدد هستند:

سوکت: سوکت می‌تواند به مرور زمان فرسوده شود، زیرا لامپ‌ها گاهی خیلی سفت به داخل پیچ می‌شوند و لحیم کاری و عایق فلز نرم را کم کم از بین می‌برند. این بدان معنی است که لامپ به طور محکم در سوکت قرار ندارد.

سوئیچ: داخل سوئیچ یک دسته کامل سیم کشی مخصوص به خود وجود دارد. یک کلید ضعیف یا یک کلید قدیمی ممکن است مشکلی در داخل آن داشته باشد که به یک سوکت معیوب و در نتیجه یک لامپ معیوب تبدیل شود.

سیم‌کشی: سیم‌کشی متصل به سوئیچ از هر طرف ممکن است شل باشد، و اتصالات شل می‌تواند برای لامپ‌ها واقعاً بد باشد، زیرا باعث نوسانات مداوم برق می‌شوند، فیلامنت ظریف را دائماً لرزانده و باعث ضعیف شدن سریع آن می‌شود.

آیا می توانید اتاق را با لامپ های رشته ای گرم کنید؟

حالا بگذارید چیز جالبی را با شما به اشتراک بگذارم. وقتی داشتم این مقاله را می نوشتم، به شدت علاقه مند شدم بدانم آیا لامپ رشته ای می تواند اتاق را گرم کند یا خیر. وقتی بچه بودم، ما در اتاقی با لامپ رشته‌ای یک وسیله داشتیم و آنقدر داغ بود که می‌توانستم آن را از طرف مقابل اتاق احساس کنم، و به همین دلیل است که من اکنون کنجکاو هستم تا آن را بفهمم. همانطور که قبلاً گفتم دمای لامپ سنتی بسیار بالا است. این مقدار بسیار زیاد گرما می تواند جو اطراف را مانند رادیاتور گرم کند. به همین دلیل است که لامپ های رشته ای اغلب در مواردی مانند انکوباتورها و زیستگاه خزندگان استفاده می شوند. بنابراین به سوال پیش رو برگردیم، بله، یک لامپ رشته ای می تواند یک اتاق را گرم کند. اما اینکه آیا باید از لامپ های رشته ای به عنوان منبع گرما استفاده کنید یا خیر، سوال دیگری است.

در هر صورت، افزایش دمای تولید شده توسط یک لامپ رشته ای نسبتاً جزئی خواهد بود. ممکن است به کاهش اندکی صورتحساب گرمایش کمک کند، اما راه های بسیار بهتری برای گرم نگه داشتن خود وجود دارد. علاوه بر این، توانایی لامپ های رشته ای برای افزایش دمای اتاق تحت تأثیر چندین متغیر است:

وات لامپ
اندازه اتاق - لامپ های رشته ای اتاق های کوچک را بهتر از اتاق های بزرگ گرم می کنند.
تهویه اتاق - اتاق هایی با تهویه خوب گرمایش سخت تر خواهد بود.
مکان اتاق - گرما افزایش می یابد، بنابراین اتاق های زیر شیروانی بیشتر مستعد خواهند بود.
تعداد، اندازه و ضخامت هر پنجره.
رنگ دیوارها.
دمای بیرون

چه مدت طول می کشد تا یک اتاق گرم شود؟

درجه حرارت بالا
یک لامپ رشته ای 90 درصد انرژی خود را به عنوان گرما و 10 درصد به صورت نور ساطع می کند. بنابراین، یک لامپ 60 وات، 54 وات گرما و 6 وات نور ساطع می کند. اما وات نشان دهنده مصرف برق لامپ است. انرژی حرارتی (گرما) با ژول (J) بهتر است. یک وات برابر با یک ژول در ثانیه است. بنابراین یک لامپ 60 واتی 60 ژول انرژی در ثانیه مصرف می کند. بنابراین استفاده از یک لامپ 60 وات به مدت 60 ثانیه 3600 ژول انرژی گرمایی تولید می کند.

بیایید تصور کنیم اتاق شما 15 فوت x 20 فوت x 10 فوت است. این معادل 3000 فوت مکعب یا 84.95 متر مکعب است. حجم هوای اتاق 84.95 متر مکعب در 1.2 کیلوگرم بر متر مکعب (چگالی هوا) است. این معادل 101.94 کیلوژول است. برای افزایش دمای یک ماده، باید گرمای مخصوص آن را بدانید. گرمای ویژه هوا تقریباً 1 کیلوژول بر کیلو*کیلوگرم است. بنابراین تقریباً 101.94 کیلوژول انرژی برای گرم کردن اتاق به اندازه 1 درجه لازم است. لامپ رشته ای 60 واتی 3600 ژول در دقیقه انرژی تولید می کند. بنابراین، 28 دقیقه (102000 کیلوژول / 3600 ژول) طول می کشد تا دمای اتاق یک درجه افزایش یابد. البته این به شرطی است که هیچ کس وارد اتاق نشود و گرما جایی برای فرار نداشته باشد.

چگونه با لامپ های سوخته به طور ایمن برخورد کنیم؟

با توجه به اینکه هنوز لامپ های رشته ای را در خانه یا محل کار خود نصب کرده اید، ممکن است زمان زیادی از سوختن آنها نگذشته باشد. هنگامی که آنها سوختند، این دستورالعمل ها را دنبال کنید تا مطمئن شوید که در خلاص شدن از شر آن به خود یا شخص دیگری آسیب نرسانید. همچنین ممکن است لامپ در حین برداشتن ترک خورده و بشکند. غریزه خود را نگه دارید تا سریع لامپ شکسته را بردارید. قسمت های شیشه ای و فلزی کاملا داغ خواهند بود. اگر می توانید، چند ثانیه سریع به آن فرصت دهید تا خنک شود. سوئیچ را خاموش کنید و اگر چراغ رومیزی یا زمینی است، سیم را از دیوار جدا کنید تا بیشتر مراقب باشید. با استفاده از دستکش اجاق گاز، لامپ را بردارید و قبل از انداختن آن در کیسه زباله، آن را با خیال راحت در یک کیسه پلاستیکی قرار دهید تا از آسیب رساندن به ضایعات جلوگیری شود. اگر لامپ شما دست نخورده است، می‌توانید با خیال راحت چند هک Pinterest را برای بازگرداندن لامپ‌های شیشه‌ای به‌عنوان نگهدارنده خرده‌ریزه یا گلوب‌های کوچک تراریوم امتحان کنید. سپس می‌توانید به‌طور هنرمندانه فناوری‌های قدیمی را که لامپ‌های رشته‌ای تنگستن هستند، حفظ کرده و برای نسل‌های آینده به نمایش بگذارید!

کلمه پایانی
اگر منتظر سوختن لامپ‌های رشته‌ای خود هستید تا زباله ایجاد نکنید، این راهنما را در دسترس داشته باشید. اکنون دلایل سوختن لامپ های رشته ای را می دانید. آیا در خانه و محل کار خود به سراغ لامپ های LED رفته اید؟ بیشترین عمر لامپ های رشته ای شما چقدر بوده است؟