Luzaren filamentoaren materiala: Zer Behar Duzu Jakin
Bolbila filamentoa da elektrikoa igarotzen denean luzatzeko hodei batean zehar doan kable fina bat da. Hau da bolbiluzko argi-argiaren osagai nagusia, zeinak filamentua altu tenperatura batera eraman egiten duela argia sortzen duen. Filamentu materialak tenperatura altuak suportatzeko eta argi argi eta estandarrak emateko ezaugarri jakin batzuk ditu behar. Artikulu honetan, filamento material desberdinen historia, ezaugarriak eta erabilera aztertuko dugu, baita incandeszent bolbiluzko argi-argiaren abantailak eta arriskuak ere.
Zer da Incandeszent Bolbila Argi-Argia?
Incandeszent bolbila argi-argia elektrikoa igarotzen den artean kable fin bat (filamento) altu tenperatura batera eramaten da eta argi bat sortzen du. Filamentoa kristal bolbi baten barruan kokatuta dago, bolbi horrek bakoitzeko oxi-gas edo gas inertzi bat ditu, filamento materiala oxidoratu eta esporatu ez dezan. Bolbia oinarrian bi metal kontaktu bidez konektatuta dago, hauek bi kable zaharren bidez filamentoa leku finkoan mantentzen dutenak.
Incandeszent argi-argiaren printzipioa 18. eta 19. mendetan asko inbertsorrek aurkitu zuten, baina lehena praktikan eta komertzialki arrakasta izan zuen Thomas Edison 1879. urtean. Karbonizatutako bambu filamentoa erabili zuen, mila eta berrogeita hamar ordu itxaron zituen. Geroago, diseinua hobetu zuen karbonizatutako kotxa lana erabiliz, mila eta bostehun ordu itxaron zituen.
Ezina Zenbat Ezaugarri Dituen Bolbila Filamento Material Bat?
Bolbila filamento materialak funtzionatzeko ondo incandeszent bolbila gisa ezaugarri hauek ditu behar:
Tenperatura altuaren puntua: Filamentuak 2500°Cra heltzeko ahalmena izan behar du, ez lagundu edo hautsi.
Presio vapora txikia: Filamentuak ezin du hautsi edo sublimatu tenperatura altuetan, bolbila beltzetzeko eta bere argi eta efizientzia murrizteko.
Oxidazioaren ondorio gabe: Filamentuak ezin du oxi edo bestelako gasenekin reaktzioa egin tenperatura altuetan, zerrenda edo sartu.
Resistentsia altua: Filamentuak resistentsia elektroa altua izan behar du, elektrikoa igarotzen den artean hotzen eta argi bat ematen du.
Koefiziente termiko txikia: Filamentuak ezin du sakon aldatu tenperatura altuetan, deformatu edo hautsi.
Koefiziente termiko resistentsiarekin: Filamentuak ezin du bere resistentsia aldatu tenperatura altuetan, elektrikoa eta argia aldatuko direlako.
Modulus Young altua eta indarraren tenpotentzia altua: Filamentuak mekanikoki stressatuta egotea ondorioztatzen du propio pisua eta vibrazioa, ez zaletzen edo hautsi.
Duktiltasuna nahikoa: Filamentuak fina kable bihurtu behar du, hautsi edo hautsi gabe.
Filamentuaren forma hartzea: Filamentuak koil bat edo bi koil formatu behar ditu, gainazal handiagoa eta argia gehitu gabe luzera edo resistentsia gehitu gabe.
Fatigaren kontraesan: Filamentuak ezin du errutsitzen edo hautsi zenbait tenperatura altu eta baxu jarraitu egitean.
Zein dira Bolbila Filamento Material Desberdinak?
Urtetan bolbila filamentoak egiteko material desberdinak erabili dira. Material horien batzuk hemengoak dira:
Karbono
Karbono da Edison eta beste inbertsorrek bolbila filamentoak egiteko erabili zuen lehen materiala. Tenperatura altuaren puntu altua (3500°C), presio vapora txikia, resistentsia altua (1000-7000 µΩ-cm) eta koefiziente termiko txikia (-0.0002 to -0.0008 /°C) ditu. Baina, oxidazioaren kontraesan gutxi, koefiziente termiko altua (2 to 6 /K), indarraren tenpotentzia baxua eta bolbila gorritzeko efektu altua ditu. Karbono filamentoak 4.5 lumen/watt (lm/W) duten efizientzia eta 1800°Cra heltzeko tenperatura du.
Karbono automatikoko resistentziak, tentsioa, eta karbono kolpeak, DC makinetan erabiltzen dira.
Tantalum
Tantalum Werner von Bolton 1902. urtean bolbila filamento material gisa sartu zuen. Tenperatura altuaren puntu altua (2900°C), presio vapora txikia, resistentsia altua (12.4 µΩ-cm) eta koefiziente termiko txikia (6.5 /K) ditu. Baina, oxidazioaren kontraesan gutxi, koefiziente termiko altua (0.0036 /°C), indarraren tenpotentzia baxua eta efizientzia baxua (3.6 W/candle power) ditu. Tantalum filamentoak 2000°Cra heltzeko tenperatura du.
Tantalum ez da orain bolbila filamento material gisa askotan erabili, efizientzia baxua eta eskasearen ondorioz.
Tungstenoa
Tungstenoa William D. Coolidge 1910. urtean lehendik erabili zuen. Tenperatura altuaren puntu altua (3410°C), presio vapora txikia, resistentsia altua (5.65 µΩ-cm), indarraren tenpotentzia altua, oxidazioaren kontraesan altua eta bolbila gorritzeko efektu txikia ditu. Baina, koefiziente termiko altua (0.005 /°C) eta koefiziente termiko altua (4.3 /K) ditu. Tungsteno filamentoak 12 lm/W duten efizientzia eta 2500°Cra heltzeko tenperatura du.
Tungstenoa X-ray tuboetan elektrodo gisa erabiltzen da, eta aplikazio zertarako kontaktu elektrikoa gisa.
Nola Egiten Dirudi Bolbila Filamentoak?
Bolbila filamentoak erabili diren materialaren arabera prozesu desberdinak ditu. Hauek prozesu batzuk azaltzen dira:
Karbono
Karbono filamentoak organikoen materialak, bamboo, kotxa lana, paper pulp, etab., inertzia une batean tenperatura altuetan (1000-1500°C) karbonizatzen dira. Karbonizatutako materiala fina kable bihurtu eta koil formaturik.
Tantalum
Tantalum filamentoak polimetalurgi teknikak erabiliz egiten dira. Tantalum powdera binderrekin batatzen da eta rod edo kable bihurtu. Rod edo kableak sinteratzen dira tenperatura altuetan (2000-2500°C) inertzia une batean. Sinteratutako rod edo kableak fina kable bihurtu eta koil formaturik.
Tungstenoa
