Материал за жица на лампа: Што треба да знаете
Нит на лампа е танка жица која светнува кога електрична струја минува низ неа. Тоа е главниот компонент на инкандесцентната лампа, која производи светлина со нагревање на нитта до висока температура. Материалот на нитта мора да има одредени својства за да издржи високата температура и да произведе светла и стабилна светлина. Во овој чланок ќе истражуваме историјата, карактеристиките и употребата на различни материали за нит на лампи, како и предностите и недостатоците на инкандесцентните лампи.
Што е инкандесцентна лампа?
Инкандесцентна лампа се дефинира како електрична светлина која производи светлина со нагревање на жица-нит до висока температура додека светнува. Нитата е заклучена во стаклена лампа која содржи вакуум или инертен гас за да се спречи оксидацијата и испарувањето на материалот на нитата. Лампата е поврзана со извор на енергија преку два метални контакти на основата, кои се приклучени на две црвени жици кои го задржуваат нитот на место.
Принципот на инкандесцентно осветлување беше откриен од многу изумители во 18 век и 19 век, но првата практична и комерцијално успешна инкандесцентна лампа беше развиена од Томас Едисон во 1879 година. Тој користеше карбонизирана бамбуска нит која продожила околу 1200 часа. Подоцна, тој подобри својот дизајн со користење на карбонизирана памучна нишка која продожила околу 1500 часа.
Кои се својствата на добар материал за нит на лампа?
Материалот за нит на лампа мора да има следниве својства за да функционира добро како инкандесцентен извор на светлина:
Висока точка на топлене: Нитата мора да може да издржи температури до 2500°C без да се топи или се сече.
Ниска парна притисната: Нитата не смее да се испарува или сублимира на високи температури, што би зацрнело лампата и намалило нивото на светлина и ефикасноста.
Свободна од оксидација: Нитата не смее да реагира со кислород или други гасови во лампата на високи температури, што би ја направило да се корозира или се исцрпи.
Висока електрична резистивност: Нитата мора да има висока електрична резистивност, што значи дека противостои протокот на електрична струја. Ова го нагрева и го испушта светлина кога струја минува низ него.
Ниски термичен коефициент на експанзија: Нитата не смее значајно да се проширува или скратува кога се нагрева или хлади, што би ја деформирало или ја сече.
Ниски температурен коефициент на резистивност: Нитата не смее значајно да се менува нивото на резистивност кога се нагрева или хлади, што би влијаало на нивото на струја и светлина.
Високи модул на Јанг и тензилна чврсточа: Нитата мора да може да издржи механички напон причинет од својата маса и вибрација без да се обеси или сече.
Доволна дуктилност: Нитата мора да може да се протегне во многу танка жица без да се сече или тресне.
Способност да се конвертира во форма на нит: Нитата мора да може да се формира во спирала или двојна спирала, што зголемува површината и светлината без да се зголеми должината или резистивноста.
Висока уморна отпорност: Нитата мора да може да издржи повторливи цикли на нагревање и хладење без да се слаби или сече.
Какови се видовите на материјали за нит на лампа?
Различни видови на материјали биле користени за правење на нити за лампи во текот на годините. Некои од овие материјали се наведени подолу:
Карбон
Карбон беше првиот материјал користен за правење на нити за лампи од страна на Едисон и други изумители. Има висока точка на топлене (3500°C), ниска парна притисната, висока резистивност (1000-7000 µΩ-cm) и ниски температурен коефициент на резистивност (-0.0002 до -0.0008 /°C). Меѓутоа, има и ниска отпорност на оксидација, висок термичен коефициент на експанзија (2 до 6 /K), ниска тензилна чврсточа и висок ефект на црнено на лампата. Карбонските нити имаат ефикасност од околу 4.5 люмена по ват (lm/W) и рабоча температура до 1800°C.
Карбон се користи и за правење на притисноделиви резистори, кои се користат во автоматски регулатори на напон, и карбонски ђубрива, кои се користат во DC машини.
Тантал
Тантал беше воведен како материјал за нит на лампа од Вerner von Bolton во 1902 година. Има висока точка на топлене (2900°C), ниска парна притисната, висока резистивност (12.4 µΩ-cm) и нисок термичен коефициент на експанзија (6.5 /K). Меѓутоа, има и ниска отпорност на оксидација, висок температурен коефициент на резистивност (0.0036 /°C), ниска тензилна чврсточа и ниска ефикасност (3.6 W/candle power). Танталските нити имаат рабоча температура до 2000°C.
Тантал не се широко користи како материјал за нит на лампа поради ниската ефикасност и реткоста.
Тунген
Тунген е најчесто користениот материјал за правење на нити за лампи денес. Беше првиот пат користен од страна на William D. Coolidge во 1910 година. Има високо топлене (3410°C), ниска парна притисната, висока резистивност (5.65 µΩ-cm), висока тензилна чврсточа, висока отпорност на оксидација и нисок ефект на црнено на лампата. Меѓутоа, има и висок температурен коефициент на резистивност (0.005 /°C) и висок термичен коефициент на експанзија (4.3 /K). Тунгенските нити имаат ефикасност од околу 12 lm/W и рабоча температура до 2500°C.
Тунген се користи и како електрод во X-зрачни труби и како електричен контакт материјал во одредени применби.
Како се прават нити за лампи?
Нитите за лампи се прават со различни процеси во зависност од користениот материјал. Некои од овие процеси се опишани подолу:
