Ampul Teli Malzemesi: Bilmeniz Gerekenler

Electrical4u

Alan: Temel Elektrik

China

Bir ampul filamenti, ince bir tel olarak tanımlanır ve bu tel, bir elektrik akımı içinden geçtiğinde parlar. Bu, parlak ve stabil bir ışık üretmek için filamentin yüksek bir sıcaklıkta ısıtılmasını sağlayan ışıklı bir ampulün ana bileşenidir. Filament malzemesinin, yüksek sıcaklıklara dayanabilmesi ve parlak ve istikrarlı bir ışık üretebilmek için belirli özelliklere sahip olması gerekir. Bu makalede, farklı ampul filament malzemelerinin tarihi, özellikleri ve kullanımlarını, ayrıca ışıklı ampullerin avantajlarını ve dezavantajlarını inceleyeceğiz.

İşte Işıklı Bir Ampul Nedir?

Işıklı bir ampul, bir tel filamenti yüksek bir sıcaklıkta ısıtıldığında ışık üretmek üzere tasarlanmış elektrikli bir ışık kaynağı olarak tanımlanır. Filament, oksidasyon ve filament malzemesinin buharlaşmasını önlemek için vakum veya inert bir gazla doldurulmuş cam bir ampulün içinde bulunur. Ampul, tabanındaki iki metalle bağlantı noktasıyla güç kaynağına bağlanır ve bu noktalar, filamenti yerinde tutan iki sert tellerle birleştirilir.

Parlak ışık ilkesi, 18. ve 19. yüzyıllarda birçok mucit tarafından keşfedildi, ancak ilk uygulanabilir ve ticari açıdan başarılı ışıklı ampul, Thomas Edison tarafından 1879 yılında geliştirildi. O, yaklaşık 1200 saat süren karbonize bambu bir filament kullandı. Daha sonra, yaklaşık 1500 saat süren karbonize pamuk ipliği filament kullanarak tasarımını geliştirdi.

Bir İyi Ampul Filament Malzemesinin Özellikleri Nelerdir?

Ampul filament malzemesinin, işlevini parlak bir ışık kaynağı olarak yerine getirebilmek için aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekir:

Yüksek erime noktası: Filament, 2500°C'ye kadar olan sıcaklıklara maruz kaldığında erimeyecek veya kırılacak durumda olmamalıdır.
Düşük buhar basıncı: Filament, yüksek sıcaklıklarda buharlaşmamalı veya sublimasyona uğramamalıdır, bu da ampulin siyahlamasına ve parlaklığının azalmasına neden olur.
Oksitlemeden arınmış: Filament, yüksek sıcaklıklarda ampuldeki oksijen veya diğer gazlarla reaksiyona girmemelidir, bu da onun paslanmasına veya yanmasına neden olur.
Yüksek dayanım: Filament, yüksek elektrik direncine sahip olmalıdır, bu da elektrik akımının akışına karşı direnç gösterir. Bu, bir akım geçirildiğinde ısınıp ışık yayılmasına neden olur.
Düşük termal genişleme katsayısı: Filament, ısıtıldığında veya soğutulduğunda önemli ölçüde genişlememeli veya daralmamalıdır, bu da onun şekil değiştirmesine veya kırılmasına neden olur.
Düşük sıcaklık katsayısı: Filament, ısıtıldığında veya soğutulduğunda direnci önemli ölçüde değişmemelidir, bu da akımını ve parlaklığını etkiler.
Yüksek Young modülü ve çekme dayanımı: Filament, kendi ağırlığı ve titreşimden kaynaklanan mekanik stresi dayanabilecek şekilde olmalıdır, bu da onun çökmesini veya kırılmasını önler.
Yeterli esneklik: Filament, çok ince bir tel haline çekilirken kırılmadan veya çatlaktan sakınmalıdır.
Filament şekline dönüştürülebilir: Filament, uzunluğunu veya direncini artırılmadan yüzey alanını ve parlaklığını artırmak için bir bobin veya çift bobin şeklinde oluşturulabilmelidir.
Yüksek yorulma direnci: Filament, tekrarlayan ısıtma ve soğutma döngülerine dayanabilecek şekilde olmalıdır, bu da zayıflamasına veya başarısız olmasına engel olur.

