تاريخ الضوء الكهربائي

كان أول مصباح كهربائي عملي هو مصباح وهاج، ولكن قبل ولادة مصباح وهاج، البريطاني همفري ديفيد استخدم 2000 بطارية واثنين من قضبان الكربون لصنع مصباح القوس ، ولكن هذا القوس مصباح كان ساطعًا جدًا وينتج عنه الكثير من الحرارة. إنه "كثير جدًا وغير متين ، ولا يمكن استخدامه في الأماكن العامة.

في عام 1854 ، استخدم هنري جوبيرت ، صانع ساعات ألماني هاجر إلى الولايات المتحدة ، سلكًا من الخيزران مكربنًا موضوعًا في زجاجة زجاجية مفرغة من الهواء لصنع أول مصباح كهربائي عملي ، استمر لمدة 400 ساعة ، لكنه لم يصنعه في الوقت المناسب. التقدم بطلب للحصول على براءة اختراع.

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

لم يكن حتى عام 1878 أن تطورت تقنية الفراغ البريطانية إلى مستوى مرغوب فيه ، حيث اخترع مصباحًا كهربائيًا تم تنشيطه باستخدام سلك الكربون في الفراغ ، وحصل على براءة اختراع بريطانية. كان منزل Swann s هو أول منزل خاص تضاء بالكهرباء في المملكة المتحدة.

في عام 1874 ، تقدم اثنان من الفنيين الكهربائيين في كندا بطلب للحصول على براءة اختراع لمصباح كهربائي: تم ملء النيتروجين تحت مصباح زجاجي لإصدار الضوء بقضيب كربون نشط. ومع ذلك ، لم يكن لديهم موارد مالية كافية لمواصلة تحسين الاختراع ، لذلك باعوا براءة الاختراع في عام 1875. إلى Edison. بعد شراء براءة الاختراع ، حاول إديسون تحسين الخيوط ، وأنتج أخيرًا خيوط الخيزران المتفحمة مصباح في عام 1880 يمكن أن تستمر لمدة 1200 ساعة.

ومع ذلك ، قضى مكتب براءات الاختراع الأمريكي بأن اختراع إديسون للمصباح المتوهج المصنوع من خيوط الكربون قد ترك وراءه وأن براءة الاختراع كانت غير صالحة. وبعد سنوات من الدعاوى القضائية ، فاز هنري جوبلز ببراءة الاختراع ، واشترى إديسون أخيرًا براءة الاختراع من أرملة جوبلز الفقيرة. في المملكة المتحدة ، رفع سوان دعوى قضائية ضد إديسون لانتهاك براءات الاختراع. استقروا فيما بعد خارج المحكمة وأنشأوا شركة مشتركة في المملكة المتحدة في عام 1883. باع سوان لاحقًا أسهمه وبراءات اختراعه إلى إديسون.

في بداية القرن العشرين ، تم استبدال الخيوط المتفحمة بخيوط التنغستن ، وخيوط التنغستن المتوهجة مصباح لا يزال قيد الاستخدام اليوم.

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

يكتب

1. مصباح وهاج

قامت المصابيح المتوهجة الحديثة بلف خيوط التنجستن وتم تسويقها في عشرينيات القرن الماضي ، وتم تطويرها من مصابيح خيوط الكربون التي تم تقديمها في حوالي عام 1880.

يتم تحويل أقل من 3٪ من الطاقة المدخلة إلى ضوء قابل للاستخدام. ستصبح كل طاقة الإدخال تقريبًا في النهاية حرارة. في المناخ الدافئ ، يجب تصريف هذه الحرارة من المبنى عن طريق التهوية أو تكييف الهواء ، مما يؤدي عادة إلى زيادة استهلاك الطاقة. في المناخات الباردة التي تتطلب التدفئة والإضاءة خلال فصول الشتاء الباردة والمظلمة ، يكون للمنتج الثانوي للحرارة قيمة معينة. نظرًا لانخفاض كفاءة استخدام الطاقة للمصابيح المتوهجة ، فإن العديد من البلدان تقوم بالتخلص التدريجي من المصابيح المتوهجة.

