لامپ زنون – به زبان ساده
احتمالاً بارها چشمانتان را در مقابل نور سفید پرشدت فلاش‌های عکاسی زنون بسته‌اید. یا شاید در چراغ‌های خودرو خود، از لامپ‌های پرنوری موسوم به لامپ‌های زنون استفاده می‌کنید. همان‌طور که بارها شاهد بودید، نور حاصل از این چراغ‌ها یا فلاش‌ها بسیار پرشدت و خیره‌کننده است. اگر علاقمند هستید تا اطلاعات بیشتری در خصوص عملکرد و ساختار لامپ‌های تخلیه الکتریکی «آرک» (Arc Lamps)، به ویژه لامپ‌های زنون (Xenon Lamps) کسب کنید، در ادامه این مقاله با ما همراه باشید تا با زبانی ساده به بررسی فیزیک لامپ زنون بپردازیم.
لامپ‌های تخلیه الکتریکی چگونه کار می‌کنند؟
نور تابش شده از لامپ‌های معمولی فرکانسی در ناحیه مادون قرمز و طیف مرئی (بیشتر در ناحیه قرمز و نارنجی) قرار دارد.
لامپ‌های زنون، همانند لامپ‌های نئون، نمونه‌هایی از لامپ‌های قوس الکتریکی (Electric arc) یا به بیان دقیق‌تر لامپ‌های تخلیه الکتریکی هستند. می‌توانید قوس الکتریکی را نمونه‌ای کوچک از رعد و برق در نظر بگیرید که بین دو سطح مختلف ولتاژ زده می‌شود.
قوس الکتریکی در شرایط کنترل شده‌ای در داخل یک لوله شیشه‌ای پر شده از یک گاز در فشار کم یا زیاد (بسته به نوع کاربرد) بین دو الکترود اتفاق می‌افتد. این دو الکترود در دو انتهای لوله قرار داشته و به منبع تغذیه‌ای با ولتاژ بالا متصل است.
البته جدا از این نور، خود الکترودها به دلیل اینکه حین عمل تا دمای نزدیک 3000 درجه سانتی‌گراد داغ می‌شوند، از خود نور تولید می‌کنند. از این حیث جنس الکترودها را تنگستن که نقطه ذوبی حدود 3400 درجه سانتی‌گراد دارد، انتخاب می‌کنند. رنگ نور تابش شده به نوع گاز مورد استفاده در لامپ بستگی دارد. در لامپ‌هایی که با گاز نئون پر شده‌اند، نور تابشی طیفی قرمز دارد. در لامپ‌های جیوه، نور تابشی سرد‌تر (منظور دمای رنگ) و روشن‌تر است. لامپ‌های زنون نیز نوری سفید‌تر و مثل نور سفید خورشید در روز دارند.
انواع لامپ زنون
به طور کلی می‌توان گفت که لامپ‌های زنون در دو نوع پیوسته (مثل چراغ خودروها) و فلاشی (همانند آنچه در دوربین‌های عکاسی است) وجود دارند.
فلاش زنون
فلاش‌های زنون که اغلب در دوربین‌های عکاسی کاربرد دارند، در یک لحظه (میلی‌ثانیه تا میکروثانیه) نور درخشان و سفیدی را تابش می‌کنند. این نور بین 10 تا 100 برابر از نور یک لامپ رشته‌ای روشن‌تر است.
نمونه‌های قابل حمل این فلش‌ها به صورت کوچک‌تر روی دوربین‌ها سوار می‌شوند. از آنجایی که تامین ولتاژ ناگهانی برای رخ دادن پدیده قوس در فلاش زنون از عهده باتری دوربین خارج است، این فلاش‌ها به همراه یک خازن با ولتاژی متناسب با فلاش همراه هستند. از آنجایی که خازن می‌تواند یکباره (با سرعت) زیادی تخلیه شود، ولتاژ مورد نیاز برای زدن فلاش را فراهم می‌کند. اگر دقت کرده باشید، زدن فلاش دوم بلافاصله پس از فلاش اول امکان پذیر نیست و شما باید به مدت زمان شارژ کامل دوباره خازن صبر کنید.
لامپ زنون (نور پیوسته)
در این گونه از لامپ‌های زنون، متناسب با فشار گاز درون لامپ و فاصله دو الکترود، از ولتاژ کمتر و ثابتی برای تولید نور استفاده می‌کنند. در واقع این نوع لامپ زنون مثل لامپ‌های نئون به صورت مدام نور تابش می‌کند. نور تابش شده از این نوع لامپ زنون در مقایسه با نور فلاش زنون، ملایم‌تر است. لامپ‌های مورد استفاده فانوس‌های دریایی یا پروژکتورهای فیلم‌برداری از این نوع هستند.
لامپ زنون HID
لامپ‌های زنون «تخلیه با شدت بالا» (High Intensity Discharge)، لامپ‌هایی به نسبت کوچکی هستند که در آن‌ها قوس الکتریکی بین دو الکترود که در فاصله‌ای حدود ۲ میلی‌متر از یکدیگر قرار دارند، زده می‌شود. این نوع از لامپ زنون که اکثراً اصطلاح HID به تنهایی برای آن‌ها به کار می‌رود در سال 1990 توسط شرکت «فیلیپس» اختراع شد. لامپ‌های مذکور که امروزه در چراغ جلوی خودروها به وفور استفاده می‌شوند، تا 50٪ نور بیشتری نسبت به لامپ‌های معمولی ایجاد می‌کنند.
البته یکی از اشکالات لامپ‌های زنون این است که همانند لامپ‌های فلورسنت، مقداری موج الکترومغناطیسی در طیف فرابنفش تولید می‌کنند که نیاز است تا فیلترهایی برای جذب این امواج به کار گرفته شود.
لامپ زنون HID همانند لامپ‌های فلورسنت، نظیر مهتابی برای راه‌اندازی اولیه نیاز به «بالاست» (Ballast) دارند. بالاست ولتاژ اولیه که مقداری بیشتر از ولتاژ کاری لامپ است را تامین می‌کند.
اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:
- مجموعه آموزش‌های فیزیک
- آموزش نرم افزار COMSOL Multiphysics برای پدیده های الکترومغناطیس
- مجموعه آموزش‌های دروس مهندسی برق
- آموزش طراحی روشنایی و نورپردازی با نرم افزار DIALux
- طیف الکترومغناطیسی -- به زبان ساده
- گاز نجیب -- به زبان ساده
- مفاهیم روشنایی — به زبان ساده
^^
مطالب مجله فرادرس را در جستجوی گوگل سریع‌تر ببینید
با سلام یه سوال .ایا لامپ زنون با یک ترانس سری شود بهتره یا موازی ممنون میشم جواب بدید
برای نسوختن ترانس ایا دو لامپ زنون سری شود بهتر است یا موازی با یک ترانس ممنون اگر جواب بدید
سلام
ممنون از توضیحات بسیار خوبتون
یک سوال داشتم و اینکه طول موج لامپ زنون جیوه در چه محدوده ای می باشد؟
با تشکر
چقدر علم زیباست وقتی بدونی . افرین