Υλικό Φωτοδιόδου: Αυτά που Πρέπει να Γνωρίζετε
Το νήμα μιας σφαίρας είναι ένας λεπτός δρόμος που φέγγει όταν μια ηλεκτρική ροή διασχίζει το. Είναι το βασικό συστατικό μέρος μιας σφαίρας επίθεσης, η οποία παράγει φως καυτώντας το νήμα σε υψηλή θερμοκρασία. Το υλικό του νήματος πρέπει να έχει συγκεκριμένες ιδιότητες για να αντέξει τη θερμότητα και να παράγει ένα φωτεινό και σταθερό φως. Σε αυτό το άρθρο, θα εξερευνήσουμε την ιστορία, τις ιδιότητες και τις εφαρμογές διαφορετικών υλικών νήματος σφαίρας, καθώς και τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των σφαιρών επίθεσης.
Τι είναι μια σφαίρα επίθεσης;
Μια σφαίρα επίθεσης ορίζεται ως ηλεκτρικό φως που παράγει φως καυτώντας ένα νήμα σε υψηλή θερμοκρασία μέχρι να φέγγει. Το νήμα είναι κλειστό σε μια σφαίρα από γυαλί που περιέχει κενό ή αδρανές αέριο για να προλάβει την οξείδωση και την εξάτμιση του υλικού του νήματος. Η σφαίρα συνδέεται με μια πηγή ενέργειας μέσω δύο μεταλλικών επαφών στη βάση, οι οποίες είναι συνδεδεμένες με δύο στιβαρά χαλίνια που κρατούν το νήμα σε θέση.
Η αρχή της επιθετικής φωτοδότησης ανακαλύφθηκε από πολλούς εφευρέτες κατά τον 18ο και 19ο αιώνα, αλλά η πρώτη πρακτική και εμπορικά επιτυχή σφαίρα επίθεσης αναπτύχθηκε από τον Θόμα Έντισον το 1879. Χρησιμοποίησε ένα καρβονισμένο νήμα από βαμπύκο που κρατούσε για περίπου 1200 ώρες. Αργότερα, βελτίωσε την σχεδίασή του χρησιμοποιώντας ένα καρβονισμένο νήμα από βαμβάκι που κρατούσε για περίπου 1500 ώρες.
Ποιες είναι οι Ιδιότητες ενός Καλού Υλικού Νήματος Σφαίρας;
Το υλικό του νήματος της σφαίρας πρέπει να έχει τις εξής ιδιότητες για να λειτουργήσει καλά ως πηγή επίθεσης:
Υψηλό σημείο τήξης: Το νήμα πρέπει να μπορεί να αντέξει θερμοκρασίες έως 2500°C χωρίς να λιώσει ή να σπάσει.
Χαμηλή θερμοδυναμική πίεση: Το νήμα δεν πρέπει να εξατμίζεται ή να υποβολίζεται σε υψηλές θερμοκρασίες, το οποίο θα προκαλούσε την μαύρανση της σφαίρας και θα μειώνονταν την φωτεινότητα και την απόδοσή της.
Ελεύθερο από οξείδωση: Το νήμα δεν πρέπει να αντιδρά με το οξυγόνο ή άλλα αέρια στη σφαίρα σε υψηλές θερμοκρασίες, το οποίο θα προκαλούσε την οξείδωση ή την καύση.
Υψηλή αντίσταση: Το νήμα πρέπει να έχει υψηλή ηλεκτρική αντίσταση, η οποία σημαίνει ότι αντιτίθεται στην ροή ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτό το οδηγεί στον θερμαντισμό και την εκπομπή φωτός όταν ένα ρεύμα διασχίζει το.
Χαμηλό θερμοκοινωνικό συντελεστής διάστασης: Το νήμα δεν πρέπει να επεκτείνεται ή να συστέλλεται σημαντικά όταν θερμαίνεται ή ψύχεται, το οποίο θα προκαλούσε την μεταμόρφωση ή την σπασμό.
Χαμηλό συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης: Το νήμα δεν πρέπει να αλλάζει σημαντικά την αντίστασή του όταν θερμαίνεται ή ψύχεται, το οποίο θα επηρεάζει το ρεύμα και την φωτεινότητα.
Υψηλό μέτρο Young και τενσιμετρική αντοχή: Το νήμα πρέπει να μπορεί να αντέξει την μηχανική ένταση που προκαλείται από το βάρος του και την ταλαντώσει χωρίς να ξεκαρφωθεί ή να σπάσει.
Αρκετή διατεταμένη: Το νήμα πρέπει να μπορεί να εκταθεί σε πολύ λεπτό νήμα χωρίς να σπάσει ή να σκιστεί.
Δυνατότητα μετατροπής σε μορφή νήματος: Το νήμα πρέπει να μπορεί να σχηματιστεί σε κύκλο ή διπλό κύκλο, το οποίο αυξάνει την επιφάνεια και την φωτεινότητα χωρίς να αυξάνει το μήκος ή την αντίστασή του.
Υψηλή αντοχή κόπωσης: Το νήμα πρέπει να μπορεί να αντέξει επαναλαμβανόμενες κύκλους θέρμανσης και ψύξης χωρίς να αδυναμώνει ή να αποτυγχάνει.
Ποια είναι τα Τύποι Υλικών Νήματος Σφαίρας;
Διάφορα τύποι υλικών έχουν χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή νημάτων σφαιρών με την πάροδο των ετών. Μερικά από αυτά τα υλικά είναι τα εξής:
Άνθρακας
Ο άνθρακας ήταν το πρώτο υλικό που χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή νημάτων σφαιρών από τον Έντισον και άλλους εφευρέτες. Διαθέτει υψηλό σημείο τήξης (3500°C), χαμηλή θερμοδυναμική πίεση, υψηλή αντίσταση (1000-7000 µΩ-cm) και χαμηλό συντελεστή θερμοκρασίας αντίστασης (-0.0002 έως -0.0008 /°C). Ωστόσο, έχει και χαμηλή αντοχή στην οξείδωση, υψηλό θερμοκοινωνικό συντελεστή διάστασης (2 έως 6 /K), χαμηλή τενσιμετρική αντοχή και υψηλό επίπεδο μαύρανσης της σφαίρας. Τα νήματα άνθρακα έχουν απόδοση περίπου 4.5 λούμενα ανά όμπα (lm/W) και λειτουργούν σε θερμοκρασία έως 1800°C.
Ο άνθρακας χρησιμοποιείται επίσης για την κατασκευή πίεση-ευαίσθητων αντιστών, τα οποία χρησιμοποιούνται σε αυτόματους ρυθμιστές τάσης, και ανθρακών πινακίδων, τα οποία χρησιμοποιούνται σε DC μηχανές.
Ταντάλιο
Το
