مشخصات فنی عمومی و اجرایی تاسیسات برقی ساختمان : ضابطه شماره 110 جلد 1 | ۴-۵- منابع نوری

۱-۴-۵- لامپ التهابی 

لامپ های التهابی به دو دسته کلی رشته ای و هالوژن تقسیم بندی می شوند.

۱-۱-۴-۵- لامپ رشته ای 

در این لامپ یک فیلامان که معمولا از جنس تنگستن است، با عبور جریان الکتریکی گرم و ملتهب شده و می درخشد. بازده لامپ التهابی بسیار پایین است زیرا بیشترین مقدار تابش منتشر شده از لامپ در ناحیه ی مادون قرمز است. این لامپ ها نور سفید مایل به قرمز تولید می کند. عمر لامپ التهابی بسیار پایین است. (جدول (۵-۵)) 

۲-۱-۴-۵- لامپ هالوژن 

لامپ التهابی است که رشته تنگستن آن در مجاورت ترکیبی از گازهالوژنه مثل ید قرار می گیرد و این ترکیب سبب طول عمر دو تا چهار برابری به نسبت یک لامپ التهابی می شود. همچنین ترکیب هالوژنه ایجاد درخشندگی بیشتری را برای کاربری های باشکوه ایجاد می کند. غالباً این لامپ ها برای روشنایی پروژکتوری یا نورپردازی های موضعی یا تاکیدی  استفاده می شود. 

۲-۴-۵- لامپ های تخلیه در گاز 

۱-۲-۴-۵- لامپ فلورسنت خطی - تخلیه در گاز با فشار کم

نحوه کار این لامپ به صورتی است که جریان الکتریکی گذرنده از میان گاز جیوه موجود در داخل لامپ را یونیزه و امواج فرابنفش تولید می کند که این امواج با عبور از ماده ی فلورسانس به نور مرئی تبدیل می شود. برای راه اندازی لامپ فلورسنت، از راه انداز استفاده می شود. از آنجا که مقاومت گاز داخل لامپ فلورسنت با عبور جریان کاهش می یابد و باعث افزایش جریان می شود، لامپ فلورسنت به یک بالاست نیاز دارد تا جریان عبوری از گاز را محدود و قوس الکتریکی را در لامپ برقرار کند. 

عمر این لامپ ها تحت تأثیر دمای محیط، ولتاژ اعمالی به کاتدها و تعداد راه اندازی تغییر خواهد کرد. 

این لامپ ها بر اساس قطر لوله ی آنها بر حسب x هشتم (x/8) اینچ طبقه بندی می شود. به عنوان مثال لامپ فلورسنت T8 یعنی قطر لوله لامپ 8/8 اینچ یا حدود ۲۶ میلی متر است و لامپ فلورسنت T5 یعنی قطر لوله لامپ 5/8 اینچ برابر ۱۶ میلی متر است. 

۲-۲-۴-۵- لامپ فلورسنت فشرده 

این لامپ شامل لوله تخلیه الکتریکی است که کاتدهای دوسر لامپ با اعمال ولتاژ باعث تبخیر جیوه شده و پس از یک تخلیه الکتریکی انرژی آزاد شده در طیف فرابنفش پس از برخورد با پوشش داخلی لامپ مرئی می شود. جهت روشن ماندن این منبع نور به وسایل راه اندازی و نگه دارنده لامپ نیاز دارد تجهیزات راه انداز این نوع لامپ در محفظه ای بین کلاهک تغذیه و لوله منبع نور قرار گرفته و معمولا قابلیت تعویض یا تعمیر را ندارند. انواع دیگر این لامپ های فلورسنت فشرده که از نوع دوپین است برای روشن شدن به راه انداز مخصوصی نیاز دارد که توسط سازندگان در داخل کلاهک لامپ قرار می گیرد. در مورد لامپ های چهارپین که راه انداز داخلی ندارد باید حتماً از بالاست الکترونیکی استفاده کرد تا نیازی به راه انداز وجود نداشته باشد. 

