Lambimaterjalid: Täielik juhend
Lamp on väline, mis toodab valgust, kasutades süttivat materjali tõmbatud tuumaga või muude valguse tootmisega seotud seadmete, näiteks gaasi ja elektriliste lampide abil. Lampid leiuti vähemalt 70 000 eKr ja nende disain ja kasutatavad materjalid on aja jooksul arenenud. Selles artiklis uurime erinevaid materjale, mida kasutatakse lampide ehitamiseks, nende omadusi ja funktsioone.
Mis on lampimaterjal?
Lampimaterjal on igasugune aine, mida kasutatakse lampi või selle komponentide ehitamiseks. Lampimaterjale saab kategooriseerida kaheks peamiseks gruppiks: dielektrilised materjalid ja juhtivad materjalid. Dielektrilised materjalid on need, mis ei luba elektrivoolu läbipaista neist, nagu klaas, keramiika ja plastid. Juhtivad materjalid on need, mis lubavad elektrivoolu läbipaista neist, nagu metallid ja leegid.
Dielektrilisi materjale kasutatakse lampi barjääri või korpuse moodustamiseks, mis kaitseb valgusallikat välissuurustelt ja mõjutab valguse värvust ja kvaliteeti. Juhtivaid materjale kasutatakse filameeni, elektrodi, juhtrihi ja lampi aluse või lõppkaeviku moodustamiseks, mis tagavad elektrilise ühenduse ja toetuse valgusallikale.
Lampimaterjalide tüübid
On palju lampimaterjale, mida kasutatakse erinevatel eesmärkidel ja rakendustel. Mõned kõige levinumad on:
Klaas
Klaas on läbipaistev materjal, mis valmistatakse kütunud liivast või silikaadist, mis on segatud teiste ainetega. Klaasit laialdaselt kasutatakse lampide barjääri või korpuse moodustamiseks, sest see suudab taluda kõrgeid temperatuure ja rõhkeid ning seda saab kujuks ja värvikaks muuta. Klaas saab valgust läbi edastada minimaalse kaotusega või distordeerimiseta ja see on keemiliselt inertne ning korroosioonitugev.
Mõned klaasisortid, mida kasutatakse lampide ehitamiseks, on:
Sood-rakkel-silikaadiklaas: See on kõige levinum klaasisort, millel on madal küttepunkt ja mida kasutatakse filameenilampide ehitamiseks. Selle sees on umbes 67% silikaadi koos soodioxidiga, kaltsiumoxidiga ja muude lisandainete.
Väetepihkl-silikaadiklaas: See on klaasisort, millel on suurem elektriline vastupidavus kui sood-rakkel-klaas, ja seda kasutatakse lampi sisemise osa ehitamiseks. Selle sees on väetepihklioxid, kaliumoxid ja muude lisandained.
Borosiiliiklaas: See on klaasisort, millel on suurem temperatuurilisus ja madalam termilise laienemise koefitsient kui sood-rakkel-klaas, ja seda kasutatakse suuremate võimsusega lampide, näiteks kinoekraanidel, ehitamiseks. Selle sees on boroomioxid, alluminiioxid ja muude lisandained.
Alumina-silikaadiklaas: See on klaasisort, millel on madalam termilise sokkreaktsiooni vastupidavus kui borosiiliklaas, kuid suurem tõukeradius, ja seda kasutatakse madalate võimsusega lampide, mis annavad suurt valgust, ehitamiseks. Selle sees on alumina, maagnesia ja muude lisandained.
Kvarts: See on klaasisort, mis valmistatakse puhtast silikaadist või siilikoediumoksiidist, millel on väga kõrge küttepunkt ja läbipaistvus. Seda kasutatakse tantsiin-halogeenlampide ehitamiseks, mis töötavad väga kõrgete temperatuuride all. Selle sees on vaid jäiged metallide ja hüdroksiilrühmade summad.
Naatriumitõkestav klaas: See on klaasisort, mis on spetsiaalselt disainitud naatriumvaikselampide jaoks, mis toodavad intensiivset valgust naatriumivaigu ioniseerimisel. Naatriumvaigul on võimas taastav omadus, mis võib põhjustada normaalsete klaaside kiiret mustenemist. Naatriumitõkestavas klaasis on väikesed silikaadi või muude kiiresti taastuvate oksiidide summad, et vältida seda efekti.
Keramiika
Keramiika on mittemetallilised materjalid, mis valmistatakse savist või muude orgaanilistest ainetest, mis kütatakse ja kividetakse. Keramiikat kasutatakse lampide ehitamiseks, sest seda saab kujuks ja suuruseks muuta ja seda saab andestada erinevate optiliste omadustega, näiteks läbipaistvuse või poolläbipaistvusega. Keramiika suudab taluda kõrgeid temperatuure ja rõhkeid ning on keemiliselt stabiilne ja korroosioonitugev.
Mõned keramiikasorte, mida kasutatakse lampide ehitamiseks, on:
Polükristalline metallioksiidikeramiika: Need on keramiikasorte, mis valmistatakse metallioksiididest, nagu alumina, maagnesia või haruldaste maade oksiididest, mida kütatakse ja sinterdatakse, et luua polükristallised kehad. Need keramiikad võivad olla läbipaistvad või poolläbipaistvad, sõltuvalt nende poroosusest ja kristallide suurusest. Neid kasutatakse kõrgerõhulistel lampidel, nagu naatriumvaikselampidel või metalli-halooglampidel, mis nõuavad kõrget valguseedastust.
Tavaline keramiika: Need on keramiikasorte, mis valmistatakse savist või muude looduslikest ainetest, mis segatakse veega ja kujuks muudetakse enne kütmist. Nendesse kuuluvad porseleena ja steatiit.
