Lampomateryaloj: Kompleta Gvidilo

Lampo estas aparato, kiu produktas lumon per uzado de vikso imbuta en bruligebla materialo aŭ aliaj lumproduktantaj instrumentoj, kiel gazaj kaj elektraj lampoj. Lampoj estis inventitaj almenaŭ antaŭ 70 000 BCE kaj evoluis dum tempo por uzi malsamajn materialojn kaj dizajnojn. En ĉi tiu artikolo ni esploros la diversajn specojn de materialoj, kiuj estas uzataj por konstrui lampojn, kaj iliajn ecojn kaj funkciojn.

Kio estas Lampmaterialo?

Lampmaterialo estas iu ajn substanco, kiu estas uzata por konstrui lampojn aŭ iliajn komponantojn. Lampmaterialoj povas esti klasifikitaj en du ĉefajn kategoriojn: izolantaj materialoj kaj kondutaj materialoj. Izolantaj materialoj estas tiuj, kiuj ne permesas elektran kuranton pasi tra ili, kiel vidro, keramiko, kaj plastiko. Kondutaj materialoj estas tiuj, kiuj permesas elektran kuranton fluigi tra ili, kiel metaloj kaj legoj.

Izolantaj materialoj estas uzataj por formi la barieron aŭ la ĉirkaŭfermon de la lampa, kiu protektas la lumfonton kontraŭ eksteraj faktoroj kaj influas la koloron kaj la kvaliton de la lumo. Kondutaj materialoj estas uzataj por formi la filamenton, la elektrodeto, la intriguilon, kaj la bazon aŭ la finan kapeton de la lampa, kiuj provizas la elektran konekton kaj subtenon por la lumfonto.

Specoj de Lampmaterialoj

Estas multaj specoj de lampmaterialoj, kiuj estas uzataj por malsamaj celoj kaj aplikoj. Iuj el la plej komunaj estas:

Vidro

Vidro estas traveza materialo, farita el fundita sablo aŭ siliko kunmixita kun aliaj substancoj. Vidro estas vaste uzata kiel bariero aŭ ĉirkaŭfermo por lampoj, ĉar ĝi povas resisti altajn temperaturojn kaj presojn kaj povas esti formita en diversaj formoj kaj koloroj. Vidro ankaŭ povas transmeti lumon kun minimuma perdo aŭ distortejo, kaj povas esti kemie neakta kaj rezistanta al korozio.

Iuj el la specoj de vidro, kiuj estas uzataj por lampoj, estas:

• Sod-lime silikata vidro: Tio estas la plej komuna tipo de vidro, kiu havas malaltan fandpunkton kaj estas uzata por filamentaj lampoj. Ĝi enhavas proksimume 67% silikon, kune kun sodoksideto, kalcio-oksideto, kaj aliaj aldonoj.

• Plomb-alkala silikata vidro: Tio estas tipo de vidro, kiu havas pli altan elektran rezistancon ol sod-lime vidro, kaj estas uzata por la interna parto de la bulbo. Ĝi enhavas plombo-oksideto, potasio-oksideto, kaj aliaj aldonoj.

• Borosilikata vidro: Tio estas tipo de vidro, kiu havas pli altan temperaturreziston kaj pli malaltan termicexpandan koeficienton ol sod-lime vidro, kaj estas uzata por pli alta vattpova lampoj, kiel kinematografia projektoroj. Ĝi enhavas bor-oksideto, alumini-oksideto, kaj aliaj aldonoj.

• Alumina silikata vidro: Tio estas tipo de vidro, kiu havas pli malaltan termicshokreziston ol borosilikata vidro, sed pli altan refraktan indekon, kaj estas uzata por malalta vattpova lampoj kun alta lumelaboro. Ĝi enhavas alumini-oksideto, magnesi-oksideto, kaj aliaj aldonoj.

• Kvarco: Tio estas tipo de vidro, farita el pura siliko aŭ silicio-dioxideto, kiu havas tre altan fandpunkton kaj travezaneco. Ĝi estas uzata por tungsteno-halogenaj lampoj, kiuj operacias je tre altaj temperaturoj. Ĝi enhavas nur spurajn kvantojn de aliaj metaloj kaj hidroksilaj grupoj.

• Sodium-resistanca vidro: Tio estas tipo de vidro, speciale dezignita por sodvaporaj lampoj, kiuj produktas intensan lumon per ionigo de sodvaporo. Sodvaporo havas fortan reduktan propecon, kiu povas kaŭzi rapidan nigrejon de normalaj vidroj. La sodium-resistanca vidro enhavas malgrandajn kvantojn de siliko aŭ aliaj facile reduktaj oksidoj por preveni ĉi tiun efekton.

Keramiko

Keramikoj estas nemetalaj materialoj, kiuj estas faritaj el argilo aŭ aliaj inorganikaj substancoj, kiuj estas varmitaj kaj hardigitaj. Keramikoj estas uzataj por lampoj, ĉar ili povas esti formitaj en diversaj formoj kaj grandecoj kaj povas havi malsamajn optikajn ecojn, kiel travezecon aŭ translucidecon. Keramikoj ankaŭ povas resisti altajn temperaturojn kaj presojn kaj povas esti kemie stabila kaj rezistanta al korozio.

Iuj el la specoj de keramikoj, kiuj estas uzataj por lampoj, estas:

• Polikristalaj metal-oksidaj keramikoj: Tiuj estas keramikoj, kiuj estas faritaj el metaloksidetoj, kiel alumini-oksideto, magnesi-oksideto, aŭ rara teroksideto, kiuj estas varmitaj kaj sintiritaj por formi polikristalajn korpojn. Tiuj keramikoj povas esti travezaj aŭ translucidaj depende de ilia porozececo kaj korpusgrando. Ili estas uzataj por alta-presecaj lampoj, kiel sodvaporaj lampoj aŭ metalhalogena lampoj, kiuj postulas altan lumtransmetadon.

• Konvenciaj keramikoj: Tiuj estas keramikoj, kiuj estas faritaj el argilo aŭ aliaj naturaj substancoj, kiuj estas mixitaj kun akvo kaj formitaj en dezirataj formoj antaŭ forno. Ili inkluzivas porcelanon kaj steatiton.

• Porcelano: Tio estas tipo de keramiko, farita el kaolinargilo mixita kun feldsparo, kvarco, kaj aliaj aldonoj. Ĝi havas bonan mekanikan forton, termicshokreziston, elektran izolpropecon, kaj humidecresiston. Ĝi estas uzata por fari bazojn aŭ finajn kapetojn por lampoj.

• Steatito: Tio estas tipo de keramiko, farita el talco mixita kun argilo kaj aliaj aldonoj. Ĝi havas pli bonajn ecojn ol porcelano en terminoj de elektra rezisto, termika kondukteco, dielektra forto, kaj dimensia stabileco. Ĝi estas uzata por fari izolilojn aŭ subtenilojn por lampoj.

Metalo

Metalo estas elemento aŭ leĝo, kiu havas altan elektran kaj termikan konduktecon. Metalo estas uzata por lampoj, ĉar ĝi povas provizi elektran konekton kaj subtenon por la lumfonto, same kiel reflekti aŭ disigadi lumon depende de sia surfaca finiĝo. Metalo ankaŭ povas esti formita en diversaj formoj kaj grandecoj per fundado, forĝado, maŝinado, aŭ soldado.

Iuj el la specoj de metaloj, kiuj estas uzataj por lampoj, estas:

• Tungsteno: Tio estas elemento, kiu havas tre altan fandpunkton (3422°C) kaj tensian forton (1510 MPa). Ĝi estas uzata por fari filamentojn por inkandescentaj lampoj per tirado de ĝi en tenuajn dratojn kaj spirado de ili ĉirkaŭ fiero aŭ molibdenmandrelaro. Tungsteno-filamentoj havas altan reziston kontraŭ varmo kaj vaporado, sed ili ankaŭ postulas altan voltan por funkciado.

