Lampbulp draadmateriaal: Wat jy moet weet

'n Lampdraad is 'n dun draad wat gloei wanneer 'n elektriese stroom deur dit vloei. Dit is die hoofkomponent van 'n gloeilamp, wat lig produseer deur die draad tot 'n hoë temperatuur te verhit. Die draadmateriaal moet sekere eienskappe hê om die hitte te kan weerstaan en 'n helder en stabiele lig te produseer. In hierdie artikel sal ons die geskiedenis, kenmerke en toepassings van verskillende lampdraadmateriaal ondersoek, asook die voor- en nadele van gloeilampe.

Wat is 'n Gloeilamp?

'n Gloeilamp word gedefinieer as 'n elektriese lig wat lig produseer deur 'n draad tot 'n hoë temperatuur te verhit totdat dit gloei. Die draad is in 'n glaslamp ingesluit wat 'n vakuum of 'n inert gas bevat om oksidatisering en verdamping van die draadmateriaal te voorkom. Die lamp is aan 'n kragvoorsiening verbonden deur twee metaalkontakte aan die basis, wat aan twee stywe drade geheg is wat die draad op sy plek hou.

Die beginsel van gloeilig is deur vele uitvinders in die 18de en 19de eeue ontdek, maar die eerste praktiese en kommersieel suksesvolle gloeilamp is deur Thomas Edison in 1879 ontwikkel. Hy het 'n gekarboniseerde bambusdraad gebruik wat ongeveer 1200 uur geduur het. Later het hy sy ontwerp verbeter deur 'n gekarboniseerde katoendraad te gebruik wat ongeveer 1500 uur geduur het.

Watter Eienskappe het 'n Goed Lampdraadmateriaal?

Die lampdraadmateriaal moet die volgende eienskappe hê om goed as 'n gloeiligbron te funksioneer:

• Hoë smelttemperatuur: Die draad moet in staat wees om temperature van tot 2500°C te weerstaan sonder om te smelt of te breek.

• Laag dampdruk: Die draad moet nie by hoë temperature verdamp of sublimeer nie, wat die lamp swart maak en sy helderheid en doeltreffendheid verminder.

• Vry van oksidatisering: Die draad moet nie met suurstof of ander gasse in die lamp by hoë temperature reageer nie, wat dit laat korrodeer of uitslaan.

• Hoë weerstand: Die draad moet 'n hoë elektriese weerstand hê, wat beteken dat dit die vloei van elektriese stroom teenwerk. Dit veroorsaak dat dit warm word en lig uitstraal wanneer 'n stroom deur dit vloei.

• Laag termiese koëffisient van uitbreiding: Die draad moet nie beduidend uitbrei of samentrek wanneer dit verhit of afkoel nie, wat dit laat vervorm of breek.

• Laag temperatuurkoëffisient van weerstand: Die draad moet nie sy weerstand beduidend verander wanneer dit verhit of afkoel nie, wat sy stroom en helderheid affekteer.

• Hoë Young-se moduul en treksterkte: Die draad moet in staat wees om die meganiese spanning wat deur sy eie gewig en trilling veroorsaak, te weerstaan sonder om te hang of te breek.

• Genoegsame kneukelbaarheid: Die draad moet in staat wees om in 'n baie dun draad getrek te word sonder om te breek of te kraak.

• Vermoë om in 'n draadvorm omgeskape te word: Die draad moet in staat wees om in 'n spoel of dubbelspoel gevorm te word, wat sy oppervlakarea en helderheid verhoog sonder om sy lengte of weerstand te verhoog.

• Hoë moeitevermoë: Die draad moet in staat wees om herhaalde verhitting en afkoelingssiklusse te weerstaan sonder om te swak of te misluk.

Watter Tipes Lampdraadmateriaal Bestaan?

Oor die jare het verskillende tipes materiaal vir die vervaardiging van lampdrade gebruik. Sommige van hierdie materiaal word hieronder genoem:

Koolstof

Koolstof was die eerste materiaal wat deur Edison en ander uitvinders vir die vervaardiging van lampdrade gebruik is. Dit het 'n hoë smelttemperatuur (3500°C), laag dampdruk, hoë weerstand (1000-7000 µΩ-cm) en 'n lae temperatuurkoëffisient van weerstand (-0.0002 tot -0.0008 /°C). Dit het egter ook 'n lae oksidaseringsbestandheid, 'n hoë termiese uitbreidingskoëffisient (2 tot 6 /K), lae treksterkte en 'n hoë swartmaak-effek op die lamp. Koolstofdrade het 'n doeltreffendheid van ongeveer 4,5 lumen per watt (lm/W) en 'n werkingstemperatuur van tot 1800°C.

Koolstof word ook gebruik vir die vervaardiging van drukgevoelige weerstanders, wat in outomatiese spanningsreguleerders gebruik word, en koolstofborste, wat in DC-masjiene gebruik word.

Tantaal

Tantaal is as 'n lampdraadmateriaal deur Werner von Bolton in 1902 bekendgestel. Dit het 'n hoë smelttemperatuur (2900°C), lae dampdruk, hoë weerstand (12,4 µΩ-cm) en 'n lae termiese uitbreidingskoëffisient (6,5 /K). Dit het egter ook 'n lae oksidaseringsbestandheid, 'n hoë temperatuurkoëffisient van weerstand (0,0036 /°C), lae treksterkte en lae doeltreffendheid (3,6 W/kandelaarvermoë). Tantaaldrade het 'n werkingstemperatuur van tot 2000°C.

Tantaal word nie meer wyd as 'n lampdraadmateriaal gebruik nie, weens sy lae doeltreffendheid en skarsheid.

Wolfraam

Wolfraam is die mees algemeen gebruikte materiaal vir die vervaardiging van lampdrade vandag. Dit is eers deur William D. Coolidge in 1910 gebruik. Dit het 'n baie hoë smelttemperatuur (3410°C), lae dampdruk, hoë weerstand (5,65 µΩ-cm), hoë treksterkte, hoë oksidaseringsbestandheid, en 'n lae swartmaak-effek op die lamp. Dit het egter ook 'n hoë temperatuurkoëffisient van weerstand (0,005 /°C) en 'n hoë termiese uitbreidingskoëffisient (4,3 /K). Wolfraamdrade het 'n doeltreffendheid van ongeveer 12 lm/W en 'n werkingstemperatuur van tot 2500°C.

Wolfraam word ook as 'n elektrode in Röntgenbuise en as 'n elektriese kontakmateriaal in sekere toepassings gebruik.

Hoe Word Lampdrade Gemaak?

Lampdrade word deur verskillende prosesse gemaak, afhangende van die gebruikte materiaal. Sommige van hierdie prosesse word hieronder beskryf:

Koolstof

Koolstofdrade word gemaak deur organiese materiale soos bamboes, katoondraad, papierplomp, ens., in 'n inert atmosfeer by hoë temperature (1000-1500°C) te karboniseer. Die gekarboniseerde materiaal word dan in dun drade gestrek en in spoels gewond.

Tantaal