لامپ‌های تخلیه گازی و انواع آن

لامپ‌های تخلیه گازی (Gas Discharge Lamps) یکی از مهم‌ترین فناوری‌های روشنایی صنعتی و شهری در قرن اخیر هستند.
در این لامپ‌ها، نور از طریق عبور جریان الکتریکی درون گاز یا بخار فلزات خاص تولید می‌شود. این فرآیند منجر به تولید نوری قدرتمند، یکنواخت و با بازده نوری بالا می‌شود.

برخلاف لامپ‌های رشته‌ای که نور را از طریق گرم شدن یک سیم فلزی تولید می‌کنند، در لامپ‌های تخلیه گازی انرژی الکتریکی مستقیماً باعث تحریک اتم‌های گاز و انتشار فوتون می‌شود. همین ویژگی باعث بهره‌وری نوری بسیار بالا و طول عمر طولانی‌تر آن‌ها نسبت به سایر منابع نوری شده است.

💡 ساختار کلی لامپ تخلیه گازی

لامپ‌های تخلیه گازی از چند بخش اصلی تشکیل می‌شوند که با هم کار می‌کنند تا نور را از طریق عبور جریان برق درون گاز یا بخار فلز تولید کنند.

1. حباب یا پوشش خارجی (Outer Bulb / Envelope)

• پوسته بیرونی شیشه‌ای است که اجزای داخلی را محافظت می‌کند.

• در بعضی مدل‌ها برای جلوگیری از انتشار پرتو فرابنفش (UV) از شیشه مات یا کوارتز خاص استفاده می‌شود.

• فضای بین حباب بیرونی و لوله داخلی معمولاً با گاز بی‌اثر (مثل نیتروژن یا آرگون) پر می‌شود.

2. لوله قوس یا لوله تخلیه (Arc Tube / Discharge Tube)

• قلب اصلی لامپ است؛ جایی که تخلیه الکتریکی انجام می‌شود و نور تولید می‌گردد.

• جنس آن معمولاً از کوارتز ذوب‌شده یا سرامیک آلومینا (Al₂O₃) است تا بتواند فشار و دمای بالا را تحمل کند.

• داخل این لوله، ترکیبی از گازهای بی‌اثر (مثل آرگون، زنون) و فلزات بخارپذیر (مثل جیوه، سدیم یا ترکیبات متال‌هالاید) وجود دارد.

3. الکترودها (Electrodes)

• در دو سر لوله قوس نصب می‌شوند و از جنس تنگستن هستند.

• جریان برق بین دو الکترود عبور می‌کند و باعث یونیزه شدن گاز و ایجاد قوس الکتریکی درخشان می‌شود.

• دمای این ناحیه به چند هزار درجه سانتی‌گراد می‌رسد.

4. گاز و مواد پرکننده (Filling Gas & Metal Vapors)

• گاز اولیه (مثل آرگون یا زنون) برای شروع روشن شدن به کار می‌رود.

• پس از گرم شدن، فلزات داخل لامپ (مثل جیوه، سدیم یا هالیدهای فلزی) تبخیر می‌شوند و طیف نوری گسترده‌ای تولید می‌کنند.

• نوع گاز یا فلز داخل لامپ، رنگ نور را تعیین می‌کند:

  • سدیم → نور زرد یا طلایی

  • جیوه → آبی مایل به سبز

  • متال‌هالاید → سفید طبیعی

5. بالاست و ایگنایتور (Ballast & Ignitor)

• چون مقاومت گاز در حالت سرد پایین است، لامپ بدون کنترل، جریان زیادی می‌کشد.

• بالاست (Ballast) وظیفه دارد جریان را محدود کند.

• ایگنایتور (Ignitor) ولتاژ بسیار بالا (چند هزار ولت) ایجاد می‌کند تا تخلیه الکتریکی اولیه شکل بگیرد.

6. پایه یا کلاهک (Base / Cap)

• قسمت فلزی پایینی لامپ است که به سرپیچ (E27 یا E40) یا سوکت مخصوص متصل می‌شود.

• وظیفه آن انتقال برق از مدار به الکترودها است.

