Lambipõhja materjal: mida sa peaksid teadma
Lampipõhja on õhuke vire, mis hõljub, kui sellest läbib elektrivool. See on põhiline komponent lampis, mis toodab valgust, kuumutades põhja suurele temperatuurile. Põhja materjal peab omama teatud omadusi, et taluda soojuse ja toota teravat ja stabiilset valgust. Selles artiklis uurime erinevate lampipõhjade materjalide ajalugu, omadusi ja kasutusalasid, samuti inkubaatorlampide eeliseid ja puudusi.
Mis on inkubaatorlambi?
Inkubaatorlambiks nimetatakse elektrivalgust, mis toodab valgust, kuumutades viire põhja suurele temperatuurile, kuni see hõljub. Põhja ümbritseb klaaslampp, mis sisaldab vakuumi või inertsgaasi, et takistada põhjamaterjali oksüdeerimist ja evaporaatsiooni. Lamp on ühendatud energialtsooga kahe metallkontaktiga lamppi alusel, mis on vastavalt liituda kahele jämedale virele, mis hoiavad põhja paigas.
Inkubaatorvalguse printsiipi avastasid paljud leiutajad 18. ja 19. sajandil, kuid esimene praktikane ja kaubanduslikult edukas inkubaatorlamb arendas Thomas Edison 1879. aastal. Ta kasutas karboniseeritud bambusviire, mis kestis umbes 1200 tundi. Hiljem parandas ta oma disaini, kasutades karboniseeritud puuvillaviire, mis kestis umbes 1500 tundi.
Mis on hea lampipõhja materjali omadused?
Lampipõhja materjal peab omama järgmisi omadusi, et töötada hästi inkubaatorvalguse allikana:
Kõrge sulamispunkt: Põhja peab suutma taluda kuni 2500°C temperatuuri ilma sulamata või murdumata.
Madal auruväli: Põhja ei tohi evaporaatsioonida või sublimeeruda kõrgete temperatuuride korral, mis põhjustaks lampi tumeneda ja vähendaks selle heledust ja efektiivsust.
Vaba oksüdeerimisest: Põhja ei tohi reageerida lambi sees olevate gaasidega kõrgete temperatuuride korral, mis põhjustaks selle korröodeerumist või kõrvaldamist.
Kõrge vastupanekindlus: Põhja peab olema kõrge elektriline vastus, mis tähendab, et see vastab elektrivooli voolule. See põhjustab selle kuumenemise ja valguse emiteerimise, kui läbib sellest elektrivool.
Madal termilised laiendamiskordaja: Põhja ei tohi oluliselt laienduda või kokku suruda kuumutamisel või jahutamisel, mis põhjustaks selle muutumist või murdumist.
Madal temperatuuriline vastupanekindluse muutumise koefitsient: Põhja vastus ei tohi oluliselt muutuda kuumutamisel või jahutamisel, mis mõjutaks selle voolu ja heledust.
Kõrge Youngi moodul ja venituskindlus: Põhja peab suutma taluda mehaanilist pinget, mis tekib tema enda kaalu ja vibratsioonist, ilma lõhnates või murdudes.
Piisav deformatsioonivõime: Põhja peab suutma venituda väga õhukeseks viireks ilma murdumata või praktilta.
Võime muutuda põhja kujuks: Põhja peab suutma muutuda spiraaliks või topeltspiraaliks, mis suurendab selle pindala ja heledust ilma selle pikkuse või vastupanekindluse suurendamiseta.
Kõrge väsimiskindlus: Põhja peab suutma taluda mitmeid kuumutamis- ja jahutamiskordusi ilma nõrkenevina või väljakujunemata.
Mis on lampipõhja materjalide tüübid?
Üle aastakümneid on lampipõhjade valmistamiseks kasutatud erinevat materjale. Mõned neist materjalidest on loetletud allpool:
Küps
Küps oli esimene materjal, mida Edison ja muud leiutajad kasutasid lampipõhjade valmistamiseks. Sellel on kõrge sulamispunkt (3500°C), madal auruväli, kõrge vastupanekindlus (1000-7000 µΩ-cm) ja madal temperatuuriline vastupanekindluse muutumise koefitsient (-0.0002 kuni -0.0008 /°C). Kuid sellel on ka madal oksüdeerimiskindlus, kõrge termiliste laiendamiskordaja (2 kuni 6 /K), madal venituskindlus ja kõrge tumenedava mõju lampile. Küpsi põhjad omavad efektiivsust umbes 4,5 lumena watt (lm/W) ja töötamistemperatureni kuni 1800°C.
Küps kasutatakse ka automaatsete vastupidavuste, mis kasutatakse automaatsetes pingereglite, ja küpsi pensidel, mis kasutatakse DC masinates.
Tantal
Tantalit lampipõhja materjalina tutvustas Werner von Bolton 1902. aastal. Sellel on kõrge sulamispunkt (2900°C), madal auruväli, kõrge vastupanekindlus (12.4 µΩ-cm) ja madal termiliste laiendamiskordaja (6.5 /K). Kuid sellel on ka madal oksüdeerimiskindlus, kõrge temperatuuriline vastupanekindluse muutumise koefitsient (0.0036 /°C), madal venituskindlus ja madal efektiivsus (3.6 W/candle power). Tantali põhjad töötavad temperaturenini kuni 2000°C.
Tantalit ei kasutata enam laialdaselt lampipõhjade valmistamiseks, kuna sellel on madal efektiivsus ja seda on raske leida.
Volfram
Volfram on tänaseni enim kasutatav materjal lampipõhjade valmistamiseks. Seda kasutas esmakordselt William D. Coolidge 1910. aastal. Sellel on väga kõrge sulamispunkt (3410°C), madal auruväli, kõrge vastupanekindlus (5.65 µΩ-cm), kõrge venituskindlus, kõrge oksüdeerimiskindlus ja madal tumenedava mõju lampile. Kuid sellel on ka kõrge temperatuuriline vastupanekindluse muutumise koefitsient (0.005 /°C) ja kõrge termiliste laiendamiskordaja (4.3 /K). Volframi põhjad omavad efektiivsust umbes 12 lm/W ja töötamistemperaturenini kuni 2500°C.
Volframit kasutatakse ka elektroodina röntgentubides ja elektrilise kontaktmaterjalina teistes rakendustes.
Kuidas valmistatakse lampipõhjaid?
Lampipõhjaid valmistatakse erinevate protsesside abil, sõltuvalt kasutatavast materjalist. Mõned need protsessid on kirjeldatud allpool:
Küps
Küpsi põhjaid valmistatakse küpsustades orgaanilisi materjale, nagu bambus, puuvillaviir, paberimass, jne, inertse keskkonna kõrgete temperatuuride (1000-1500°C) korral. Küpsustatud materjal venitatakse väikesteks viireks ja keeratakse spiraaliks.
