נורה חשמלית
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
נורה חשמלית היא אבזר להפקת אור באמצעות חשמל. המצאתה שינתה את קצב היום של האדם המודרני, ואיפשרה לו להמשיך את פעילותו היומית, אף בשעות הלילה המאוחרות כבאור יום.
נהוג לחלק את הנורות לשתי "משפחות": נורות להט ונורות פריקה.
בנורת הלהט קיים חוט להט, זרם חשמלי מתאים הזורם בחוט הלהט, מעלה את הטמפרטורה שלו לדרגה כזו שחוט הלהט פולט אור. חוט הלהט עשוי לרוב ממתכת הנקראת טונגסטן, משום שהיא ניתכת רק בטמפרטורות מאוד גבוהות (למעלה מ-3,400 מעלות צלזיוס). במשפחת נורות הלהט נכללות נורת הליבון וההלוגן.
נורות פריקה פועלות על פי העקרון של פריקה חשמלית בגז, הנגרמת כתוצאה ממעבר זרם חשמלי בגז. לפריקה זו תכונה של הופעת קרינה באורכי גל שונים. במשפחת נורות הפריקה נכללות הנורות הפלואורסנטיות לסוגיהן, נורות הכספית, המטל הליד והנתרן.
התכונות העיקריות המאפיינות נורות חשמליות הינן:
- נצילות: היחס בין ההספק הנצרך על ידי הנורה לכמות האור המופקת.
- אורך חיים: מספר השעות הממוצע בו פועלת נורה מסוג זה. אורך חיים של נורה תלוי גם בתנאי הפעלתה: טמפרטורה אופפת, תדירות ההדלקות.
- מסירת צבע: לכל נורה יש מגוון שונה של אורכי גל אותם היא פולטת, ולפיכך הצבע הנראה של האובייקט המואר מושפע מסוג הנורה המאירה.
תוכן עניינים |
[עריכה] נורת ליבון
המצאת נורת הליבון החשמלית מיוחסת פעמים רבות לתומאס אלווה אדיסון (1879 ), שאכן תרם לפיתוחה ולשיווקה, אך כיום ידוע שהיינריך גבל יצר נורה חשמלית, שלושה עשורים קודם לכן. אחריהם אירווינג לנגמור בשנת 1915 שכלל אותה לחוט להט עשוי טונגסטן. חוט הלהט נמצא בתוך בועת זכוכית המרוקנת מחמצן, וממולאת בתערובת גז ארגון וגז אינרטי כדי למנוע את שריפתו.
במשך הזמן עקב התלהטות החוט, מתנדפים אטומים של הטונגסטן מחוט הלהט, והחוט נעשה דק באותו מקום, דבר הגורם לעליית ההתנגדות החשמלית שבעיקבותיה התלהטות התיל עולה, עד שלבסוף היא ניתקת ונקרעת במקום מסוים, ואטומי המתכת "נמרחים" על פני הזכוכית מבפנים, מה שמכונה בלשון העם "נורה שרופה".
אחוז הנצילות של נורת להט הוא קטן, כ5% בלבד, 15-8 לומן לוואט. רוב האנרגיה החשמלית המושקעת הופכת לחום. אורך חיי נורת ליבון הוא כ-1,000 שעות הדלקה. הניצולת של נורות ליבון עולה ביחס ישר להספק.
ערכים של ניצולת נורת ליבון:
- 40 ואט - 415 לומן
- 60 ואט - 710 לומן
- 75 ואט - 940 לומן
- 100 ואט - 1340 לומן
מטבלה זו עולה שעדיף להשתמש בנורה אחת 100W מאשר בשתיים של 50W (כמובן בתנאי שהן באותו מקום).
