Lampobuŝa Materialo: Kion Vi Devas Scii
Bulbofilo estas tenua drato, kiu lumas kiam elektra fluo pasas tra ĝi. Ĝi estas la ĉefa komponanto de luma bulbo, kiu produktas lumon per ekzaltado de la filo al alta temperaturo. La matroialo de la filo devas havi certajn ecojn por resisti la varmon kaj produkti brikan kaj stabilan lumon. En ĉi tiu artikolo, ni esploros la historion, karakterizojn kaj uzojn de diversaj matroialoj por bulbofiloj, kaj ankaŭ la avantaĝojn kaj malavantaĝojn de luma bulbo.
Kio estas luma bulbo?
Luma bulbo estas difinita kiel elektra lumo, kiu produktas lumon per ekzaltado de drafilo al alta temperaturo ĝis ĝi lumas. La filo estas enkapsita en glasa bulbo, kiu enhavas vakuumon aŭ inertan gazon por eviti oksidigon kaj evaporiĝon de la filomatroialo. La bulbo estas konektita al energofonto per du metalaj kontaktoj ĉe la bazo, kiuj estas fiksigitaj al du stigaj dratoj, kiuj tenas la filon en pozicio.
La principo de lumema iluminado estis malkovrita de multaj inventistoj en la 18-a kaj 19-a jarcentoj, sed la unua praktika kaj komerce sukcesa luma bulbo estis disvolvita de Thomas Edison en 1879. Li uzis karbonizitan bambusan filon, kiu daŭris proksimume 1200 horojn. Poste, li plibonigis sian dizajnon per uzo de karbonizita kotona filo, kiu daŭris proksimume 1500 horojn.
Kiaj estas la ecoj de bona bulbofilomatroialo?
La matroialo de la bulbofilo devas havi la jenajn ecojn por funkcii bone kiel luma fonto:
Alta fuspunkto: La filo devas povarigi temperaturojn ĝis 2500°C sen fundiĝo aŭ rompiĝo.
Malalta vapordenseco: La filo ne devas evaporiĝi aŭ sublimiĝi je altaj temperaturoj, kio kaŭzus nigriĝon de la bulbo kaj reduktus ĝian brikecon kaj efikecon.
Senoksidiga: La filo ne devas reagi kun oksigeno aŭ aliaj gazoj en la bulbo je altaj temperaturoj, kio kaŭzus ĝian korozion aŭ bruladon.
Alta rezisto: La filo devas havi altan elektran reziston, kio signifas, ke ĝi kontraŭstaras la fluon de elektra fluo. Tio kaŭzas ĝian varmigon kaj emitan lumon kiam fluo pasas tra ĝi.
Malalta termika dilataĵkoeficiento: La filo ne devas ekstendiĝi aŭ kontraktiĝi signife kiam ĝi estas varmeta aŭ malvarmeta, kio kaŭzus ĝian deformiĝon aŭ rompiĝon.
Malalta temperaturkoeficiento de rezisto: La filo ne devas ŝanĝi sian reziston signife kiam ĝi estas varmeta aŭ malvarmeta, kio afektus ĝian fluan kaj brikecon.
Alta Younga modulo kaj traksiĝresisto: La filo devas povarigi mekanikan streĉon kaŭzitan de sia propra pezo kaj vibrado sen sinkadi aŭ rompiĝi.
Sufiĉa duktilo: La filo devas povarigi esti tirita en tre tenua drato sen rompiĝo aŭ krakiĝo.
Eblo formiĝi en filformo: La filo devas povarigi esti formita en spiralo aŭ duobla spiralo, kio pligrandigas ĝian surfacan areon kaj brikecon sen pligrandigi ĝian longon aŭ reziston.
Alta laca rezisto: La filo devas povarigi toleri ripetitajn varmeta kaj malvarmeta ciklojn sen malfortiĝo aŭ fiasko.
Kiaj estas la matroialoj por bulbofiloj?
Diversaj matroialoj estas uzitaj por fabrikado de bulbofiloj dum la jaroj. Iuj el tiuj matroialoj estas listigitaj sube:
Karbo
Karbo estis la unua matroialo uzita por fabrikado de bulbofiloj de Edison kaj aliaj inventistoj. Ĝi havas altan fuspunkton (3500°C), malaltan vapordenscon, altan rezisto (1000-7000 µΩ-cm), kaj malaltan temperaturkoeficienton de rezisto (-0.0002 ĝis -0.0008 /°C). Tamen, ĝi ankaŭ havas malaltan oksidreziston, altan termikan dilataĵkoeficienton (2 ĝis 6 /K), malaltan traksiĝresiston, kaj altan nigriĝefekton sur la bulbon. Karbofiloj havas efikecon proksimume 4.5 lumenojn per vato (lm/W) kaj operacian temperaturon ĝis 1800°C.
Karbo estas ankaŭ uzita por fabrikado de presensitivaj rezistoroj, kiuj estas uzitaj en aŭtomataj voltregiloj, kaj karbobrosiloj, kiuj estas uzitaj en DC maŝinoj.
Tantal
Tantal estis enkondukita kiel bulbofilomatroialo de Werner von Bolton en 1902. Ĝi havas altan fuspunkton (2900°C), malaltan vapordenscon, altan rezisto (12.4 µΩ-cm), kaj malaltan termikan dilataĵkoeficienton (6.5 /K). Tamen, ĝi ankaŭ havas malaltan oksidreziston, altan temperaturkoeficienton de rezisto (0.0036 /°C), malaltan traksiĝresiston, kaj malaltan efikecon (3.6 W/kandelopovo). Tantalfiloj havas operacian temperaturon ĝis 2000°C.
Tantal ne estas amplate uzata kiel bulbofilomatroialo plu pro sia malalta efikeco kaj raraĵo.
Volframo
Volframo estas la plej ofte uzata matroialo por fabrikado de bulbofiloj hodiaŭ. Ĝi estis unue uzita de William D. Coolidge en 1910. Ĝi havas tre altan fuspunkton (3410°C), malaltan vapordenscon, altan rezisto (5.65 µΩ-cm), altan traksiĝresiston, altan oksidreziston, kaj malaltan nigriĝefekton sur la bulbon. Tamen, ĝi ankaŭ havas altan temperaturkoeficienton de rezisto (0.005 /°C) kaj altan termikan dilataĵkoeficienton (4.3 /K). Volframofiloj havas efikecon proksimume 12 lm/W kaj operacian temperaturon ĝis 2500°C.
Volframo estas ankaŭ uzata kiel elektrodo en X-radiaj tuboj kaj kiel elektra kontaktmatroialo en certaj aplikiĝoj.
Kiel estas faritaj bulbofiloj?
Bulbofiloj estas faritaj per diversaj procezoj depende de la uzata matroialo. Iuj el tiuj procezoj estas priskribitaj sube:
Karbo
Karbofiloj estas faritaj per karbonigo de organaj matroialoj kiel bambuso, kotona filo, papero, etc., en inerta atmosfero je altaj temperaturoj (1000-1500°C). La karbonigita matroialo estas tiam etendita en tenuaj dratoj kaj vinjitaj en spiraloj.
Tantal
Tantalfiloj estas faritaj per pudmetallurgiaj teknikoj. Tantalpudo estas miksitaj kun bindilo kaj premis en bastonojn aŭ dratojn. La bastonoj aŭ dratoj estas tiam sintiritaj je altaj temperaturoj (2000-2500°C) en vakuo aŭ inerta gasa atmosfero. La sintiritaj bastonoj aŭ dratoj estas tiam tiritaj en tenuaj dratoj kaj vinjitaj en spiraloj.