یادآوری - در برخی از انواع چهارپین موسوم به L یا TCL می توان از بالاست مغناطیسی به همراه راه انداز استفاده کرد. 

۳-۲-۴-۵- لامپ متال هالید 

نوعی لامپ تخلیه الکتریکی در گاز با فشار بالا است که برای راه اندازی آن از یک الکترود کمکی (به جای راه انداز)، در نزدیکی یکی از الکترودهای اصلی استفاده شده و توسط سیمی به الکترود دیگر متصل می شود. فاصله کم الکترودها به یونیزه شدن گاز موجود بین آنها و پیش گرمایش کاند لامپ کمک میکند و عمل تخلیه الکتریکی به طور جزیی اتفاق می افتد. با گرم شدن لامپ گاز داخل حباب تحلیه یونیزه می شود و با گذشت زمان عمل تخلیه ی اصلی در تمامی لامپ صورت می گیرد. از آن جا که مقاومت بسیار زیادی در مسیر الکترود فرعی وجود دارد بعد از برقراری جریان بین دو الکترود اصلی در این مسیر تخلیه اتفاق نمی افتد و با توجه به امپدانس مدار راه انداز مانند یک سیم عمل کرده و در نتیجه اتلاف انرژی وجود ندارد. 

در لامپ های متال هالید علاوه بر جیوه، مقداری نمک های هالوژن مانند بدور سدیم، یدور ایندیوم یا یدور تالیوم نیز اضافه می شود. در دمای کار لامپ یدور تبخیر می شود و طول موج مخصوصی را منتشر می کند. به این ترتیب هم طیف رنگ و هم بهره ی نوری بهتر می شود. از سوی دیگر نمک های فلزات هالوژنه سبب بهبودی شاخص نمود رنگ CRI می شود در برخی از انواع این خانواده تا حدود Ra=95 هم می رسد. گستره ی دمای رنگ ۳۰۰۰ تا ۵۶۰۰ کلوین سبب شده است که لامپ های مثال هالید در موارد متعددی کاربرد داشته باشد در حالی که گستره ی دمای رنگ لامپ های بخار جیوه به مقدار ۳۴۰۰ تا ۴۲۰۰ کلوین محدود بوده و دمای رنگ لامپ های بخار سدیم در حدود ۲۰۰۰ کلوین تقریبا ثابت است. 

در این لامپ ها برای راه اندازی لامپ از جرقه زن استفاده می شود که با ایجاد پالس های ولتاژ باعث شکل گیری عمل تخلیه در گاز موجود در لامپ می شود. 

لامپ های متال هالید ممکن است بتا به یکی از دلایل زیر بترکد : 

     • روشن و خاموش شدن مکرر 

     • لرزش زیاد لامپ 

     • نامناسب بودن مدارها راه انداز 

دقت به این نکته ضروری است این لامپ ها حتماً باید در چراغ های کاملاً بسته نصب شود. 

۱-۳-۲-۴-۵- تغییر رنگ 

یکی از مشکلات احتمالی در لامپ های مثال هالید تغییر رنگ است، به گونه ای که رنگ لامپ از سفیدی به سمت رنگ آبی یا سبز میل می کند. دلیل آن تغییر ولتاژ کاری دوسر لامپ ناشی از افت ولتاژ در شبکه با عملکرد بد بالاست است. 

یادآوری - از آنجایی که لامپ های متال هالید با دو نوع حباب تخلیه برای دو جریان الکتریکی ساخته می شوند هنگام انتخاب باید دقت کرد که جریان بالاست و لامپ با یکدیگر هم خوان باشند. 

۲-۳-۲-۴-۵- تابش فرابنفش 

از آنجایی که بخشی از طیف خروجی لامپ های متال هالید دارای پرتوهای فرابنفش است و عمل تخلیه الکتریکی در حباب تخلیه صورت می گیرد، حباب بیرونی پوششی است جهت کنترل خروج تابش فرابنفش به مقدار جزئی. علاوه بر آن حباب بیرونی وظیفه حفاظت مکانیکی از حباب تخلیه الکتریکی و تأمین چرخه دمایی برای تسریع در دوره راه اندازی و دوره پایداری را بر عهده دارد. 

