Bulb Filament Material: Anong Kailangan Mong Malaman
Ang isang linyang ng bombilya ay isang maliit na wire na kumikilatis kapag ang electric current ay dumaan sa kanya. Ito ang pangunahing bahagi ng isang incandescent light bulb, na nagpapabuo ng liwanag sa pamamagitan ng pag-init ng linyang ito sa mataas na temperatura. Ang materyal ng linya ay dapat mayroong tiyak na mga katangian upang makapagsunod sa init at bumuo ng malinaw at matatag na liwanag. Sa artikulong ito, susuriin natin ang kasaysayan, mga katangian, at gamit ng iba't ibang materyal ng linyang bombilya, pati na rin ang mga benepisyo at kadahilanan ng mga incandescent light bulbs.
Ano ang Incandescent Light Bulb?
Ang isang incandescent light bulb ay inilalarawan bilang isang electric light na nagpapabuo ng liwanag sa pamamagitan ng pag-init ng isang wire filament sa mataas na temperatura hanggang ito ay kumikilatis. Ang linya ay nakapaloob sa isang glass bulb na may vacuum o inert gas upang maprevent ang oxidation at evaporation ng materyal ng linya. Ang bulb ay konektado sa isang power supply sa pamamagitan ng dalawang metal contacts sa base, na nakakabit sa dalawang matigas na wires na sumusuporta sa linya.
Ang prinsipyong ito ng incandescent lighting ay natuklasan ng maraming imbentor noong ika-18 at ika-19 na siglo, ngunit ang unang praktikal at komersyal na matagumpay na incandescent light bulb ay inihanda ni Thomas Edison noong 1879. Gumamit siya ng carbonized bamboo filament na tumagal ng humigit-kumulang 1200 oras. Pagkatapos, ipinabuti niya ang disenyo niya sa pamamagitan ng paggamit ng carbonized cotton thread filament na tumagal ng humigit-kumulang 1500 oras.
Ano ang Mga Katangian ng Magandang Materyal ng Linyang Bombilya?
Ang materyal ng linyang bombilya ay dapat mayroong sumusunod na mga katangian upang makapagtungkulin nang maayos bilang isang incandescent light source:
Mataas na melting point: Ang linya ay dapat maaaring tumahan ng temperatura hanggang 2500°C nang hindi lumunok o bumigay.
Mababang vapor pressure: Ang linya ay hindi dapat mag-evaporate o sublimate sa mataas na temperatura, na magdudulot ng pag-itim ng bulb at pagbawas ng kanyang kintab at epektibidad.
Walang oxidation: Ang linya ay hindi dapat makipag-reaksiyon sa oxygen o iba pang mga gas sa loob ng bulb sa mataas na temperatura, na magdudulot nito ng corrosion o burn out.
Mataas na resistivity: Ang linya ay dapat may mataas na electrical resistance, na nangangahulugan na ito ay kontra sa pagdaloy ng electric current. Ito ang nagdudulot nito na mainit at maglabas ng liwanag kapag ang current ay dumaan sa kanya.
Mababang koefisiyente ng paglalaki sa init: Ang linyang sinag ay hindi dapat lumaki o bumuntot nang malaking kapag ito ay ininit o inalamid, na siyang magdudulot ng pagbabago ng anyo o pagkasira nito.
Mababang koefisiyente ng resistansiya sa temperatura: Ang linyang sinag ay hindi dapat magbago ng resistansiya nang malaki kapag ito ay ininit o inalamid, na siyang magaapekto sa kanyang kuryente at kahelera.
Matataas na Young’s modulus at tensile strength: Ang linyang sinag ay dapat makapagtaglay ng mekanikal na stress dahil sa sariling bigat at vibration nito nang hindi nag-sag o sumnap.
Sapat na ductility: Ang linyang sinag ay dapat maging maaring ihugis sa isang napakamaliit na wire nang walang pagkasira o pagcrack.
Kakayahan na maging hugis ng linyang sinag: Ang linyang sinag ay dapat maging maaring hugisin sa isang coil o double coil, na siyang nagpapalawak ng surface area at kahelera nito nang hindi nagpapalaki ng haba o resistansiya.
Matataas na resistance sa pagod: Ang linyang sinag ay dapat maging maaring tahanin ang paulit-ulit na pag-init at pagalamid nang hindi nagweweaken o nagfailing.
Ano ang mga Uri ng Mga Materyales ng Linyang Sinag ng Bulb?
Iba't ibang uri ng materyales ang ginamit sa paggawa ng linyang sinag ng bulb sa loob ng mga taon. Ilang mga materyales na ito ay nakalista sa ibaba:
Carbon
Ang carbon ang unang materyal na ginamit ni Edison at iba pang imbentor para sa paggawa ng linyang sinag ng bulb. 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 rin ay may mababang oxidation resistance, mataas na thermal coefficient of expansion (2 to 6 /K), mababang tensile strength, at mataas na blackening effect sa bulb. Ang mga linyang sinag na carbon ay may efisyensiya ng humigit-kumulang 4.5 lumens per watt (lm/W) at operating temperature hanggang 1800°C.
Ang carbon ay ginagamit din para sa paggawa ng pressure-sensitive resistors, na ginagamit sa automatic voltage regulators, at carbon brushes, na ginagamit sa DC machines.
Tantalum
Ipakilala ni Werner von Bolton ang tantalum bilang materyales para sa filament ng bula 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 rin 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 mga filament ng tantalum ay may operating temperature na hanggang 2000°C.
