۲. مبانی علمی تولید نور

۲.۱. دما و تابش جسم سیاه

• لامپ‌های رشته‌ای بر اساس قانون پلانک و تابش جسم سیاه کار می‌کنند. فیلامان تنگستن تا دمای حدود ۲۷۰۰–۳۰۰۰ کلوین گرم می‌شود و نور مرئی منتشر می‌کند.

• بازده نوری آن‌ها پایین است (۱۰–۱۵ لومن/وات) زیرا بخش زیادی از انرژی به صورت گرما هدر می‌رود.

۲.۲. گازهای یونیزه

• لامپ‌های فلورسنت و گازی بر اساس تخلیه الکتریکی در گاز کار می‌کنند. الکترون‌ها با اتم‌های گاز (مانند جیوه یا نئون) برخورد کرده و فوتون‌های فرابنفش تولید می‌کنند که سپس توسط پوشش فسفر به نور مرئی تبدیل می‌شوند.

۲.۳. نیمه‌هادی‌ها و LED

• LEDها از دیودهای نوری تشکیل شده‌اند که در محل اتصال p-n junction فوتون منتشر می‌کنند.

• رنگ نور بستگی به باند گپ (Band Gap) ماده نیمه‌هادی دارد.

  • آبی: GaN (Gallium Nitride)

  • قرمز: AlGaAs (Aluminium Gallium Arsenide)

۳. انواع لامپ از نظر فناوری

۴. طراحی چراغ‌ها و سیستم‌های روشنایی

یک چراغ تنها یک لامپ نیست، بلکه شامل:

1. منبع نور (Light Source)

2. رفلکتور (Reflector) برای هدایت پرتوها

3. لنز یا دیفیوزر (Diffuser) برای پخش یکنواخت نور

4. هیت‌سینک (Heat Sink) برای دفع گرما در LEDها

5. درایور یا بالاست برای کنترل ولتاژ و جریان

۵. استانداردها و شاخص‌های مهم

• لومن (lm): مقدار کل نور تولیدی

• لوکس (lx): شدت روشنایی روی سطح (۱ لوکس = ۱ لومن بر متر مربع)

• CRI (Color Rendering Index): کیفیت بازتولید رنگ‌ها (۰–۱۰۰)

• CCT (Correlated Color Temperature): دمای رنگ بر حسب کلوین

  • نور گرم: ۲۷۰۰–۳۰۰۰ K

  • نور خنثی: ۳۵۰۰–۴۰۰۰ K

  • نور سرد: ۵۰۰۰–۶۵۰۰ K

۶. آینده فناوری روشنایی

• لامپ‌های هوشمند: مجهز به بلوتوث، وای‌فای و قابلیت تنظیم طیف نوری

• سیستم‌های روشنایی بی‌سیم با انتقال انرژی القایی

• فناوری Human Centric Lighting برای تنظیم نور متناسب با ریتم شبانه‌روزی انسان

• استفاده از لیزر دیودها برای کاربردهایی که نیاز به شدت نور بسیار بالا دارند

۷. جمع‌بندی

چراغ و لامپ‌ها از منظر علمی، ترکیبی از فیزیک نور، مهندسی مواد، و طراحی صنعتی هستند. پیشرفت این فناوری باعث افزایش بازده، کاهش مصرف انرژی، و بهبود کیفیت زندگی شده است. آینده این صنعت در گرو توسعه نیمه‌هادی‌های نوین و ادغام هوش مصنوعی با سیستم‌های روشنایی خواهد بود.