از این رو توجه به نکات زیر ضروری است : 

     الف - هنگام نصب با بازرسی دوره ای کنترل شود حباب بیرونی لامپ دچار شکستگی نباشد. 

     ب - هنگام بستن یا جاگذاری لامپ در نگه دارنده لامپ دقت شود نیروی پیچشی سبب بریده شدن حباب از کلاهک لامپ یا جدا شدن لامپ از سمنت و کلاهک نشود. در این حالت اگر چه لامپ بدون ایراد روشن می شود اما سبب انتشار پرتو فرابنفش می شود. 

     پ - پیش از جاگذاری لامپ حتما کنترل شود که هیچ ترک مویی بر روی حباب وجود نداشته باشد چون در دمای بالای لامپ سبب خورد یا شکسته شدن حباب خارجی لامپ می شود اما لامپ هنوز پرتو فرابنفش را منتشر می کند. 

     ت - برای توان های کمتر از ۱۵۰ وات در ارتفاع کمتر از سه متر به شرطی می توان از این لامپ ها استفاده کرد که نماد یا نوشته فیلتر فرابنفش بر روی بسته بندی یا حباب لامپ وجود داشته باشد. 

۴-۲-۴-۵- لامپ بخار سدیم کم فشار و پرفشار

لامپ بخار سدیم با فشار کم دارای یک لوله داخلی و دو الکترود اصلی است. برای جلوگیری از اتلاف حرارتی از یک حباب خارجی نیز استفاده می شود که داخل آن خلاء ایجاد می کنند و سطح داخلی آن را با ماده بازتابنده پرتو فرو سرخ مانند اکسید ایندیوم می پوشانند. 

این لامپ از یک راه انداز استفاده می کند و فیلامان ها قبل از روشن شدن لامپ گرم می شود چون فشار بخار سدیم، بسیار کم است برای گرم کردن سدیم و شروع یونیزاسیون گاز نئون و مقدار بسیار کمی گاز آرگون به آن افزوده می شود. مدت  زمان روشن شدن لامپ ۷ تا ۱۵ دقیقه است و در طول این زمان که زمان راه اندازی نام دارد ولتاژ دو سر لامپ توان  نوری توان الکتریکی و جریان لامپ تغییر میکند. 

وضعیت قرارگیری این لامپ ها ممکن است بر عملکرد مطلوب آنها موثر باشد زیرا در برخی از وضعیت ها، سدیم در  مکان نادرستی جمع شده و لامپ به درستی کار نمی کند. 

با پیشرفت در فن آوری ساخت لامپ ها، لامپ های بخار سدیم کم فشار با توجه به تک فام بودن طیف زرد زننده و همچنین طول بلند آن با استقبال کمتری روبرو شده است. در لامپ های بخار سدیم پرفشار به دلیل استفاده از محفظه سرامیکی کوچک و به کارگیری ملغمه سدیم جیوه ابعاد آن نسبت به نوع کم فشار کوچک تر شده است که ضمن بهبود طیف رنگ نور سبب افزایش شار نوری نیز می شود. از سوی دیگر کوچک سازی لامپ ابعاد چراغ را کوچک تر و زیباتر می کند. 