Porseleena: See on keramiika, mis valmistatakse kaolinist savist, mis on segatud feldspaargi, kvartzi ja muude lisandainete. Täna on tal hea mehaaniline tugevus, termilise sokkreaktsiooni vastupidavus, elektrilise tõkestuse omadus ja niiskuse vastupidavus. Sedat kasutatakse lampide aluse või lõppkaeviku ehitamiseks.
Steatiit: See on keramiika, mis valmistatakse talkist, mis on segatud saviga ja muude lisandainete. Tal on paremad omadused kui porseleenile elektrilise vastupidavuse, termilise joonduse, dielektrilise tugevuse ja mõõtme stabiilsuse osas. Sedat kasutatakse lampide isolatsioonide või toetuste ehitamiseks.
Metall
Metall on element või leeg, millel on kõrge elektriline ja termiline joondus. Metalli kasutatakse lampide ehitamiseks, sest see suudab tagada elektrilise ühenduse ja toetuse valgusallikale, samuti reflekteerida või levita valgust, sõltuvalt selle pinnakese kvaliteedist. Metalli saab kujuks ja suuruseks muuta kütmise, kujundamise, masintöötluse või tahetamise abil.
Mõned metallisorte, mida kasutatakse lampide ehitamiseks, on:
Tantsiin: See on element, millel on väga kõrge küttepunkt (3422°C) ja venituskindlus (1510 MPa). Seda kasutatakse filameenide ehitamiseks filameenilampide jaoks, vedates seda õrnade dröötidena ja keerates neid raud- või molibdeenmandrel. Tantsiinifilameenidel on kõrge vastupidavus soojuse ja evaporaatsioonile, kuid neil on vaja kõrge pinget toimimiseks.
Molibdeen: See on element, millel on kõrge küttepunkt (2610°C), kuid madalam venituskindlus (638 MPa) kui tantsiinil. Seda kasutatakse filameenide toetuste või juhtrihide ehitamiseks, samuti kaarilambide elektrodide ehitamiseks. Molibdeenil on sarnane laienevuskoefitsient mõnede klaasidega, mis lubab seda tiivasti siduda nendega.
Nikel: See on element, millel on keskmine küttepunkt (1455°C) ja venituskindlus (758 MPa). Seda kasutatakse raut- või terasekomponentide elektroplaatimiseks, et suurendada nende kõrgust ja paindlikkust. Nikkelil on kõrge vastupidavus korroosioonile ja oksüdeerimisele. Seda kasutatakse juhtrihide või bimetalliliste ribade ehitamiseks, alustamiseks.
Alumiinium: See on element, millel on madal küttepunkt (660°C), kuid kõrge venituskindlus (310 MPa). See on ka kehv (2.7 g/cm3) ja mitte-magnetiline. Tal on kõrge korroosioonivastupidavus, sest tema pinnal on õrn oksiidikiht. Alumiinium on kättesaadav ja odav. Seda kasutatakse lampide kapside või reflektorite ehitamiseks.
Teräs: See on rautleeg, mis sisaldab süsinikku ja muud elemente, nagu mangaani või krommi. Teräsil on variabeelne küttepunkt (1370°C – 1530°C) sõltuvalt selle koostisest, kuid kõrge venituskindlus (400 MPa – 2000 MPa). Teräsil on hea deformatsioonivastupidavus ja mallitavus. Teräste plaatidel on kõrge tugevus, kuid madal hind muude metallide suhtes. Teräste plaadid saab kuum- või külma kütta, sõltuvalt nende paksusest ja pindala kvaliteedist. Teräste plaadid saab ka katuda porseleenis emailiga, et parandada nende ulatuslikkust või korroosioonivastupidavust.
Röövtõstetud teräs: See on rautleeg, mis sisaldab krommi (12% – 30%) ja muud elemente, nagu nikkelit või molibdeeni. Röövtõstetud teräsil on kõrge korroosioonivastupidavus, sest tema pinnal on krommioksiidi kiht. Röövtõstetud teräsil on hea mehaanilised omadused, nagu tugevus (515 MPa – 1035 MPa), kõrgevenituskindlus (95 HRB – 40 HRC), deformatsioonivastupidavus (45% – 60%), kõrgevenituskindlus (100 J – 225 J), väsimisvastupidavus (275 MPa – 690 MPa), krüpsuvastupidavus (35 MPa – 200 MPa), triivvastupidavus (0.04 g – 0.4 g), triboloogiline vastupidavus (0.2 mm – 1 mm), erosioonivastupidavus (0.02 mm – 0.2 mm), kaavitevastupidavus (0 mm – 0.05 mm), pittingvastupidavus (0 mm – 0 mm), interkristalline korroosioonivastupidavus (0 mm – 0 mm), galvaaniline korroosioonivastupidavus (0 mV – +50 mV), friktioonikorroosioonivastupidavus (0 mg – <1 mg), vesinikembritsemisevastupidavus (>100 MPa), sulfiidiraskusvastupidavus (>100 MPa), karburiseerimisevastupidavus (>100 MPa), nitrideerimisevastupidavus (>100 MPa), oksüdeerimisevastupidavus (>1000°C), sulfideerimisevastupidavus (>800°C), karburiseerimisevastupidavus (>800°C), nitrideerimisevastupidavus (>800°C), dekarburiseerimisevastupidavus (>800°C), skaalimisevastupidavus (>800°C), splittimisevastupidavus (>800°C), embritsemisevastupidavus (>800°C) ja termilise sokkreaktsioonivastupidavus (>800°C).