• Molibdeno: Tio estas elemento, kiu havas altan fandpunkton (2610°C), sed pli malaltan tensian forton (638 MPa) ol tungsteno. Ĝi estas uzata por fari subtenilojn aŭ intriguilojn por filamentoj, same kiel elektrodojn por arkaj lampoj. Molibdeno havas similan dilatadkoeficienton al kelkaj tipoj de vidro, kio permesas formi strangaĵojn kun ili.

• Nikelo: Tio estas elemento, kiu havas moderan fandpunkton (1455°C) kaj tensian forton (758 MPa). Ĝi estas uzata por elektroplatejo de fiero aŭ ŝtalelementoj por pliigi ilian durecon kaj elasteco. Nikelo ankaŭ havas altan reziston kontraŭ korozio kaj oksido. Ĝi estas uzata por fari intriguilojn aŭ bimetallajn stripon, por startiloj.

• Aluminio: Tio estas elemento, kiu havas malaltan fandpunkton (660°C), sed altan tensian forton (310 MPa). Ĝi ankaŭ estas levega (2.7 g/cm3) kaj nemagneta. Ĝi havas altan korozionreziston pro la maldika oksido-pluvo sur sia surfaco. Aluminio estas facile havebla kaj malalta en prezo. Ĝi estas uzata por fari kapetojn aŭ reflektorilojn por lampoj.

• Ŝtalo: Tio estas leĝo de fiero kun karbono kaj aliaj elementoj, kiel mangaano aŭ kromio. Ŝtalo havas variablan fandpunkton (1370°C – 1530°C) depende de sia kompozicio, sed altan tensian forton (400 MPa – 2000 MPa). Ŝtalo ankaŭ havas bonan duktilon kaj mallablecon. Ŝtalplado havas altan forton, sed malaltan koston kompare al aliaj metaloj. Ŝtalplado povas esti varm-rolita aŭ malvarm-rolita, depende de sia grando kaj surfacfiniĝo. Ŝtalplado ankaŭ povas esti kovrita kun porcelana emalo por plibonigi sian aspekton aŭ korozionreziston.

• Rostlibera ŝtalo: Tio estas leĝo de fiero kun kromio (12% – 30%) kaj aliaj elementoj, kiel nikelo aŭ molibdeno. Rostlibera ŝtalo havas altan korozionreziston pro sia kromio-oksidopluvo sur sia surfaco. Rostlibera ŝtalo ankaŭ havas bonajn mekanikajn ecojn, kiel forton (515 MPa – 1035 MPa), durecon (95 HRB – 40 HRC), duktilon (45% – 60%), tufon (100 J – 225 J), fatigon (275 MPa – 690 MPa), krepadon (35 MPa – 200 MPa), usuron (0.04 g – 0.4 g), abrasion (0.2 mm – 1 mm), erosion (0.02 mm – 0.2 mm), kavitacion (0 mm – 0.05 mm), piton (0 mm – 0 mm), streĉkorozion (0 mm – 0 mm), intergranulan korozion (0 mm – 0 mm), galvanikan korozion (0 mV – +50 mV), fretting korozion (0 mg – <1 mg), hidrogenembrittlecon (>100 MPa), sulfid-stress-kraĉadon (>100 MPa), karburadon (>100 MPa), nitridon (>100 MPa), oksidadon (>1000°C), sulfidon (>800°C), karburadon (>800°C), nitridon (>800°C), decarburadon (>800°C), skaladon (>800°C), spallingon (>800°C), embrittlecon (>800°C), kaj termicshokreziston (>800°C). Rostlibera ŝtalo estas uzata por luminarioj, speciala eksteraj, kie estas ŝanco de eksponado al korozia atmosfero.

