المصباح الكهربائي من الأشياء التي لها أهمية كبيرة فِيْ العالم بشكل عام وفِيْ حياة الناس بشكل خاص، حيث أن المصباح هُو إنارة العالم.
يشير المصباح إلَّى الطاقة الضوئية التي يتم إنتاجها من خلال الخضوع لعملية تحويل الطاقة الكهربائية.
يعمل المصباح عَنّْ طريق تمرير تيار كهربائي عبر وسيط يعرف باسم مصباح القوس الكربوني أو المصباح المتوهج.
نجد أن المصابيح هِيْ المصدر الرئيسي لانتشار الضوء فِيْ العالم، فهِيْ مصدر الإضاءة الكهربائية.
من هُو مخترع المصباح
عَنّْد تقديم أنواع المصابيح يجب الرجوع إلَّى مخترع المصباح الكهربائي.
توماس إديسون هُو مخترع المصباح الكهربائي.
يُعد توماس إديسون من أعظم العلماء فِيْ أمريكا، ومن أهم المخترعين فِيْ العالم، حيث بلغ عدد اختراعاته 200.
ساهم المخترع الكبير توماس إديسون فِيْ تقدم الإنسان وتطور حياته من خلال اختراعاته المميزة والمهمة فِيْ مختلف المجالات مثل بطارية السيارة.
لا يمكن إنكار جهُود توماس إديسون فِيْ صناعة الضوء الكهربائي، حيث قام بمحاولات عديدة لاختراع المصباح، وبلغ عدد هذه المحاولات 999.
يمكننا القول أنه فِيْ عام 1879 م تم تصنيع المصباح الأول، وكان من أهم الأشياء المتعلقة بالمصباح الأول أنه كان يعمل من خلال أسلاك الكربون.
أنواع المصابيح
نجد أنه مع تطور الإنسان وتقدم الاختراعات، تطورت تكنولوجيا المصابيح، وتم إنشاء العديد من أنواع المصابيح.
عَنّْدما يتعلق الأمر بأنواع المصابيح فلا بد من الإشارة إلَّى أن هذه الأنواع تنقسم إلَّى قسمين، مصابيح تفريغ الغاز والمصابيح المتوهجة، وهذا التقسيم حسب التركيب.
مصابيح التنغستن
مصابيح التنغستن هِيْ نوع من المصابيح الخيطية وتُعرف باسم مصابيح الحرارة نظرًا لقدرتها على تحمل درجات الحرارة المرتفعة.
من أهم ميزات مصابيح التنغستن قدرتها على أداء ضعف معدل تبخر السلك المعدني.
أحد مكونات مصباح التنجستن هُو الفتيل الكهربائي، ويحتوي هذا الفتيل على غاز يعرف باسم الغاز الحامل.
يؤدي الغاز الخامل العديد من الوظائف، بما فِيْ ذلك تقليل التبخر الذي قد يتعرض له معدن الفتيل، فضلاً عَنّْ حماية الفتيل من الأكسدة.
وجدنا أن الكفاءة الضوئية منخفضة فِيْ هذه المصابيح، حيث تصل هذه الكفاءة إلَّى ما يقرب من 10 لومن / واط.
على الرغم من قلة الكفاءة الضوئية، إلا أنه يستخدم فِيْ العديد من المجالات، مثل النقل من حيث إشارات المرور والسيارات.
تتمتع مصابيح التنجستن بالعديد من الميزات المميزة وهِيْ الأمان، حيث وجدنا أن هذه المصابيح يمكن تحريكها دون حدوث أي ضرر.
يمكن أن تتحمل مصابيح التنجستن انخفاض الجهد ولا تتأثر بالفتح والإغلاق المتكرر وتُعرف باسم المصابيح الدافئة.
مصابيح التنغستن مع الهالوجينات المضافة
مصابيح الهالوجين التنجستن هِيْ النوع الثاني من المصابيح الفتيلية، ويتميز هذا النوع بقدرتها على تحمل درجات الحرارة المرتفعة.
هذا النوع مشابه لنوع مصباح التنجستن فِيْ أن هذا المصباح كان فِيْ الأصل مصباح تنجستن، ولكن تمت إضافة إحدى مواد الهالوجين مثل الفلور واليود.
