Mga Materyal ng Pana ng Bulb: Ang Kailangan Mong Malaman
Ang isang bulbo ng incandescent ay isang maliliit na linyang metal na kumikilatis kapag ang kuryente ay lumampas dito. Ito ang pangunahing bahagi ng isang incandescent light bulb, na nagpapakilos ng liwanag sa pamamagitan ng pag-init ng filament sa mataas na temperatura. Ang materyal ng filament ay dapat mayroong tiyak na katangian upang makayanan ang init at makapagtamo ng maliwanag at matatag na liwanag. Sa artikulong ito, susuriin natin ang kasaysayan, katangian, at mga gamit ng iba't ibang materyal ng filament ng bulbo, pati na rin ang mga positibo at negatibong aspeto ng incandescent light bulbs.
Ano ang Incandescent Light Bulb?
Ang isang incandescent light bulb ay inilalarawan bilang isang elektrikong liwanag na nagpapabuti ng liwanag sa pamamagitan ng pag-init ng wire filament sa mataas na temperatura hanggang ito ay kumikilatis. Ang filament ay nakapaloob sa isang glass bulb na naglalaman ng vacuum o inert gas upang maprevent ang oxidation at evaporation ng materyal ng filament. Ang bulbo ay konektado sa isang power supply sa pamamagitan ng dalawang metal contacts sa base, na nakakabit sa dalawang stiff wires na sumusuporta sa filament sa lugar.
Ang prinsipyo ng incandescent lighting ay natuklasan ng maraming imbentor noong ika-18 at ika-19 siglo, ngunit ang unang praktikal at komersyal na matagumpay na incandescent light bulb ay pinagawa ni Thomas Edison noong 1879. Ginamit niya ang isang carbonized bamboo filament na tumagal ng halos 1200 oras. Pagkatapos, ipinabuti niya ang disenyo niya sa pamamagitan ng paggamit ng isang carbonized cotton thread filament na tumagal ng halos 1500 oras.
Ano ang Katangian ng Magandang Materyal ng Filament ng Bulbo?
Ang materyal ng filament ng bulbo ay dapat mayroong sumusunod na katangian upang makapagtrabaho nang maayos bilang isang incandescent light source:
Mataas na melting point: Ang filament ay dapat maging handa sa mga temperatura hanggang 2500°C nang hindi ito umusbong o bumigay.
Mababang vapor pressure: Ang filament ay hindi dapat mag-evaporate o sublimate sa mataas na temperatura, na siyang magdudulot ng blackening ng bulbo at pagbawas ng brightness at efficiency nito.
Walang oxidation: Ang filament ay hindi dapat mag-react sa oxygen o iba pang mga gas sa bulbo sa mataas na temperatura, na siyang magdudulot ng corrosion o burn out nito.
Mataas na resistivity: Ang filament ay dapat may mataas na electrical resistance, na nangangahulugan ito ay nag-ooppose sa pag-flow ng electric current. Ito ang nagdudulot ng pag-init at pag-emite ng liwanag nito kapag ang current ay lumampas dito.
Mababang thermal coefficient of expansion: Ang filament ay hindi dapat mag-expand o mag-contract nang mahalaga kapag ito ay inihain o ininit, na siyang magdudulot ng deformation o break nito.
Mababang-temperature coefficient of resistance: Ang filament ay hindi dapat magbago ng resistance nito nang mahalaga kapag ito ay inihain o ininit, na siyang magaapektuhan ang current at brightness nito.
Mataas na Young’s modulus at tensile strength: Ang filament ay dapat maging handa sa mechanical stress dahil sa sariling bigat at vibration nito nang hindi ito nag-sagging o nag-snapping.
Sapat na ductility: Ang filament ay dapat maging handa sa pag-draw nito sa isang napakaliit na wire nang hindi ito bumigay o nag-crack.
Kakayahan na maging shape ng filament: Ang filament ay dapat maging handa sa pag-form nito sa isang coil o double coil, na siyang nagpapataas ng surface area at brightness nito nang hindi ito nagdadagdag ng length o resistance.
Mataas na fatigue resistance: Ang filament ay dapat maging handa sa repeated heating at cooling cycles nang hindi ito nagweaken o nag-fail.
Ano ang Mga Uri ng Materyal ng Filament ng Bulbo?
Iba't ibang uri ng materyal ang ginamit sa paggawa ng filament ng bulbo sa loob ng mga taon. Ilang mga materyal na ito ay nakalista sa ibaba:
Carbon
Ang carbon ay ang unang materyal na ginamit sa paggawa ng filament ng bulbo ni Edison at iba pang mga imbentor. Ito ay may mataas na melting point (3500°C), mababang vapor pressure, mataas na resistivity (1000-7000 µΩ-cm), at mababang-temperature coefficient of resistance (-0.0002 to -0.0008 /°C). Gayunpaman, ito ay may mababang oxidation resistance, mataas na thermal coefficient of expansion (2 to 6 /K), mababang tensile strength, at mataas na blackening effect sa bulbo. Ang carbon filaments ay may efficiency na humigit-kumulang 4.5 lumens per watt (lm/W) at operating temperature hanggang 1800°C.
Ang carbon ay ginagamit din sa paggawa ng pressure-sensitive resistors, na ginagamit sa automatic voltage regulators, at carbon brushes, na ginagamit sa DC machines.
Tantalum
Ang tantalum ay ipinakilala bilang isang materyal ng filament ng bulbo ni Werner von Bolton noong 1902. Ito ay may mataas na melting point (2900°C), mababang vapor pressure, mataas na resistivity (12.4 µΩ-cm), at mababang thermal coefficient of expansion (6.5 /K). Gayunpaman, ito ay may mababang oxidation resistance, mataas na-temperature coefficient of resistance (0.0036 /°C), mababang tensile strength, at mababang efficiency (3.6 W/candle power). Ang tantalum filaments ay may operating temperature hanggang 2000°C.
Hindi na malawakang ginagamit ang tantalum bilang materyal ng filament ng bulbo dahil sa mababang efficiency at kakulangan nito.
Tungsten
Ang tungsten ay ang pinaka-karaniwang ginagamit na materyal sa paggawa ng filament ng bulbo ngayon. Ito ay unang ginamit ni William D. Coolidge noong 1910. Ito ay may napakataas na melting point (3410°C), mababang vapor pressure, mataas na resistivity (5.65 µΩ-cm), mataas na tensile strength, mataas na oxidation resistance, at mababang blackening effect sa bulbo. Gayunpaman, ito ay may mataas na-temperature coefficient of resistance (0.005 /°C) at mataas na thermal coefficient of expansion (4.3 /K). Ang tungsten filaments ay may efficiency na humigit-kumulang 12 lm/W at operating temperature hanggang 2500°C.
Ginagamit din ang tungsten bilang electrode sa X-ray tubes at bilang electrical contact material sa ilang aplikasyon.
Paano Ginalaw ang Filaments ng Bulbo?
Ang filament ng bulbo ay ginalaw sa iba't ibang proseso depende sa materyal na ginamit. Ilang mga prosesong ito ay inilarawan sa ibaba:
Carbon
Ang carbon filaments ay ginalaw sa pamamagitan ng carbonizing ng organic materials tulad ng bamboo, cotton thread, paper pulp, atbp., sa isang inert atmosphere sa mataas na temperatura (1000-1500°C). Ang carbonized material ay pagkatapos ay istretch sa thin wires at wound sa coils.
Tantalum