[עריכה] נורת הלוגן
נורת הלוגן היא גרסה משופרת של נורת ליבון. בנוסף למרכיבים של נורת ליבון מוסיפים לה כמות קטנה של יסוד ממשפחת ההלוגן: יוד, ברום ולעיתים רחוקות, כלור. הוספת ההלוגן גורמת לתגובות כימיות עם הטונגסטן המתנדף ומחזירה אותו לחוט הלהט. בועת הזכוכית עשויה קוורץ אשר אינה מתרככת בטמפרטורה הגבוהה שיוצרת חוט הלהט בנורה זו. האור שלה לבן יותר מזה של נורת הליבון הרגיל ולכן יש בה שיפור בנצילות החשמלית לעומת נורת הליבון, 22-33 לומן לוואט. אורך החיים שלה מוכפל. חסרונות של נורה זו: מחירה היקר, רגישותה למגע יד אדם היוצר כתמים קבועים במעטפת המנורה(יש להרכיבה ללא נגיעה ישירה בה), הטמפרטורה הגבוהה שלה (כ־600 מעלות) דבר שעלול לגרום לדליקות, ונפיצותה בהספקים גבוהים שבזבזניים בצריכת חשמל.
[עריכה] נורה פלואורסנטית (נאון)
הנורה הפלואורסנטית, שהומצאה בידי הצרפתי ג'ורג' קלאוג בשנת 1911, על בסיס המצאת שפופרת הפלואורסנט בידי בקרל בשנת 1867.
לנורת הפלורוסנט ניצולת גבוהה של כ- 65-50 לומן לוואט. (נורת פלורסנטית סטנדרטית בהספק של 40W מפיקה 2,500 לומן) ואורך חיים שמגיע עד 10,000-15,000 שעות עבודה. נורה זו צריכה אביזרי עזר לשם הפעלתה כמו מתנע (סטרטר) ושנאי המחובר בטור לוויסות עוצמת הזרם לנורה.
ישנן נורות פלואורסנטיות קומפקטיות הדומות יותר בגודלן (וחלק גם בצורתן החיצונית) לנורת ליבון, שהשימוש בהן הולך ומתרבה בשל ההספק הנמוך שלהן וההדלקה המהירה שלהן. ההדלקה המהירה נובעת משימוש בטכנולוגית מתנעים אלקטרוניים חדישה. הניצולת של הנורות האלה אף טובה מנורה פלואורסנטית רגילה.
[עריכה] מבנה
הנורה בנויה משפופרת של צינור זכוכית מוארך, המכילה גז, על פי רוב נאון, בלחץ נמוך מאוד. השפופרת מצופה מצידה הפנימי בציפוי זרחני שכאשר פוגע בו קרני אור אולטרא סגול, פולט אור בתחום הנראה לעין. בקצות השפופרת מותקנים סלילי חימום ראשוניים שהופכים לאחר שלב ההתנעה ל- אנודה וקתודה, עוד חלק חשוב של המנורה הוא הכספית. הכספית שוכבת על גבי קרקעית הנורה ונועדה לעזור ביצירת הפלזמה שדרכה עובר הזרם החשמלי במנורה לאחר ההתנעה.
[עריכה] עקרון פעולה
שלא כמו במוליכים מוצקים אשר בהם החשמל זורם על ידי נדידת אלקטרונים מאטום אחד למשנהו, בגז החשמל זורם דרך אלקטרונים חופשיים וביונים. תערובת גז שמורכבת ברובה מאלקטרונים חופשיים ומיונים ומוליכה חשמל נקראת פלזמה. אחד המאפיינים של הפלזמה הוא שההתנגדות שלה להולכת חשמל נקבעת בנוסף לכל הפרמטרים הרגילים כמו: התנגדות סגולית, שטח חתך ואורך המוליך, גם על ידי הזרם שעובר דרכה. לפיכך, משתנה ההתנגדות בתוך השפופרת הפלואורסנטית בעת ההדלקה של הנורה.
עם חיבור הנורה לזרם החשמל, נבנה מתח גבוה, על ידי השנאי, בין האנודה לקתודה. בנוסף לכך, מחוממות הקתודה והאנודה, חימום זה מאדה את הכספית ובנוסף מספק לאלקטרונים שבגז אנרגיה נוספת העשוייה להקפיץ אותם לרמת אנרגיה גבוהה יותר ואף לשחרר אותם מהאטום וליצור את הפלזמה המדוברת. בשלב זה, השדה החשמלי החזק שנוצר בתוך השפופרת כתוצאה מהמתח הגבוה מנתק את האלקטרונים ומושך אותם אל האנודה, ברגע זה, שמתחילה זרימה של זרם חשמלי דרך הפלזמה, השנאי מורד את המתח ומפסיק את חימום האנודה והאלקטרודה וכך נוצר זרם חשמלי בשפופרת.
