تطوير الأضواء الكهربائية

كان أول مصباح كهربائي عملي مصباحًا متوهجًا ، ولكن قبل ولادة المصباح المتوهج ، استخدم Humphrey David البريطاني 2000 بطارية وقضبان الكربون لصنع مصباح قوس ، لكن مصباح القوس كان مشرقًا للغاية وأنتجت الكثير من الحرارة. إنه أكثر من اللازم وليس متينًا ، ولا يمكن استخدامه في الأماكن العامة.

في عام 1854 ، استخدم هنري غوبرت ، وهو صانع ساعات ألماني هاجر إلى الولايات المتحدة ، سلك الخيزران المكربن ​​الموضوعة في زجاجة زجاجية فراغ لجعل أول عملية عملية مصباح كهربائيالتي استمرت لمدة 400 ساعة ، لكنه لم يصنعها في الوقت المناسب. تقدم بطلب للحصول على براءة اختراع.

في عام 1860 ، صنع الرجل الإنجليزي جوزيف سوان أيضًا خيوط كربونية مصباح كهربائي، لكنه فشل في الحصول على بيئة فراغ جيدة للحفاظ على خيوط الكربون تعمل لفترة طويلة.

لم يكن حتى عام 1878 أن تقنية الفراغ البريطانية تطورت إلى مستوى مرغوب فيها ، حيث اخترع لمبة كهربائية تم تنشيطها بأسلاك الكربون تحت الفراغ ، وحصل على براءة اختراع بريطانية. كان منزل Swann الخاص أول منزل خاص يضيء بالكهرباء في المملكة المتحدة.

في عام 1874 ، تقدم اثنان من الفنيين الكهربائيين في كندا بطلب للحصول على براءة اختراع للضوء الكهربائي: تم ملء النيتروجين تحت لمبة زجاجية لإبعاد الضوء بقضيب كربون نشط. ومع ذلك ، لم يكن لديهم موارد مالية كافية لمواصلة إتقان الاختراع ، لذلك باعوا براءة الاختراع في عام 1875. إلى إديسون. بعد شراء براءة الاختراع ، حاول Edison تحسين الشعيرة ، وأخيراً أنتج مصباح خيار الخيزران المكربن ​​في عام 1880 والذي يمكن أن يستمر لمدة 1200 ساعة.

ومع ذلك ، قضى مكتب براءات الاختراع الأمريكي بأن اختراع إديسون لمصباح خيوط الكربون المتوهجة قد ترك وراءه وكانت براءة الاختراع غير صالحة. بعد سنوات من الدعاوى القضائية ، فاز هنري غوبلز ببراءة الاختراع ، وأخيراً اشترى إديسون براءة الاختراع من أرملة غوبلز الفقيرة. في المملكة المتحدة ، رفعت سوان دعوى قضائية ضد إديسون بسبب انتهاك براءات الاختراع. استقروا في وقت لاحق خارج المحكمة وأنشأوا شركة مشتركة في المملكة المتحدة في عام 1883. قام سوان في وقت لاحق ببيع حقوق الملكية وبراءات الاختراع إلى إديسون.

في بداية القرن العشرين ، تم استبدال الشعيرة المكرببة بخيوط التنغستن ، ولا يزال مصباح المتوهج لخيوط التنغستن قيد الاستخدام اليوم.

في عام 1938 ، ولد مصباح الفلورسنت. ولدت مصابيح LED البيضاء في عام 1998.

يكتب

1. مصباح المتوهج

تحتوي المصابيح المتوهجة الحديثة على خيوط تنغستن ملفوفة وتم تسويقها في العشرينات من القرن العشرين ، وتم تطويرها من مصابيح خيوط الكربون التي تم تقديمها حوالي عام 1880.

يتم تحويل أقل من 3 ٪ من طاقة الإدخال إلى ضوء قابل للاستخدام. تقريبا جميع طاقة المدخلات ستصبح في نهاية المطاف الحرارة. في مناخ دافئ ، يجب تفريغ هذه الحرارة من المبنى من خلال التهوية أو تكييف الهواء ، مما يؤدي عادة إلى المزيد من استهلاك الطاقة. في المناخات الباردة التي تتطلب التدفئة والإضاءة أثناء فصول الشتاء الباردة والمظلمة ، فإن المنتج الثانوي للحرارة له قيمة معينة. بسبب انخفاض كفاءة الطاقة للمصابيح المتوهجة ، فإن العديد من البلدان تتخلى عن المصابيح المتوهجة.

