प्रकाशमान लैंप का सिद्धांत और प्रकाशमान लैंप की रचना

वह विद्युत प्रकाश स्रोत जो उत्तप्ति के सिद्धांत पर काम करता है, उत्तप्ति लैंप कहलाता है। दूसरे शब्दों में, वह लैंप जो इलेक्ट्रिक करंट के कारण फिलामेंट की चमक के कारण काम करता है, उत्तप्ति लैंप कहलाता है।

उत्तप्ति लैंप कैसे काम करते हैं?

जब कोई वस्तु गर्म की जाती है, तो उस वस्तु के अंदर के परमाणु ऊष्मीय रूप से उत्तेजित हो जाते हैं। यदि वस्तु पिघल नहीं जाती, तो परमाणुओं के बाहरी कक्ष में इलेक्ट्रॉन आपूर्तित ऊर्जा के कारण उच्च ऊर्जा स्तर पर छलांग लगाते हैं। इन उच्च ऊर्जा स्तर पर इलेक्ट्रॉन स्थिर नहीं होते, वे फिर से निम्न ऊर्जा स्तर पर गिर जाते हैं। उच्च से निम्न ऊर्जा स्तर पर गिरते समय, इलेक्ट्रॉन अपनी अतिरिक्त ऊर्जा को फोटोन के रूप में छोड़ देते हैं। ये फोटोन फिर वस्तु की सतह से विद्युत चुंबकीय विकिरण के रूप में उत्सर्जित होते हैं।

यह विकिरण विभिन्न तरंगदैर्ध्यों का होता है। इनमें से एक भाग दृश्य तरंगदैर्ध्य की सीमा में होता है, और एक महत्वपूर्ण भाग इन्फ्रारेड तरंगदैर्ध्य में होता है। इन्फ्रारेड तरंगदैर्ध्य के भीतर आने वाला विद्युत चुंबकीय तरंग गर्मी ऊर्जा होती है और दृश्य तरंगदैर्ध्य के भीतर आने वाला विद्युत चुंबकीय तरंग प्रकाश ऊर्जा होती है।

उत्तप्ति एक वस्तु को गर्म करके दृश्य प्रकाश उत्पन्न करने का अर्थ है। एक उत्तप्ति लैंप इसी सिद्धांत पर काम करता है। विद्युत का उपयोग करके दृश्य प्रकाश का सरलतम रूप उत्तप्ति लैंप है। यहाँ हम एक पतले और नरम फिलामेंट के माध्यम से इलेक्ट्रिक करंट का उपयोग करते हैं दृश्य प्रकाश उत्पन्न करने के लिए। करंट फिलामेंट का तापमान इतना बढ़ाता है कि यह प्रकाशमान हो जाता है।

उत्तप्ति लैंप का इतिहास

आमतौर पर माना जाता है कि थॉमस एडिसन उत्तप्ति लैंप के आविष्कारक थे, लेकिन वास्तविक इतिहास ऐसा नहीं था। एडिसन से पहले इसके लिए काम करने वाले और प्रोटोटाइप डिजाइन करने वाले कई वैज्ञानिक थे। उनमें से एक ब्रिटिश भौतिकीविद् जोसेफ विल्सन स्वान थे। रिकॉर्ड के अनुसार, उन्हें उत्तप्ति लैंप के लिए पहला पेटेंट मिला था। बाद में एडिसन और स्वान व्यापारिक स्तर पर उत्तप्ति लैंप उत्पादन के लिए एकजुट हो गए।

उत्तप्ति लैंप का निर्माण

फिलामेंट दो लीड वायरों पर लगाया जाता है। एक लीड वायर फुट कंटैक्ट से जुड़ा होता है और दूसरा लैंप के धातु आधार पर समाप्त होता है। दोनों लीड वायर बल्ब के निचले मध्य में स्थापित ग्लास सपोर्ट से गुजरते हैं। दो सपोर्ट वायर भी ग्लास सपोर्ट से जुड़े होते हैं, जो फिलामेंट के मध्य भाग को समर्थित करते हैं। फुट कंटैक्ट धातु आधार से अनुवायित सामग्री द्वारा अलग रखा जाता है। पूरा प्रणाली एक रंगीन, फास्फोर कोटिंग या पारदर्शी ग्लास बल्ब द्वारा घेरा जाता है। ग्लास बल्ब निष्क्रिय गैसों से भरा हो सकता है या उत्तप्ति लैंप की रेटिंग के आधार पर इसे वैक्यूम रखा जा सकता है।