1. برق از بالاست عبور کرده و به لامپ می‌رسد.

2. ایگنایتور ولتاژ بالا ایجاد می‌کند و گاز داخل لوله را یونیزه می‌کند.

3. قوس الکتریکی تشکیل می‌شود.

4. فلزات داخل لوله بخار می‌شوند و نور شدید و پایداری تولید می‌کنند.

انواع لامپ‌های تخلیه گازی

بر اساس نوع گاز یا ترکیب شیمیایی مورد استفاده، لامپ‌های تخلیه گازی به چند دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

1. لامپ بخار سدیم فشار بالا (High Pressure Sodium Lamp)
2. لامپ متال هالاید (Metal Halide Lamp)
3. لامپ بخار جیوه (Mercury Vapor Lamp)
4. لامپ نئون و گازهای خاص (Special Gas Lamps – Neon, Argon, Xenon)

در این مقاله دو نوع اصلی که در صنعت روشنایی ایران و جهان بیشترین کاربرد را دارند معرفی می‌شوند: بخار سدیم و متال هالاید.

انواع لامپ بخار سدیم

لامپ متال هالید

نمونه ای از لامپ بخار جیوه

لامپ های نئون

لامپ بخار سدیم فشار بالا

طبق داده‌های فنی موجود در کاتالوگ شهاب توشه، لامپ بخار سدیم یکی از پرکاربردترین لامپ‌های تخلیه گازی برای روشنایی معابر شهری، بزرگراه‌ها، تونل‌ها، پل‌ها و فضاهای صنعتی است.

ویژگی‌های کلیدی:

• بهره نوری بسیار بالا (Lumens per Watt)
• طول عمر طولانی (تا حدود ۲۰٬۰۰۰ ساعت)
• پایداری در شرایط محیطی مختلف
• مصرف انرژی پایین و صرفه اقتصادی بالا

در جدول فنی صفحه ۳۵، مدل‌هایی از این لامپ‌ها مانند SV35، SV70، SV150، SV250، SV400 و SV1000 معرفی شده‌اند که توان آن‌ها از ۳۵ تا ۱۰۰۰ وات متغیر است.
به عنوان نمونه:

• مدل SV400 با توان ۴۰۰ وات، شار نوری حدود ۴۹٬۰۰۰ لومن تولید می‌کند.
• مدل SV1000 با توان ۱۰۰۰ وات، توان نوری تا ۱۳۰٬۰۰۰ لومن دارد.

این لامپ‌ها به دلیل راندمان بالا و مقاومت در برابر نوسانات ولتاژ، در ایران و بسیاری از کشورهای دیگر برای روشنایی معابر، اتوبان‌ها و محیط‌های صنعتی استفاده می‌شوند.

لامپ متال هالاید

لامپ‌های متال هالاید (Metal Halide) از دیگر اعضای خانواده لامپ‌های تخلیه گازی هستند که در آن‌ها علاوه بر بخار جیوه، ترکیباتی از هالیدهای فلزی (مانند ید و برم فلزات مختلف) به کار رفته است.

متال هالاید

🔹 Metal = فلز
🔹 Halide = ترکیبِ یک هالوژن (مانند ید، برم، کلر یا فلوئور) با یک فلز

پس Metal Halide یعنی:
ترکیب فلز + عنصر هالوژن

در لامپ‌های متال هالاید (Metal Halide Lamps) از بخار جیوه به‌علاوه‌ی ترکیبات هالید فلزات (مثل یدید سدیم، برمید اسکاندیم، تالیم، ایندیوم و غیره) استفاده می‌شود.
وقتی جریان برق از گاز عبور می‌کند، این ترکیبات بخار می‌شوند و نور سفید روشن و طبیعی تولید می‌کنند.

• نور منتشرشده از لامپ‌های متال هالاید کیفیت بسیار بالایی دارد.
• نور این لامپ‌ها سفید و طبیعی‌تر از بخار سدیم است و چشم را کمتر خسته می‌کند.
• به همین دلیل، از آن‌ها در سالن‌های ورزشی، نمایشگاه‌ها، کارگاه‌ها، پارکینگ‌ها و کارخانه‌ها استفاده می‌شود.

