لامپ

چراغ الکتریکی یا لامپ ( به فرانسوی: lampe ) یک گونه منبع روشنایی مصنوعی است که شامل یک منبع نوری و قطعات و تجهیزات مکانیکی و الکتریکی مثل حباب، اتصالات، به همراه مدارات راه انداز، مثل بالاست، خازن و … می شود که در یک شیشه قرار داده شده اند، و از آن ها برای تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی نوری کمک می گیرند.
امروزه لامپ های متفاوتی در بازار پیدا می شود که هر کدام کاربرد ویژه خود را دارند.
لامپ رشته ای با رشته تنگستن پیچیده شده، در سال ۱۹۲۰ میلادی به بازار آمد. گاهی این لامپ را با لامپ رشته کربنی که در ۱۸۹۰ معرفی شد اشتباه می گرفتند.
علاوه بر لامپ حبابی معمولی شامل گونه های متنوعی مانند لامپ های کم توان و ولتاژ پایین نیز می شود که کاربرد بسیاری داشته اند اما هم اکنون به صورت عمده با ال ئی دی ها جایگزین شده اند. برخی از کشورها رغبت بسیاری به جایگزینی برخی از گونه های این لامپ ها نشان داده اند، مانند برنامه جایگزینی لامپ های رشته ای رایج در استرالیا تا سال ۲۰۱۰، چون این لامپ ها از لحاظ بازده تبدیل الکتریسیته مقرون به صرفه نیستند و کمتر از ۳٪ انرژی دریافتی شان به نور تبدیل می شود.
تقریباً یا به طور کلی، همه انرژی برق دریافتی به گرمای بی استفاده تبدیل می شود که باعت گرمی هوا می گردد و باید توسط تهویه های مطبوع یا هواکش ها از ساختمان دفع شود که اغلب باعث اتلاف بیشتر انرژی برق می شود. در برخی مناطق تاریک و سرد که به گرما و نور نیاز دارند گرمای تولید شدهٔ ناخواسته، ممکن است دارای ارزش باشد.
نخستین منبع عملی واقعی ماکروویو لامپ مگنترون بود که در دهه ۱۹۳۰ در انگلیس ساخته شد و سپس از آن در ساخت و توسعه سامانه رادار در خلال جنگ جهانی دوم استفاده شد. در سال های گذشته قطعات نیمه رسانا به طور فرآینده ای جایگاه لامپ های ماکروویو را پر نموده و مزایای بسیار هم دارند. اما هنوز هم لامپ ها برای تولید توان های بسیار بالا ( ۱۰ کیلو وات تا ۱۰ مگا وات ) و فرکانس های بالاتر امواج میلی متری ( ۱۰۰ گیگا هرتز و بالاتر ) لازم و ضروری می باشند. گونه های بسیار گوناگونی از شکل لامپ ها در کنار مفاهیم مختلفی که بر اساس آن عملکرد لامپ بنا گذاشته شده است وجود دارند. اما همگی لامپ ها جنبه های مشترک پرشماری دارند. نخست آنکه در همگی لامپ ها برهم کنش اشعه با یک میدان مغناطیسی در داخل روکش خلأ شیشه ای یا فلزی را داریم؛ بنابراین می بایست به طریقی انرژی RF در خارج این روکش به آن تزویج نماییم این کار را معمولاً با پنجره های سطحی یا حلقه ها و پروب های تزویجی هم محور انجام می دهیم. کلایسترون انعکاسی یک لامپ کلایسترون تک حفره است که به عنوان یک تشدیدکننده با به کارگیری یک الکترود انعکاس دهنده پس از حفره برای ایجاد فیدبک مثبت از طریق اشعه الکترونی عمل می نماید، این کلایسترون را می توان به صورت مکانیکی و با تنظیم اندازه حفره به صورت دلخواه تنظیم نمود. عیب بزرگ کلایسترون ها پهنای باند نازک آن ها می باشد که نتیجه حفره ها با Q بالا مورد نیاز برای خوشه بندی الکترون می باشد. کلایسترون ها برای سطوح نویز AMو FM بسیار پایین می باشند. پهنای باند کم تقویت کننده کلایسترون در لامپ با موج حرکتی ( TWT ) بر طرف گردیده است. یک تقویت