Materijali za svjetiljke: Potpuni vodič

Ljubici je uređaj koji proizvodi svjetlost koristeći sirovac namočen u spaljiv materijal ili druge instrumente za proizvodnju svjetlosti, poput plinova i električnih ljubića. Ljubici su izumljeni najmanje 70.000 godina prije Krista i tijekom vremena su se razvili kako bi koristili različite materijale i dizajne. U ovom članku istražit ćemo različite vrste materijala koje se koriste za izgradnju ljubića, te njihove svojstva i funkcije.

Što je materijal za ljubic?

Materijal za ljubic je bilo koji materijal koji se koristi za izgradnju ljubića ili njegovih komponenti. Materijali za ljubic mogu se klasificirati u dvije glavne kategorije: izolacijski materijali i provodni materijali. Izolacijski materijali su oni koji ne dopuštaju da električna struja prođe kroz njih, kao što su staklo, keramika i plastika. Provodni materijali su oni koji omogućuju da električna struja teče kroz njih, poput metala i legura.

Izolacijski materijali koriste se za formiranje barijere ili oklopne ljubiće, što štiti izvor svjetlosti od vanjskih faktora i utječe na boju i kvalitetu svjetlosti. Provodni materijali koriste se za formiranje vlakana, elektroda, ulazne žice i baze ili završnice ljubića, što pruža električnu vezu i podršku izvoru svjetlosti.

Vrste materijala za ljubic

Postoji mnogo vrsta materijala za ljubic koji se koriste za različite svrhe i primjene. Neki od najčešćih su:

Staklo

Staklo je prozirni materijal koji se izrađuje od topljenog pijeska ili silicija miješanog s drugim spojevima. Staklo se široko koristi kao barijera ili oklop za ljubiće, jer može podnijeti visoke temperature i tlakove, te ga može se oblikovati u različite forme i boje. Staklo također može prenositi svjetlost s minimalnim gubitkom ili distorzijom, te je hemijski inertno i otporno na koroziju.

Neki od vrsta stakla koje se koriste za ljubiće su:

• Soda-lime silikatno staklo: Ovo je najčešći tip stakla, koji ima nisku točku taljenja i koristi se za vlaknaste ljubiće. Sadrži oko 67% silicija, uz natrijum oksid, kalcijum oksid i druge dodatke.

• Olovo-alkalno silikatno staklo: Ovo je vrsta stakla koja ima veću električnu otpornost nego soda-lime staklo, i koristi se za unutrašnji dio staklene bačve. Sadrži olovo oksid, kalijum oksid i druge dodatke.

• Borosilikatno staklo: Ovo je vrsta stakla koja ima veću temperaturnu otpornost i niži koeficijent termičke ekspanzije nego soda-lime staklo, te se koristi za ljubiće s više vat snage, poput projekcionih aparata. Sadrži boron oksid, aluminij oksid i druge dodatke.

• Aluminij-silikatno staklo: Ovo je vrsta stakla koja ima nižu otpornost na termički šok nego borosilikatno staklo, ali veći lomni indeks, te se koristi za ljubiće s niskom vatnom snalom s visokim izlazom svjetlosti. Sadrži aluminij, magnezij i druge dodatke.

• Kvarc: Ovo je vrsta stakla koja se izrađuje od čistog silicija ili dioksida kiselika, koji ima vrlo visoku točku taljenja i prozirnost. Koristi se za volfram halogen ljubiće, koji rade na vrlo visokim temperaturama. Sadrži samo tragove drugih metala i hidroksilnih grupa.

• Sodium-otporno staklo: Ovo je vrsta stakla specijalno dizajnirana za natrijevaporske ljubiće, koji proizvode intenzivnu svjetlost joniziranjem natrijevog para. Natrijev par ima moćnu reducirajuću svojstvo koje može dovesti do brzog crnenja normalnih staklenih bačvi. Sodium-otporno staklo sadrži male količine silicija ili drugih lako reduciranih oksida kako bi se sprečio taj efekt.

Keramika

Keramika su nemetalni materijali koji se izrađuju od gliništa ili drugih anorganskih spojeva koji se zagrijavaju i tvrde. Keramiku se koristi za ljubiće jer se može oblikovati u različite oblike i veličine, te može imati različite optičke svojstva, poput prozirnosti ili translucencije. Keramika može podnijeti visoke temperature i tlakove, te je hemijski stabilna i otporna na koroziju.

Neki od vrsta keramike koje se koriste za ljubiće su:

• Polikristalni metalne okside keramike: To su keramike izrađene od metalnih oksida, poput aluminija, magnesija ili rijetkih zemalja, koji se zagrijavaju i sintiraju kako bi se formirale polikristalne tijela. Ove keramike mogu biti prozirne ili translucencirane, ovisno o poroznosti i veličini kristala. Koriste se za visokotlakove ljubiće, poput natrijevaporskih ljubića ili metalhalogen ljubiće, koji zahtijevaju visoku transmisiju svjetlosti.

• Konvencionalne keramike: To su keramike izrađene od gliništa ili drugih prirodnih spojeva koji se miješaju s vodom i oblikuju u željene forme prije sagorevanja. Uključuju porcelan i steatit.