Ampul Filament Malzemelerinin Türleri Nelerdir?

Yıllar boyunca, ampul filamentleri yapmak için çeşitli malzemeler kullanılmıştır. Bunlardan bazıları aşağıda listelenmiştir:

Karbon

Karbon, Edison ve diğer icadçılar tarafından ampul filamentleri yapmak için kullanılan ilk malzemedir. Yüksek erime noktası (3500°C), düşük buhar basıncı, yüksek dayanım (1000-7000 µΩ-cm) ve düşük sıcaklık katsayısı (-0.0002 to -0.0008 /°C) gibi özellikleri vardır. Ancak, düşük oksitleme direnci, yüksek termal genişleme katsayısı (2 to 6 /K), düşük çekme dayanımı ve ampül üzerinde yüksek siyahlama etkisi gibi özellikleri de vardır. Karbon filamları, yaklaşık 4.5 lümen per watt (lm/W) verimliliğe ve en fazla 1800°C'ye kadar çalışabilme özelliğine sahiptir.

Karbon, otomatik gerilim düzenleyicilerinde kullanılan basınç hassas dirençler ve DC makinelerinde kullanılan karbon fırçaları yapmak için de kullanılır.

Tantalum

Tantalum, Werner von Bolton tarafından 1902 yılında ampul filament malzemesi olarak tanıtıldı. Yüksek erime noktası (2900°C), düşük buhar basıncı, yüksek dayanım (12.4 µΩ-cm) ve düşük termal genişleme katsayısı (6.5 /K) gibi özellikleri vardır. Ancak, düşük oksitleme direnci, yüksek sıcaklık katsayısı (0.0036 /°C), düşük çekme dayanımı ve düşük verimlilik (3.6 W/candle power) gibi özellikleri de vardır. Tantalum filamları, en fazla 2000°C'ye kadar çalışabilme özelliğine sahiptir.

Tantalum, düşük verimliliği ve kıtlığı nedeniyle artık yaygın olarak ampul filament malzemesi olarak kullanılmamaktadır.

Tungsten

Tungsten, günümüzde ampul filamentleri yapmak için en yaygın olarak kullanılan malzemedir. İlk olarak William D. Coolidge tarafından 1910 yılında kullanıldı. Çok yüksek erime noktası (3410°C), düşük buhar basıncı, yüksek dayanım (5.65 µΩ-cm), yüksek çekme dayanımı, yüksek oksitleme direnci ve ampül üzerinde düşük siyahlama etkisi gibi özellikleri vardır. Ancak, yüksek sıcaklık katsayısı (0.005 /°C) ve yüksek termal genişleme katsayısı (4.3 /K) gibi özellikleri de vardır. Tungsten filamları, yaklaşık 12 lm/W verimliliğe ve en fazla 2500°C'ye kadar çalışabilme özelliğine sahiptir.

Tungsten, X-ray tüplerinde elektrot olarak ve belirli uygulamalarda elektriksel temas malzemesi olarak da kullanılır.

Ampul Filamları Nasıl Yapılır?

Ampul filamları, kullanılan malzeme bağlı olarak çeşitli süreçlerle yapılır. Bazı bu süreçler aşağıda açıklanmıştır:

Karbon

Karbon filamları, bambu, pamuk ipliği, kağıt hamuru gibi organik malzemelerin yüksek sıcaklıklarda (1000-1500°C) inerte atmosferde karbonize edilmesiyle yapılır. Karbonize edilmiş malzeme, ince tel haline çekilir ve bobinlere sarılır.