• Kupro: Tio estas elemento, kiu havas altan elektran konduktecon (59.6 MS/m) kaj termikan konduktecon (401 W/mK). Kupro ankaŭ estas duktila kaj mallabla kaj povas esti facile formita en diversaj formoj. Kupro estas uzata por kondutoj, kiel busbaroj, switch gears, kaj intriguiloj, same kiel elektrodoj por arkaj lampoj. Kupro ankaŭ havas bonan korozionreziston, speciala kontraŭ marakvo.

• Nefieraj leĝoj: Tiuj estas leĝoj, kiuj ne enhavas fieron kiel ĉefkomponento, kiel bronzeto, braseto, aŭ soldado.

• Bronzo: Tio estas leĝo de kupro kaj tinceto, kun varias proporcioj de aliaj elementoj, kiel zinko aŭ fosforo. Bronzo havas bonajn mekanikajn ecojn, kiel forton (200 MPa – 1200 MPa), durecon (60 HB – 250 HB), duktilon (3% – 40%), kaj tufon (25 J – 200 J). Bronzo ankaŭ havas bonan korozionreziston, speciala kontraŭ marakvo kaj acida solvoj. Bronzo estas uzata por specialaj luminarioj, kiuj havas atentan koloran aspekton.

• Braso: Tio estas leĝo de kupro kaj zinko, kun varias proporcioj de aliaj elementoj, kiel plumbo aŭ nikelo. Braso havas bonajn mekanikajn ecojn, kiel forton (200 MPa – 900 MPa), durecon (50 HB – 200 HB), duktilon (10% – 50%), kaj tufon (30 J – 150 J). Braso ankaŭ havas bonan korozionreziston, speciala kontraŭ marakvo kaj alkalaj solvoj. Braso estas uzata por specialaj luminarioj, kiuj havas atentan koloran aspekton.

• Soldado: Tio estas leĝo de tinceto kaj plumbo, kun varias proporcioj de aliaj elementoj, kiel argento aŭ antimonio. Soldado havas malaltan fandpunkton (183°C – 232°C) kaj altan vetblanecon, kio signifas, ke ĝi povas aderi al metalaj surfacoj facile. Soldado estas uzata por kunligi metalajn komponantojn per fondado kaj solidigado. Soldado estas uzata ĉe la fino de la lampkapeto por elektra konekto.

• Getter-materialo: Tio estas materialo, kiu estas uzata por absorbi gasimpurecojn, kiuj estas produktitaj ene de la lampa dum operacio, ĉar ili povas malaltigi la lampoperformon. La gasimpurecoj inkluzivas oksigenon, karbon-monoksido, karbon-dioxido, azoton, hidrogenon, akvon, kaj aliajn. Getter-materialo povas esti en formo de folio, drato, aŭ surfacdeponego kaj povas esti aktivigita per varmado aŭ eksponado al ultravioleta lumo. Iuj el la getter-materialoj, kiuj estas uzataj por lampoj, estas:

• Bariumo: Tio estas elemento, kiu havas altan afinon por oksigeno kaj azoto kaj povas formi stabilaĵojn kun ili. Bariumo estas uzata kiel metalgetter-materialo por inkandescentaj lampoj kaj fluorescentaj lampoj.

• Tantalio: Tio estas elemento, kiu havas altan afinon por oksigeno kaj azoto kaj povas formi stabilaĵojn kun ili. Tantalio estas uzata kiel metalgetter-materialo por tungsten-halogenaj lampoj kaj metal-halogenaj lampoj.

• Titanio: Tio estas elemento, kiu havas altan afinon por oksigeno kaj azoto kaj povas formi stabilaĵojn kun ili. Titanio estas uzata kiel metalgetter-materialo por sodvaporaj lampoj kaj merkurvaporaj lampoj.

• Niobio: Tio estas elemento, kiu havas altan afinon por oksigeno kaj azoto kaj povas formi stabilaĵojn kun ili.