بالإضافة إلى مصابيح الإضاءة العامة ، هناك مجموعة واسعة جدًا ، بما في ذلك الأنواع منخفضة الجهد والطاقة المنخفضة التي تُستخدم عادةً كمكونات للمعدات ، ولكن يتم استبدالها الآن بشكل أساسي بمصابيح LED.

2. مصباح هالوجين

عادة ما يكون أصغر بكثير من المتوهج القياسي مصابيح، لأنه للتشغيل الناجح ، عادة ما تكون درجة حرارة المصباح مطلوبة لتتجاوز 200 درجة مئوية. لهذا السبب ، تحتوي معظمها على السيليكا المنصهرة (الكوارتز) أو المصباح الزجاجي من الألومينوسيليكات. عادة ما يتم غلق هذا بطبقة إضافية من الزجاج. الزجاج الخارجي هو إجراء احترازي للسلامة يقلل من الأشعة فوق البنفسجية ويحتوي على شظايا زجاجية ساخنة عندما ينفجر الغلاف الداخلي أثناء التشغيل.

بسبب تراكم الحرارة الزائدة في المنطقة الملوثة ، قد تتسبب البقايا الزيتية لبصمات الأصابع في تكسير قشرة الكوارتز الساخنة. كما أن خطر حدوث حروق أو حرائق للمصابيح المكشوفة أكبر أيضًا ، مما يؤدي إلى حظر استخدامها في بعض الأماكن ما لم تكن محاطة بمصابيح.

3. مصابيح الفلورسنت

يتكون من أنبوب زجاجي يحتوي على بخار الزئبق أو الأرجون عند ضغط منخفض. يتسبب التيار المتدفق عبر الأنبوب في إطلاق الغاز للطاقة فوق البنفسجية. الجزء الداخلي من الأنبوب مغطى بالفوسفور ، والذي ينبعث منه الضوء المرئي عند تشعيعه بفوتونات الأشعة فوق البنفسجية. كفاءتها أعلى بكثير من المتوهجة مصابيح. بالنسبة لنفس كمية الضوء التي يتم إنتاجها ، فإنها عادة ما تستخدم حوالي ربع إلى ثلث قوة السطوع مصابيح.

تبلغ كفاءة نظام الإضاءة الفلوريسنت النموذجي ذو الكفاءة الضوئية 50-100 لومن لكل واط ، وهو ما يزيد عدة مرات عن المصابيح المتوهجة ذات خرج الإضاءة المماثل. تعد المصابيح الفلورية أكثر تكلفة من المصابيح المتوهجة لأنها تتطلب كوابح لتنظيم التيار من خلال المصابيح ، ولكن تكاليف الطاقة المنخفضة عادة ما تعوض التكاليف الأولية المرتفعة.

4. LED

تشتهر الثنائيات الباعثة للضوء في الحالة الصلبة (LED) كمصابيح مؤشر في الإلكترونيات الاستهلاكية ومعدات الصوت الاحترافية منذ السبعينيات. في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، ارتفعت الفعالية والإنتاج إلى النقطة التي تُستخدم فيها مصابيح LED الآن في تطبيقات الإضاءة (مثل المصابيح الأمامية للسيارة وأضواء الفرامل) والمصابيح الكاشفة وأضواء الدراجات والتطبيقات الزخرفية (مثل إضاءة العطلات).

تُعرف مؤشرات LED بعمرها الطويل للغاية ، والذي يصل إلى 100000 ساعة ، ولكن تشغيل مصابيح LED أقل تحفظًا وبالتالي فهي ذات عمر افتراضي أقصر.

تعد تقنية LED مفيدة لمصممي الإضاءة نظرًا لاستهلاكها المنخفض للطاقة ، والحرارة المنخفضة ، والتحكم الفوري في التشغيل / الإيقاف ، وفي حالة مصابيح LED أحادية اللون ، واستمرارية الألوان ، وتكلفة التصنيع المنخفضة نسبيًا. تعتمد حياة LED إلى حد كبير على درجة حرارة الصمام الثنائي.