Ljósaborðsmaterial: Hvað þú þarft að vita

Ljósabulkaþráður er þynn snöri sem birtist þegar rafstraum fer í gegnum hann. Hann er aðalhlutur ljósabulku, sem býr til ljós með því að hætta þráðnum við hátt hitastig. Efnið sem notast er við til að framleiða þráðinn verður að hafa ákveðin eiginleika til að standa við hitt og búa til ljósvært og stöðugt ljós. Í þessu greinum munum við skoða sögu, eiginleika og notkun mismunandi efna fyrir ljósabulkaþráði, auk kostnaðar og galla ljósabulkur.

Hvað er ljósabulka?

Ljósabulka er skilgreind sem rafmagnsljós sem býr til ljós með því að hætta snöri í þráði við hátt hitastig þar til hann birtist. Þráðurinn er innifalinn í glasbulku sem heldur vakuum eða óvirkt loft til að forðast oksíðun og dýping efnisins. Bulkan er tengd orkuvirkjun með tveimur metallestum í botninum, sem eru festir við tvö sterka snöru sem halda þráðinn á réttum stað.

Princip ljósabulku var uppgötvað af mörgum uppfinnendum á 18. og 19. öld, en fyrsta praktískt og verslunartæk ljósabulka var búinn til af Thomas Edison árið 1879. Hann notaði koltegina bambúsþráð sem leit um um 1200 klukkustundir. Senari, bætti hann við höggum sínum með því að nota koltegina bomullssnaran sem leit um um 1500 klukkustundir.

Hverjar eru eiginleikar góðs efna fyrir ljósabulkaþráð?

Efnisefni ljósabulkaþráðarins verður að hafa eftirfarandi eiginleika til að virka vel sem ljósgjafi:

• Hátt smeltingpunktur: Þráðurinn verður að geta standið hitastigi upp í 2500°C án þess að smelta eða brosa.

• Lágur dreifipressúr: Þráðurinn má ekki dreifa eða sublimera við hátt hitastig, sem myndi valda því að bulkan svartnar og lágmarkar ljóshæða og kraftgildi.

• Frjálst af oksíðun: Þráðurinn má ekki reyna við súrefni eða aðra gass í bulkanum við hátt hitastig, sem myndi valda því að hann rostar eða brínur út.

• Hátt viðspurn: Þráðurinn verður að hafa hátt rafmagnsviðspurn, sem merkir að hann mótmælir straumi. Þetta valdar því að hann hækkar hita og sendir ljós þegar straum fer í gegnum hann.

• Lágur hitastigakvóti: Þráðurinn má ekki breytast mikið þegar hann er hætt eða kölduð, sem myndi valda því að hann brosar eða brýtur.

• Lágur hitastigakvóti viðspurnar: Þráðurinn má ekki breytast mikið þegar hann er hætt eða kölduð, sem myndi valda því að hann hefur áhrif á straum og ljóshæða.

• Hátt Young's modulus og teningarkraftur: Þráðurinn verður að geta standið aflamet sem kemur frá eigin vigt og vibreringar án þess að sjökka eða brýst.

• Nóg dekilheitur: Þráðurinn verður að geta verið dragna í mjög þynnan snara án þess að brosa eða skiptast.

• Kraftur til að vera umbreytt í form snaran: Þráðurinn verður að geta verið formlegur í spól eða tvöfaldan spól, sem hækkar yfirborðsflatarmálið og ljóshæða hans án þess að hækkja lengd eða viðspurn.

• Hátt tröðunarþol: Þráðurinn verður að geta standið endurtekinn hitt og köldun án þess að sveikast eða missköstast.

Hverjar eru tegundir efna fyrir ljósabulkaþráð?

Mismunandi tegundir efna hafa verið notuð til að framleiða ljósabulkaþráði á loftr. Sumar af þessum efnum eru listuð hér fyrir neðan:

Kol

Kol var fyrsta efni sem notuð var til að framleiða ljósabulkaþráð af Edison og öðrum uppfinnendum. Það hefur hátt smeltingpunkt (3500°C), lága dreifipressúr, hátt viðspurn (1000-7000 µΩ-cm) og lága hitastigakvótu viðspurn (-0.0002 til -0.0008 /°C). En það hefur líka lága oksíðunarthol, hátt hitastigakvótu (2 til 6 /K), lága teningarkraft og hátt svartningarefni á bulkan. Kolþráðar hafa hæfileika um 4.5 ljóseiningar per vattnarspenning (lm/W) og verkunartempu upp í 1800°C.

Kol er einnig notuð til að framleiða tryggðargert mótværis, sem notað eru í sjálfvirkum spenning stýringar, og kolbür, sem notað eru í DC vélum.

Tantalum

Tantalum var kennt fram sem ljósabulkaþráð efni af Werner von Bolton árið 1902. Það hefur hátt smeltingpunkt (2900°C), lága dreifipressúr, hátt viðspurn (12.4 µΩ-cm) og lága hitastigakvótu (6.5 /K). En það hefur líka lága oksíðunarthol, hátt hitastigakvótu viðspurn (0.0036 /°C), lága teningarkraft og lága hæfileika (3.6 W/candle power). Tantalumþráðar hafa verkunartempu upp í 2000°C.

Tantalum er ekki víðtæklega notuð sem ljósabulkaþráð efni lengur vegna lágar hæfileika og skortu.

Wolfram

Wolfram er mest notað efni fyrir ljósabulkaþráði í dag. Hann var kennt fram af William D. Coolidge árið 1910. Hann hefur mjög hátt smeltingpunkt (3410°C), lága dreifipressúr, hátt viðspurn (5.65 µΩ-cm), hátt teningarkraft, hátt oksíðunarthol, og lága svartningarefni á bulkan. En hann hefur líka hátt hitastigakvótu viðspurn (0.005 /°C) og hátt hitastigakvótu (4.3 /K). Wolframþráðar hafa hæfileika um 12 lm/W og verkunartempu upp í 2500°C.

Wolfram er einnig notuð sem elektroda í Röntgenröngum og sem rafmagnsstykki efni í ákveðnum notkunum.

Hvernig eru ljósabulkaþráðir framleiddir?

Ljósabulkaþráðir eru framleiddir með mismunandi aðferðum eftir efni sem notast er við. Sumar af þessum aðferðum eru lýstuð hér fyrir neðan:

Kol

Kolþráðir eru framleiddir með koltegni organísks efna eins og bambús, bomullsþráð, pappírsplösum og