يتميز هذا النوع من المصابيح أيضًا بقدرته على زيادة الكفاءة الضوئية التي تصل إلَّى 21 لومن / واط.
يختفِيْ فِيْ هذه المصابيح المرئية المعروفة بالسواد الداخلي.
أهم ما يميز هذا النوع من مصابيح التنجستن هُو أنه يقوم على دورة تجديد الخيوط ومادة الهالوجين.
لذلك نجد أن عمر هذه المصابيح يطول حيث تصل إلَّى 2000 ساعة.
يستخدم هذا النوع من المصابيح فِيْ الأماكن الصغيرة التي تحتاج إلَّى قوة إضاءة قوية، مثل إضاءة المسرح وإضاءة المتاجر وإضاءة السيارة.
يستخدم هذا النوع على نطاق واسع فِيْ المنازل بسبب كثافة الإضاءة فِيْه ولأنه من الأنواع الاقتصادية.
مصابيح بخار الزئبق من مصابيح تصريف الغاز
مصابيح بخار الزئبق هِيْ أحد أنواع مصابيح تفريغ الغاز التي تعتمد على توصيل الكهرباء عبر غاز تحت الضغط.
نجد أن هذا النوع من المصابيح يتكون من زجاجة خارجية لتخزين الأنبوب وزجاجة داخلية، والتي تعرف باسم الأنبوب المفرغ.
يوجد بداخل هذا المصباح عدة إلكترونات، ونجد بداخل هذا المصباح أرجون وزئبق.
يسمى هذا النوع من المصابيح بمصباح الفلورسنت الزئبقي لأنه يحتوي على الفوسفور فِيْ مكوناته.
تحتاج مصابيح بخار الزئبق إلَّى مادة فلورية فِيْ تركيبها، لأن هناك إشعاعًا ينبعث من هذه المصابيح لا يمكن رؤيته كَمْا هُو الحال فِيْ منطقة الأشعة فوق البنفسجية.
يتميز هذا النوع باستخدامه للإضاءة العامة، حيث أن ناتج الإضاءة الجيد يصل إلَّى 60 لومن / وات.
وتجدر الإشارة إلَّى أن هذه المصابيح لا يمكن وضعها ضمن مستويات رؤية العين، ويجب وضعها فِيْ منطقة أعلى من مستوى العين.
على الرغم من مزايا هذا المصباح إلا أنه يجب تشغيله لمدة تصل إلَّى سبع دقائق ولا يتميز نقله بالأمان.
كَمْا نجد أن مصابيح الفلورسنت من أهم أنواع المصابيح التي تندرج تحت مصابيح تفريغ الغاز.
وتسمى أيضًا مصابيح الزئبق لكنها ذات ضغط منخفض.
يتكون هذا النوع من المصباح من قطب كهربائي واحد، ونجد هذا القطب موجودًا عَنّْد أطراف المصباح، ويصل عددها إلَّى اثنين، وهما القطب السالب والأنود.
وظيفة القطب هِيْ توليد الإلكترونات، ويحدث هذا الجيل عَنّْد تسخين القطب، القطب.
يجب وضعه داخل أنبوب يحتوي على الأرجون وبخار الزئبق.
تحتوي هذه المصابيح أيضًا على مادة الفوسفور التي نجدها على السطح الداخلي للأنبوب.
تعتمد هذه المادة على امتصاص ما يعرف بالأشعة غير المرئية.
يقال إن هذه المصابيح تصدر كفاءة إضاءة عالية تختلف عَنّْ المصابيح الأخرى، وهذه من أهم مزاياها.
الكفاءة البصرية لمصابيح الفلورسنت
تبلغ كفاءة الإنارة للمصابيح الفلورية حوالي 80 لومن / واط، وهِيْ كفاءة عالية.
لا تستغرق هذه الأضواء وقتًا طويلاً لتضيء لأنها تعمل لمدة تصل إلَّى 5 ثوانٍ.
تتميز هذه الأضواء بمجموعة كبيرة من الألوان، بما فِيْ ذلك الأبيض الدافئ والمتوهج.