مدل‌های متنوعی مانند MH70، MH150، MH250، MH400 و MH1000 در این گروه وجود دارند.
به عنوان مثال:

• مدل MH250 با توان ۲۵۰ وات، شار نوری حدود ۲۱٬۰۰۰ لومن دارد.
• مدل MH1000 با توان ۱۰۰۰ وات، توان نوری تا ۸۵٬۰۰۰ لومن تولید می‌کند.

نوع دیگر این لامپ‌ها متال هالاید دوسر (Double-Ended Metal Halide) است که برای نصب در پروژکتورهای حرفه‌ای و سیستم‌های نوری صنعتی طراحی شده‌اند.

مقایسه بخار سدیم و متال هالاید

لامپ‌های تخلیه گازی نقش بسیار مهمی در روشنایی شهری، صنعتی و ورزشی دارند.
اگرچه فناوری LED در سال‌های اخیر جایگزین بخشی از آن‌ها شده است، اما در محیط‌های بزرگ و صنعتی همچنان لامپ‌های سدیمی و متال هالاید به‌دلیل توان نوری بالا، پایداری و هزینه‌ی کمتر، پرکاربرد هستند.

🌈 رنگ نور گازها در لامپ‌های تخلیه گازی (HID Lamps)

در لامپ‌های تخلیه گازی، اتم‌های گاز با برخورد الکترون‌ها برانگیخته می‌شوند و سپس با بازگشت به حالت پایه، نور با طول‌موج خاصی منتشر می‌کنند.
این طول‌موج تعیین‌کننده‌ی رنگ نهایی نور است.

به عنوان مثال:

• سدیم → طول موج حدود ۵۸۹ نانومتر → نور زرد – طلایی

• جیوه → طول موج حدود ۴۳۶ و ۵۴۶ نانومتر → نور سبز مایل به آبی

• نئون → طول موج حدود ۶۳۰ نانومتر → نور قرمز

• زنون → گستره‌ی کامل طیف مرئی → نور سفید طبیعی

• گازهایی مانند سدیم، جیوه، نئون، زنون و آرگون به‌صورت عملی و صنعتی در تولید لامپ‌های HID به‌کار می‌روند.

• گازهایی مثل هیدروژن، هلیم و دی‌اکسیدکربن صرفاً در آزمایشگاه‌ها یا منابع نوری طیفی استفاده می‌شوند.

• گازهایی مانند کلر، آمونیاک یا اکسیژن خالص به دلیل واکنش‌پذیری و خطر انفجار، غیرقابل استفاده در عمل هستند.

🏭 تولیدکنندگان برتر لامپ‌های HID در ایران

صنعت روشنایی ایران در دهه‌های اخیر رشد چشمگیری داشته است. در کنار واردات محصولات خارجی، چندین شرکت داخلی با بهره‌گیری از فناوری‌های نوین و همکاری با برندهای بین‌المللی، موفق شده‌اند لامپ‌های تخلیه گازی (HID) را در داخل کشور طراحی و تولید کنند.
در میان این تولیدکنندگان، نام سه شرکت شهاب توشه، پارس نور و لامپ نور به عنوان پیشگامان و برندهای معتبر شناخته می‌شود.

شرکت شهاب توشه

شرکت شهاب توشه در سال ۱۳۷۸ با هدف طراحی، تولید و عرضه‌ی انواع محصولات روشنایی و اجزای مرتبط فعالیت خود را آغاز کرد.
این شرکت یکی از اعضای گروه روشنایی هلدینگ پارس توشه و هم‌بسته‌ی شرکت پارس شهاب است و از همان ابتدا با بهره‌گیری از دانش فنی پیشرفته و فناوری‌های روز، در مسیر توسعه‌ی صنعت روشنایی کشور گام برداشت.

شهاب توشه با تولید لامپ‌های بخار سدیم فشار بالا (HPS) و متال هالاید (MH) مطابق با استانداردهای ملی و بین‌المللی IEC و ANSI، توانسته است بخش عمده‌ای از نیاز بازار داخلی را تأمین کرده و کشور را از واردات این محصولات بی‌نیاز سازد.