• Porcelan: Ovo je vrsta keramike koja se izrađuje od kaolin gliništa miješanog s feldsparom, kvarcem i drugim dodacima. Ima dobru mehaničku čvrstoću, otpornost na termički šok, električnu izolacijsku svojstvo i otpornost na vlagu. Koristi se za izradu baza ili završnica ljubića.

• Steatit: Ovo je vrsta keramike koja se izrađuje od talka miješanog s glininom i drugim dodacima. Ima bolja svojstva od porcelana u pogledu električne otpornosti, termičke provodljivosti, dielektrične čvrstoće i dimenzionalne stabilnosti. Koristi se za izradu izolatora ili nosača ljubića.

Metal

Metal je element ili legura s visokom električnom i termičkom provodljivošću. Metal se koristi za ljubiće jer može pružiti električnu vezu i podršku izvoru svjetlosti, kao i reflektirati ili difundirati svjetlost, ovisno o površinskom završetu. Metal se također može oblikovati u različite forme i veličine presvlačenjem, kovanjem, obradom ili zavarivanjem.

Neki od vrsta metala koje se koriste za ljubiće su:

• Volfram: Ovo je element s vrlo visokom točkom taljenja (3422°C) i čvrstoćom na izvučenje (1510 MPa). Koristi se za izradu vlakana za žaruljastim ljubićima pretvaranjem ga u tanke žice i savijanjem ih oko željeznih ili molibdenovih mandrela. Volframski vlakani imaju visoku otpornost na topline i isparavanje, ali također zahtijevaju visoku napon za rad.

• Molibden: Ovo je element s visokom točkom taljenja (2610°C), ali manjom čvrstoćom na izvučenje (638 MPa) od volframa. Koristi se za izradu nosača ili ulaznih žica za vlakana, kao i elektroda za lukove. Molibden ima sličan koeficijent ekspanzije nekim vrstama stakla, što mu omogućuje formiranje čvrstih zategnutih spojeva s njima.

• Nikel: Ovo je element s umjereno visokom točkom taljenja (1455°C) i čvrstoćom na izvučenje (758 MPa). Koristi se za elektrolito za galvaniziranje željezne ili čelikove komponente kako bi se povećala njihova čvrstoća i elastičnost. Nikel također ima visoku otpornost na koroziju i oksidaciju. Koristi se za izradu ulaznih žica ili dvo-metalnih traka, za pokretanje.

• Aluminij: Ovo je element s niskom točkom taljenja (660°C), ali visokom čvrstoćom na izvučenje (310 MPa). Također je lagani (2.7 g/cm3) i ne-magnetni. Ima visoku otpornost na koroziju zbog tankog oksidnog sloja na njegovoj površini. Aluminij je lako dostupan i jeftin. Koristi se za izradu kapaca ili reflektora ljubića.

• Čelik: Ovo je legura željeza s ugljikom i drugim elementima, poput manga ili hromija. Čelik ima varijabilnu točku taljenja (1370°C – 1530°C) ovisno o njegovom sastavu, ali visoku čvrstoću na izvučenje (400 MPa – 2000 MPa). Čelik također ima dobru ductilnost i maljabilnost. Čelikova ploča ima visoku čvrstoću, ali nisku cijenu u usporedbi s drugim metlima. Čelikove ploče mogu se topljeno valjati ili hladno valjati, ovisno o njihovoj debljini i površinskom završetu. Čelikove ploče se također mogu prekriti porcelanskim emaljem kako bi se poboljšao njihov izgled ili otpornost na koroziju.

• Nerjestajući čelik: Ovo je legura željeza s hromom (12% – 30%) i drugim elementima, poput nikela ili molibdena. Nerjestajući čelik ima visoku otpornost na koroziju zbog njegovog hromovog oksidnog sloja na površini. Nerjestajući čelik također ima dobra mehanička svojstva, poput čvrstoće (515 MPa – 1035 MPa), tvrdosti (95 HRB – 40 HRC), ductilnosti (45% – 60%), čvrstoće (100 J – 225 J), odpornosti na umor (275 MPa – 690 MPa), odpornosti na kripanje (35 MPa – 200 MPa), odpornosti na nosnje (0.04 g – 0.4 g), odpornosti na abraziju (0.2 mm – 1 mm), odpornosti na eroziju (0.02 mm – 0.2 mm), odpornosti na kavitaciju (0 mm – 0.05 mm), odpornosti na korišćenje (0 mm – 0 mm), odpornosti na intergranularnu koroziju (0 mm – 0 mm), galvanične korozije (0 mV – +50 mV), fretting korozije (0 mg – <1 mg), hidrogen embrittlement resistance (>100 MPa), sulfide stress cracking resistance (>100 MPa), carburization resistance (>100 MPa), nitriding resistance (>100 MPa), oxidation resistance (>1000°C), sulfidation resistance (>800°C), carburization resistance (>800°C), nitriding resistance (>800°C), decarburization resistance (>800°C), scaling resistance (>800°C), spalling resistance (>800°C), embrittlement resistance (>800°C), i thermal shock resistance (>800°C). Nerjestajući čelik se koristi za osvetljenje, posebno za vanjsko, gdje postoji