تتأثر المصابيح الفلورية بالحرارة، ومن أبرز عيوبها أن عامل الطاقة لهذه المصابيح منخفض للغاية.
العيب الرئيسي لهذه المصابيح هُو أنه إذا انخفض الجهد المطلوب لتشغيل المصباح عَنّْ 75٪، فلا يمكن تشغيل هذا المصباح.
لمبة هاليد معدنية
مصابيح الهاليد المعدنية عبارة عَنّْ مصابيح مكونة من عَنّْصرين، العَنّْصر الأول هُو اليود وهُو عَنّْصر هالوجين، والعَنّْصر الثاني هُو الثاليوم أو الصوديوم.
يتميز هذا المصباح أيضًا بالعديد من الميزات المهمة، حيث تصل كفاءة الإنارة إلَّى 100 لومن / وات.
يعتبر هذا المصباح أيضًا من أكثر المصابيح أمانًا فِيْ نقل الضوء، حيث يمكن أن تتراوح نسبة الضوء بين 60-90.
ومن عيوب هذا المصباح أنه يحتاج إلَّى أن يكون مضيئًا لمدة تصل إلَّى ست دقائق، ويستخدم هذا النوع فِيْ الملاعب.
مصابيح الصوديوم ذات الجهد المنخفض
تشبه مصابيح الصوديوم منخفضة الجهد مصابيح الفلورسنت فِيْ أن مصابيح الصوديوم هِيْ نوع من تفريغ الغاز.
يجب أن نشير أيضًا إلَّى الفرق بين مصباح الصوديوم ذو الجهد المنخفض ومصباح الفلورسنت.
حيث نجد أن مصباح الصوديوم لا يحتاج إلَّى فوسفور.
يعمل مصباح الصوديوم عَنّْ طريق إنتاج الضوء من خلال التفريغ الغازي، ويتم هذا الاستخدام فِيْ وسط يوجد فِيْه غاز خامل وغاز الصوديوم.
هذا النوع من المصابيح لا يتطلب وجود مادة فلورية، لأنه ينتج ضوءًا أصفر، وهُو لون موحد، اعتمادًا على مصباح الزئبق.
يتميز مصباح الصوديوم أيضًا بالحفاظ على درجة الحرارة من خلال نظام عزل أنبوب خاص لحمايته من الحرارة.
تعتبر مصابيح الصوديوم من أشهر أنواع المصابيح التي تتمتع بكفاءة إضاءة عالية يمكن أن تصل إلَّى 183 لومن / واط.
ونجد أيضًا أن هذا النوع له عيوب كثيرة، أهمها أنه يستغرق وقتًا للتشغيل، وهذه المرة يمكن أن تصل إلَّى عشر دقائق.
يستخدم هذا النوع فِيْ الإضاءة الخارجية لأنه لا يساعد فِيْ تمييز الألوان من خلال الضوء الذي يولده ويستخدم فِيْ المطار.
مصابيح الصوديوم عالية الجهد
فكرة هذا المصباح هِيْ تفريغ بخار الصوديوم.
يحدث هذا التفريغ عَنّْد الجهد العالي أو الضغط العالي.
مصباح الصوديوم عالي الجهد مشابه لمصباح الزئبق عالي الجهد والفرق بينهما يكَمْن فِيْ المواد المستخدمة داخل المصباح.
يوجد فرق بين مصباح الصوديوم ذو الجهد المنخفض ومصباح الصوديوم عالي الجهد وهذا الاختلاف فِيْ موجات الإشعاع.
كَمْا وجدنا أن موجات الإشعاع فِيْ مصباح الصوديوم عالي الجهد أطول من الموجات الموجودة فِيْ مصباح الجهد المنخفض مما يؤدي إلَّى توسع الألوان.
يتميز هذا النوع من المصابيح بالحفاظ على الأنبوب من التعرض للحرارة، ويتحقق ذلك من خلال وضعه داخل غطاء زجاجي.
تصل الكفاءة الضوئية لهذا المصباح إلَّى 125 لومن / واط، والتي تعتبر من الكفاءات البصرية العالية.
عَنّْد تشغيل هذا المصباح، قد يستغرق الأمر ما يصل إلَّى ست دقائق.