Hindi na malawakang ginagamit ang tantalum bilang materyales para sa filament ng bula dahil sa kanyang mababang efficiency at kakulangan.
Tungsten
Ang tungsten ang pinakamalawakang ginagamit na materyales para sa paggawa ng filament ng bula ngayon. Unang ginamit ito 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 bula. Gayunpaman, ito rin ay may mataas na temperature coefficient of resistance (0.005 /°C) at mataas na thermal coefficient of expansion (4.3 /K). Ang mga filament ng tungsten ay may efficiency na humigit-kumulang 12 lm/W at operating temperature na hanggang 2500°C.
Ginagamit din ang tungsten bilang electrode sa X-ray tubes at bilang electrical contact material sa ilang aplikasyon.
Kamusta Ginagawa ang Filament ng Bula?
Ang mga filament ng bula ay ginagawa sa iba't ibang proseso depende sa materyales na ginagamit. Ang ilan sa mga prosesong ito ay inilarawan sa ibaba:
Carbon
Ang mga filament ng carbon ay ginagawa sa pamamagitan ng pagsusunog ng organic materials tulad ng bamboo, cotton thread, paper pulp, etc., sa isang inert atmosphere sa mataas na temperatura (1000-1500°C). Ang carbonized material ay pagkatapos ay hinahaba upang maging maliit na wires at iwindo sa coils.
Tantalum
Ang mga filament ng tantalum ay ginagawa sa pamamagitan ng powder metallurgy techniques. Ang tantalum powder ay pinaghalo sa binder at pinalaki sa rods o wires. Ang mga rods o wires ay pagkatapos ay sintered sa mataas na temperatura (2000-2500°C) sa isang vacuum o inert gas atmosphere. Ang sintered rods o wires ay pagkatapos ay hinahaba upang maging maliit na wires at iwindo sa coils.
Tungsten
Ang mga filament ng tungsten ay ginagawa sa pamamagitan ng ilang hakbang:
Ang tungsten ore ay inilulunsad mula sa wolframite o scheelite minerals at inconvert sa tungstic acid o ammonium para tungstate.
Ang asido tungstic o ammonium para tungstate ay binabawasan ng hydrogen gas upang mabuo ang tungsten powder.
Ang tungsten powder ay hinahalo sa isang binder at inipinapress sa mga rod o wire.
Ang mga rod o wire ay sintered sa mataas na temperatura (2000-3000°C) sa isang vacuum o inert gas atmosphere.
Ang sintered rods o wires ay swaged (binugbog) upang maging mas maliit na rods o wires.
Ang swaged rods o wires ay hinala sa pamamagitan ng diamond dies upang maging napakaliliit na wires (10-50 µm).
Ang maliliit na wires ay annealed (kinainitan) sa moderatong temperatura (1000-1500°C) sa hydrogen gas upang mapabuti ang kanilang ductility at lakas.
Ang annealed wires ay inilulubid sa coils o double coils.
Ano ang mga Advantages at Disadvantages ng Incandescent Light Bulbs?
Ang mga incandescent light bulbs ay may ilang mga advantages at disadvantages kumpara sa iba pang uri ng light sources, tulad ng fluorescent lamps, LED lamps, atbp. Ilang mga ito ay nakalista sa ibaba:
Advantages
Nagbibigay sila ng mainit na puti na liwanag na may mahusay na color rendering index (CRI).
Sila ay murang gawin at gamitin.
Maaari silang madaling dimmed nang hindi naapektuhan ang kanilang color temperature.
Maaari silang gumana sa mababang voltages at frequencies nang walang flickering.
Mas mahusay silang nagtitiis sa mga shock at vibration kumpara sa iba pang types of lamps.
Disadvantages
May mababang efficiency (10-20 lm/W) kumpara sa iba pang uri ng lamps (50-200 lm/W).
May maikling lifespan (1000-2000 oras) kumpara sa iba pang uri ng lamps (10,000-50,000 oras).
Naglilikha sila ng maraming init (90% ng enerhiya ay sayang bilang init) na maaaring lumaki ang cooling costs at panganib ng apoy.
Kumukonsumo sila ng mas maraming kuryente kumpara sa iba pang uri ng lamps, na maaaring lumaki ang greenhouse gas emissions at environmental impact.
Mayroon silang delikadong komponente tulad ng glass bulbs at maliit na filaments na maaaring madaling mabasag.
Conclusion
Ang mga filament ng bulb ay mahalagang bahagi ng mga incandescent light bulbs na nagbibigay ng liwanag sa pamamagitan ng pag-init kapag dumadaan ang electric current dito. Sa loob ng mga taon, iba't ibang materyales tulad ng carbon, tantalum, at tungsten ang ginamit para sa paggawa ng mga filament ng bulb na may iba't ibang katangian at performance. Ang tungsten ang pinaka-widely used material ngayon dahil sa kanyang mataas na melting point, mababang vapor pressure, mataas na resistivity, mataas na oxidation resistance, at mababang blackening effect sa bulb. Gayunpaman, ang mga incandescent light bulbs din ay may ilang drawbacks, tulad ng mababang efficiency, maikling lifespan, mataas na paglikha ng init, mataas na consumption ng kuryente, at delikadong komponente. Kaya, pinapalitan sila ng mas energy-efficient at environmentally friendly alternatives, tulad ng fluorescent lamps, LED lamps, atbp., sa maraming aplikasyon.
Pahayag: Igalang ang orihinal, ang mga magagandang artikulo ay karapat-dapat na ibahagi, kung mayroong paglabag sa karapatan mangyaring makipag-ugnayan upang i-delete.