בזרם חילופין מתאפס המתח 100 פעמים בשנייה (בתדר של 50 הרץ). כאשר המתח יורד נמצאים חלק מהאלקטרונים ברמת אנרגיה גבוהה, והם שואפים לחזור לרמת האנרגיה הנמוכה. בתהליך החזרה ייתכן שיפלט פוטון (תהליך הפלואורסנציה). אורך הגל של הפוטון הנפלט נקבע על פי מבנה האטום של הגז שנמצא בנורה. פוטון הפוגע בציפוי הזרחני שעל הדופן הפנימית של הנורה גורם לפליטת פוטון אחר בעל אורך גל בתחום האור הנראה.
[עריכה] נורת כספית
בנורת כספית שהומצאה בידי פטר קופר הוויט בשנת 1903 - ישנו מעבר של זרם חשמלי באדי כספית שהמעבר בו גורם להתפרקותו. נורות אלו שאורן עז, משמשות בעיקר לתאורת רחובות וחוץ, צבע אורן כחלחל חיוור, ואינו מאפשר הבחנה טובה בצבעים. ההדלקה נעשית בהשהיה בדומה לנורה פלורסנטית, במיוחד אם הדבר נעשה בסמוך לכיבויה. נורה זו לעיתים נכבת ונדלקת לסירוגין.
[עריכה] נורת מטל הליד
עקרון פעולתה הוא זרם חשמלי באדי פחם או באדי מטל הליד, הומצאה ביד סר המפרי דייבי בשנת 1801. מחייבת שימוש בנטל, שהוא אביזר חשמלי, המווסת את הזרם הנכנס לנורה. הניצולת החשמלית שלה 80-120 לומן לוואט. אורך חיים הנו 5000-8000 שעות. וגוון צבע לבן - כחלחל. שימושים בנורה זו היא תאורה חיצונית בעיקר, במקומות בהם נדרשת העברת צבעים טובה כמו איצטדיונים, ושטחי מסחר.
[עריכה] נורות נתרן
ישנם שני סוגים של נורות סודיום (נתרן): נורת נתרן לחץ נמוך (נל"נ) ונורת נתרן לחץ גבוה (נל"ג).
נורת הנל"נ היא בעלת הניצולת הגבוהה ביותר מבין כל סוגי הנורות (130 לומן לוואט). אורך החיים של נורת נל"נ הנו כ-24,000 שעות. לאור המופק ממנה צבע כתום עז והוא יעיל מאוד בחדירה מבעד לערפל. השימוש העיקרי של נורות אלו הנו לתאורת כבישים ומנהרות. נורות אלו נדירות מאוד בישראל.
נורת הנל"ג היא הנורה העיקרית המשמשת לתאורת כבישים ורחובות. נצילותה גבוהה (90-130 לומן לוואט). אורך החיים עד 20,000 שעות וגוון הצבע צהבהב.
[עריכה] נורות לד
- Light Emitting Diode: נורה זו מורכבת מדיודה פולטת אור. במאה ה-20 רוב השימוש בהן היה בתור נורות ביקורת למיכשור חשמלי. בתחילה סימן ההיכר שלהם היה צבע אדום, וכיום בצבעים שונים.
- WELD: White Light Emitting Diode: בסוף המאה ה-20 פותחו ביפן נורות לד לתאורה. היתרון של נורות אלה היא ניצולת האנרגיה הגבוהה ובאורך החיים המשוער - עד 60,000 שעות פעולה.
[עריכה] קישורים חיצוניים
| מיזמי קרן ויקימדיה | ||
|---|---|---|
 תמונות ומדיה בוויקישיתוף: נורות |
- אתר על נורות (באנגלית).