کننده با اشعه خطی است که از یک تفنگ الکترونی و یک آهنربای متمرکزکننده برای شتاب بخشیدن به اشعه الکترون ها در خلال یک ناحیه برهم کنش استفاده می کند. معمولاً ناحیه برهم کنش از یک ساختار هیلیکس با موج آهسته با یک ورودی RF در انتهای تفنگ الکترونی و یک خروجی RF در انتهای کلکتور تشکیل می شود. ساختار هیلیکس سرعت انتشار موج RF را کاهش داده بنابر این، این موج با همان سرعتی حرکت می کند که موج و اشعه در ناحیه برهم کنش حرکت می نمایند و اثر تقویت کنندگی به دست می آید. سپس سیگنال تقویت شده از انتهای هیلیکس تزویج می گردد. TWT بالاترین پهنای باند را در میان لامپ های تقویت کننده دارد که مقدار آن ار ۳۰٪ تا ۱۲۰٪ متغیر است. در نتیجه این لامپ برای استفاده در سامانه های جنگ الکترونیک بسیار مفید است چرا که در این سامانه ها نیاز به تئانی بالا در پهنای باند هی وسیع داریم. ابن لامپ ها دارای توان نامب چند صد وات ( به طور اسمی ) استاما می توان این مقدار را تا چند کیلو وات نیز افزایش داد که این کار توسط ایجاد یک ناحیه برهم کنش با به کارگیری مجموعه ای از حفره های تزویج شده انجام می شود البته در عوض پهنای باند کاهش خواهد یافت. راندمان TWT تقریباً پایین استو به طور اسمی بین ۲۰٪ و ۴۰٪ می باشد. نوع دیگری از لامپ نوسان ساز اشعه خطی، نوسان ساز با برهم کنش توسعه یافته ( EIO ) است. EIO بسیار مشابه یک کلایسترون است و از ناحیه برهم کنش شامل شماری حفره تزویج شده با یکدیگر با فیدبک مثبت برای انجام نویان استفاده می نماید. این لامپ دارای یک پهنای باند تنظیم شده نازک و یک راندمان متوسط است اما می توان توان های بالا نزدیک چند صد گیگا هرتز را تأمین نماید. تنها ژیراتون است که می تواند توان بیشتری را تحویل نماید. لامپ هایی با میدان متقاطع شامل مگنترون، تقویت کننده با میدان متقاطع وژیراتون است. همان طور که از پیش فهمیدیم مگنترون نخستین منبع ماکروویو توان بالا است. مگنترون از یک کاتد استوانه ای تشکیل گردیده است که توسط یک آند استوانه ای با چندین حفره تشدیدکننده در طول قطر داخلی آن احاطه گردیده است. یک میدان مغناطیسی بایاس به صورت موازی با محور کاتد - آند اعمال می گردد. در عمل ابری از الکترون ها تشکیل گردیده که حول کاتد در ناحیه برهم کنش می چرخد. مشابه با قطعات اشعه خطی، خوشه بندی الکترون رخ داده و انرژی از اشعه الکترونی به موج RF منتقل می شود. توان RF می تواند خارج از لامپ با یک پروب، حلقه یا پنجره روزنه دار تزویج گردد. مگنترون ها می توانند توان های خروجی بسیار بالا - در حد چند صد کیلو وات را فراهم نمایند. همچنین مگنترون دارای راندمانی در حدود ۸۰٪ یا بیشتر می باشد. اما یک عیب بزرگ آن این است که مگنترون نویز بسیاری را تولید می کند و نمی تواند فرکانس یا ارتباط فاز را تثبیت نماید در حالی که در حالت پالسی عمل می نماید. این فاکتورها برای عملکرد بالای رادارها ی پالسی بسیار مهم هستند که درآن ها فنون پردازش بر روی مجموعه ای از پالس های بازگشتی عمل می نمایند. ( رادارهای مدرن از این گونه امروزه عموماً از منابع نیمه رسانا با نویز کم به همراه یک TWT برای تقویت کنندگی توان استفاده می نمایند ) حال کاربرد مگنترون ها عموماً برای پخت وپز با مایکروویو می باشد.