برای کاهش تلفات حرارتی و تسریع در افزایش دمای راه اندازی و کاهش زمان تثبیت شار نوری از حباب بیرونی که داخل آن خلاء ایجاد شده است استفاده می شود غشا درونی حباب بیرونی در انواعی از این خانواده لامپ با فسفر پوشش داده می شود تا سبب ارتقاء Ra در این لامپ ها شود. این گروه به لامپ سدیم پرفشار با رنگ نور بهبود یافته (رنگ سفید طلایی) موسوم است. از دیگر خصوصیات بارز این لامپ ها، شار نوری بالا، طول عمر زیاد و مقاومت در برابر کاهش ولتاژ در هنگام عملکرد است و مناسب ترین منبع نوری برای فضاهای مه آلود، غبار آلود، انبارها، اسکله، معابر، تونل و در نورپردازی های دیوارها و نماها است. در این لامپ الکترود کمکی وجود ندارد و الکترودها قبل از روشن شدن گرم نمی شود. برای شروع کار لامپ های تا توان های کمتر از ۱۵۰ وات، یک پالس ولتاژ بالا در حدود ۲۰۰۰ ولت و برای لامپ های با توان بیشتر از ۱۵۰ وات، پالس ولتاژ تا ۴۵۰۰ ولت به مدت چند میلی ثانیه روی الکترودها اعمال می شود. لامپ های تخلیه ای موسوم به HID برای روشن شدن و روشن ماندن به یک وسیله محدود کننده جریان نیاز دارد و برای این کار از بالاست استفاده می کند. هم چنین برای روشن شدن به یک جرقه زن هم نیاز است که همیشه باید در نزدیکی لامپ قرار گیرد. 

دسته ای از لامپ های بخار سدیم که به منظور جایگزینی با لامپ های بخار جیوه به بازار مصرف ارایه می شود به پلاگین موسوم است. به نحوی طراحی شده که بدون نیاز به تغییر مدار با اجزای آن لامپ بخار سدیم پلاگین جایگزین می شود. با این عمل بدون هیچ تغییری در مدار و همان بالاست شار نوری حدود ۳۵ تا ۴۵ درصد افزایش می یابد. استفاده از این لامپ ها در پروژه های جدید ممنوع است و از این روش فقط برای مواردی که دارای چراغ های نصب شده از قبل است. می توان به عنوان یک راهکار پیشنهادی برای رسیدن به شارنوری بیشتر استفاده کرد. 

۵-۲-۴-۵- دیودهای منتشر کننده نور (LED) 

دیودهای منتشر کننده نور نوع خاصی از دیودها است که با عبور جریان الکتریکی از خود نور منتشر می کنند. هر LED از یک لایه بسیار نازک از ماده نیمه رسانا ساخته شده و بسته به ماده نیمه رسانا و مقدار ناخالصی وقتی باپاس مستقیم شود. یک نور رنگی با طول موج مشخص منتشر می کند. 

در بایاس مستقیم الکترون های باند هدایت نیمه رسانا با حفره های باند ظرفیت باز ترکیب می شود و انرژی کافی را برای فوتون های مولد نور تک قام مهیا می کند. به دلیل وجود لایه نازک، تعدادی از این فوتون ها می تواند از پیوند جدا شده و یک خروجی نورانی رنگی تولید کند. پس میتوان گفت که وقتی LED بایاس مستقیم است. انرژی الکتریکی را به انرژی نوری تبدیل می کند. 

منابع نور LED که برای روشنایی در چراغ ها استفاده می شود معمولا در دو نوع SMD یا COB وجود دارد. تفاوت این دو در نحوه مونتاژ چیپ LED بر روی برد است. 

در نوع SMD چیپ های نورانی به صورت مجزا روی برد و در نوع COB چیپ ها به صورت متمرکز در کنار یکدیگر مونتاژ می شود. 

منابع نوری LED طول عمر بیشتر و بهره نوری بیشتری در مقایسه با سایر منابع نوری دارد. (جدول (۵-۵)) 

دمای رنگ تقریبی برخی از متداول ترین منابع نوری در جدول (5-3) معرفی شده است. 

شاخص نمود رنگ Ra برخی از متداول ترین منابع نوری در جدول (5-4) معرفی شده است. 

بهره نوری و طول عمر تقریبی برخی از متداول ترین منابع نوری در جدول (۵-۵) معرفی شده است. 

یادآوری ۱ - اعداد طول عمر به صورت تجربی وابسته به تجهیزات راه اندازی و تعداد کلیدزنی است. 

یادآوری 2 - طول عمر 50000 ساعت مربوط به چیپ LED است و ممکن است درایو آن طول عمر کم تری داشته باشد.