محصولات این شرکت به دلیل کیفیت نوری بالا، طول عمر زیاد و پایداری عملکرد در شرایط مختلف آب‌وهوایی، در پروژه‌های روشنایی معابر شهری، بزرگراه‌ها و تأسیسات صنعتی مورد استفاده گسترده قرار گرفته‌اند.
کاتالوگ‌های فنی شهاب توشه شامل مدل‌های SV و MH با توان‌های ۳۵ تا ۱۰۰۰ وات است که از نظر طراحی، بازده نوری و طول عمر، قابل رقابت با برندهای جهانی چون Philips و Osram می‌باشند.

شرکت لامپ نور

شرکت لامپ نور (سهامی خاص) از سال ۱۳۶۳ فعالیت خود را در زمینه تولید لامپ‌های رشته‌ای آغاز کرد و طی چهار دهه، دامنه‌ی محصولات خود را به انواع لامپ‌های گازی و LED گسترش داده است.
این شرکت با همکاری شرکت اسرام آلمان (Osram)، تولید لامپ‌های بخار جیوه، بخار سدیم و متال هالاید را با نام تجاری اسرام ایران (Osram Iran) راه‌اندازی نمود که گامی مهم در ارتقای کیفیت و استاندارد محصولات داخلی محسوب می‌شود.

محصولات لامپ نور شامل طیف گسترده‌ای از لامپ‌های:

• بخار جیوه مستقیم و غیرمستقیم

• بخار سدیم فشار بالا

• متال هالاید

• لامپ‌های LED، کم‌مصرف، هالوژن و فلورسنت
  می‌باشد.

📘 منابع علمی و فنی معتبر مقاله

1. IES Lighting Handbook – Illuminating Engineering Society (IES)

• مرجع اصلی مهندسی روشنایی در دنیا.
• فصل «HID Lamps» به تشریح کامل اصول عملکرد، ویژگی‌های نوری، و منحنی‌های طیفی این لامپ‌ها می‌پردازد.
• منبع: Illuminating Engineering Society of North America (IES), 10th Edition.

2. Philips Lighting Academy / Osram Technical Papers

• شرکت‌های بزرگ تولیدکننده لامپ (Philips, Osram, GE Lighting) مقالات و White Paperهای دقیق درباره‌ی لامپ‌های HID منتشر کرده‌اند.
• شامل منحنی‌های بهره نوری، طول عمر، طیف رنگ و مقایسه با LED است.
• نمونه: Philips HID Lamps Technical Guide, 2019.

3. CIE (Commission Internationale de l’Éclairage)

• کمیسیون بین‌المللی روشنایی (CIE) مرجع تعیین پارامترهای نوری و رنگی است.
• اسناد مربوط به HID:
  • CIE 15: Colorimetry (برای مشخصات طیفی لامپ‌های متال هالاید و سدیمی)
  • CIE 13.3: Color Rendering of Light Sources

استانداردهای بین‌المللی (IEC و ANSI)

🔹 استانداردهای IEC (International Electrotechnical Commission)

این استانداردها در اروپا و آسیا بیشترین کاربرد را دارند:

🔹 استانداردهای ANSI (American National Standards Institute)

در آمریکای شمالی استفاده می‌شوند و معادل IEC هستند:

🔹 سایر منابع و مراجع کاربردی

• ISO/IEC 62560: برای الزامات عمومی و برچسب‌گذاری لامپ‌ها
• UL 1572: برای ایمنی چراغ‌های HID در تأسیسات صنعتی و تجاری
• EN 50285: برای کاربردهای اروپایی لامپ‌های تخلیه گازی

استانداردهای IEC 60662 و IEC 61167 مهم‌ترین مراجع بین‌المللی برای لامپ‌های بخار سدیم و متال هالاید هستند.
در آمریکا نیز استانداردهای ANSI C78.42 و C78.43 نقش مشابه دارند.
استفاده از این منابع در مستندات فنی و مقالات علمی باعث اعتبار فنی بالا، انطباق با الزامات صادراتی، و اطمینان از کیفیت محصول خواهد شد.