بالإضافة إلى المصابيح الكهربائية للإضاءة العامة ، هناك نطاق واسع للغاية ، بما في ذلك أنواع الجهد المنخفض ، المنخفضة الطاقة التي تستخدم عادة كمكونات المعدات ، ولكن يتم استبدالها الآن بشكل أساسي بمصابيح LED.

2. مصباح الهالوجين

عادة ما تكون أصغر بكثير من المصابيح المتوهجة القياسية ، لأنه بالنسبة للتشغيل الناجح ، عادة ما تتجاوز درجة حرارة المصباح 200 درجة مئوية. لهذا السبب ، فإن معظمهم لديهم سيليكا تنصهر (الكوارتز) أو المصباح الزجاجي الألومنيوسيليكات. هذا عادة ما يتم إغلاقه في طبقة إضافية من الزجاج. الزجاج الخارجي هو احترازي أمان يقلل من الإشعاع فوق البنفسجي ويحتوي على شظايا زجاجية ساخنة عندما ينفجر الغلاف الداخلي أثناء التشغيل.

نظرًا لتراكم الحرارة المفرطة في المنطقة الملوثة ، قد تتسبب بقايا البصمات الدهنية في صيد قشرة الكوارتز الساخنة. إن خطر الحروق أو حرائق المصابيح العارية أكبر أيضًا ، مما يؤدي إلى حظر الاستخدام في بعض الأماكن ما لم يتم إرفاق المصابيح.

3. أضواء الفلورسنت

يتكون من أنبوب زجاجي يحتوي على بخار الزئبق أو الأرجون عند الضغط المنخفض. يؤدي التيار المتدفق عبر الأنبوب إلى إطلاق الغاز على الطاقة فوق البنفسجية. يتم طلاء الجزء الداخلي من الأنبوب بالفوسفور ، الذي ينبعث منه الضوء المرئي عند تشعيعه بواسطة فوتونات الأشعة فوق البنفسجية. كفاءتها أعلى بكثير من مصابيح المتوهجة. لنفس كمية الضوء المنتجة ، عادة ما يستخدمون حوالي ربع إلى ثلث قوة المصابيح المتوهجة.

كفاءة نظام إضاءة الفلورسنت النموذجي الكفاءة الخفيفة هو 50-100 لومن لكل واط ، وهو عدة مرات من المصابيح المتوهجة مع إخراج الضوء مماثل. تعد مصابيح الفلورسنت أغلى من المصابيح المتوهجة لأنها تتطلب الصابور لتنظيم التيار من خلال المصابيح ، ولكن تكاليف الطاقة المنخفضة عادة ما تعوض تكاليف أولية أعلى.

4. LED

تحظى الثنائيات الباعثة للضوء في الحالة الصلبة (LEDs) شائعة كمصابيح مؤشرات في الإلكترونيات الاستهلاكية ومعدات الصوت المهنية منذ السبعينيات. في 2000s ، ارتفعت الفعالية والإنتاج إلى النقطة التي يتم فيها استخدام LEDs الآن في تطبيقات الإضاءة (مثل المصابيح الأمامية للسيارات وأضواء الفرامل) ، والمصابيح الكهربائية وأضواء الدراجات ، والتطبيقات الزخرفية (مثل إضاءة العطلات).

تشتهر مؤشرات LED بعمرها الطويل للغاية ، حتى 100000 ساعة ، لكن تشغيل مصابيح الإضاءة أقل تحفظًا ، وبالتالي فإن عمر أقصر.

تعد تقنية LED مفيدة لمصممي الإضاءة لأنها تحتوي على استهلاك منخفض للطاقة ، وانخفاض الحرارة ، والتحكم في/إيقاف التشغيل الفوري ، وفي حالة LED أحادية اللون ، استمرارية اللون وتكلفة التصنيع المنخفضة نسبيًا. تعتمد حياة LED إلى حد كبير على درجة حرارة الصمام الثنائي.