उत्तप्ति लैंपों का फिलामेंट एक उपयुक्त आकार और आकार के ग्लास बल्ब के साथ वायु-रोधी रूप से खाली किया जाता है। यह ग्लास बल्ब फिलामेंट को आसपास की हवा से अलग करने के लिए इस्तेमाल किया जाता है, फिलामेंट के ऑक्सीकरण से बचाने और फिलामेंट के आसपास की संवहन धारा को कम करने के लिए, ताकि फिलामेंट का तापमान उच्च रहे।

ग्लास बल्ब या तो वैक्यूम में रखा जाता है या निम्न दाब पर अर्गन जैसी निष्क्रिय गैसों से भरा जाता है, जिसमें नाइट्रोजन का एक छोटा प्रतिशत होता है। निष्क्रिय गैसों का उपयोग फिलामेंट के उत्तप्ति के दौरान फिलामेंट के वाष्पीकरण को कम करने के लिए किया जाता है। लेकिन बल्ब के अंदर निष्क्रिय गैस के संवहन प्रवाह के कारण, फिलामेंट की गर्मी को खोने की अधिक संभावना होती है।

फिर भी, वैक्यूम गर्मी का एक महान अवरोधक है, लेकिन यह फिलामेंट के उत्तप्ति के दौरान फिलामेंट के वाष्पीकरण को तेज करता है। गैस-भरे उत्तप्ति लैंपों के मामले में, 85% अर्गन और 15% नाइट्रोजन का उपयोग किया जाता है। कभी-कभी क्रिप्टन का उपयोग फिलामेंट के वाष्पीकरण को कम करने के लिए किया जा सकता है क्योंकि क्रिप्टन गैस का अणु वजन बहुत अधिक होता है।

लेकिन यह अधिक लागत लगाता है। लगभग 80% वायुमंडलीय दाब पर, गैस बल्ब में भरी जाती है। गैस 40 वाट से अधिक रेटिंग वाले बल्ब में भरी जाती है। लेकिन 40 वाट से कम बल्ब के लिए; कोई गैस नहीं उपयोग की जाती है।

एक उत्तप्ति लैंप के विभिन्न भाग नीचे दिखाए गए हैं।

उत्तप्ति लैंप का फिलामेंट

वर्तमान में, उत्तप्ति लैंप विभिन्न वाटेज रेटिंग में उपलब्ध हैं, जैसे 25, 40, 60, 75, 100 और 200 वाट आदि। बल्ब के विभिन्न आकार होते हैं, लेकिन मूल रूप से सभी गोलाकार होते हैं। उत्तप्ति लैंपों के फिलामेंट बनाने के लिए तीन प्रमुख सामग्रियाँ उपयोग की जाती हैं, और ये कार्बन, टैंटलम और टंगस्टन हैं। कार्बन पहले फिलामेंट सामग्री के लिए उपयोग किया जाता था, लेकिन वर्तमान में टंगस्टन इस उद्देश्य के लिए सबसे अधिक उपयोग किया जाता है।

कार्बन फिलामेंट का पिघलने का बिंदु लगभग 3500oC है, और इस फिलामेंट का संचालन तापमान लगभग 1800oC है, इसलिए वाष्पीकरण की संभावना बहुत कम है। इस कारण कार्बन फिलामेंट वाले उत्तप्ति लैंप फिलामेंट के वाष्पीकरण के कारण गहराई से अंधेरे नहीं होते। फिलामेंट लैंप का अंधेरा तब होता है जब फिलामेंट सामग्री के अणु ग्लास बल्ब की आंतरिक दीवार पर फिलामेंट के वाष्पीकरण के कारण जम जाते हैं।

यह अंधेरा लैंप के लंबे जीवनकाल के बाद प्रमुख हो जाता है। कार्बन फिलामेंट लैंप की दक्षता अच्छी नही