لامپ فیلامان کربنی (Carbon Filament Lamp)، در فیزیک (Physics)
انواع لامپ ها (Lamp) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لامپ فیلامان کربنی (Carbon Filament Lamp) :
لامپ فیلامان کربنی (Carbon Filament Lamp) اولین نوع لامپ رشته ای بود که توسط توماس ادیسون در سال ۱۸۷۹ تجاری شد. در این لامپ ها به جای تنگستن، از فیلامان کربنی استفاده می شود. این لامپ ها امروزه بیشتر به صورت دکوراتیو و به سبک قدیمی (Vintage) ساخته می شوند.
فیلامان کربنی از زغال سازی (کربونیزاسیون) الیاف گیاهی مانند بامبو یا سلولز ساخته می شد. نقطه ذوب کربن بسیار بالاست (حدود ۳۵۰۰ درجه سانتی گراد) اما در دماهای بالا تصعید می شود.
بازده نوری لامپ کربنی بسیار پایین است (۲-۴ لومن بر وات) زیرا فیلامان کربنی نمی تواند در دمای بسیار بالا کار کند و گرایش به تصعید دارد. دمای کار معمولا ۱۸۰۰-۲۰۰۰ کلوین است که نور بسیار گرم و مایل به نارنجی تولید می کند.
طول موج بیشینه تابش:
\[ \lambda_{max} = \frac{2.9\times10^{-3}}{1900} \approx 1525 \text{ nm} \]. بنابراین بیشتر تابش در فروسرخ است و نور مرئی بسیار کم و عمدتا قرمز و نارنجی.
عمر این لامپ ها در زمان ادیسون حدود ۱۲۰۰ ساعت بود که برای آن زمان شگفت انگیز بود. اما در مقایسه با لامپ های مدرن، بسیار کم است. امروزه برای تولید لامپ های وینتیج، فیلامان کربنی را با کیفیت بهتر می سازند.
مقاومت فیلامان کربنی با افزایش دما کاهش می یابد (ضریب دمایی منفی). این برخلاف تنگستن است. بنابراین در لحظه روشن شدن، جریان بیشتری می کشد و با گرم شدن، جریان کاهش می یابد.
رابطه مقاومت با دما برای کربن:
\[ R(T) = R_0 [1 - \alpha (T - T_0)] \]که α حدود ۰.۰۰۰۵ بر کلوین است. بنابراین مقاومت در دمای کار حدود ۲۰٪ کمتر از دمای اتاق است.
این لامپ ها امروزه در رستوران ها، کافه ها و خانه های دکوراتیو برای ایجاد حس نوستالژیک استفاده می شوند. نور بسیار گرم و کم نور آنها فضایی صمیمی ایجاد می کند.
از نظر تاریخی، لامپ فیلامان کربنی تا دهه ۱۹۱۰ رایج بود تا اینکه فیلامان تنگستنی با بازده بالاتر جایگزین شد. اما هیچ گاه کاملا از بین نرفت و امروزه بازگشتی دوباره داشته است.
نکته جالب: برخی از این لامپ ها با گاز نیتروژن پر می شوند تا از تصعید کربن جلوگیری کنند. حباب معمولا شفاف است تا فیلامان نمایان باشد.
