Lámpatestek: Kiterjedt útmutató

A lámpás egy eszköz, amely fényt termel wick használatával, amelyet gyújtóanyagban áztattak, vagy más fénytermelő berendezésekkel, mint például gáz- és elektromos lámpákkal. A lámpák kifejlesztése legalább 70 000 BCE-ben kezdődött, és idővel különböző anyagokkal és tervezésekkel fejlődtek. Ebben a cikkben kiterjesztettén tárgyaljuk a lámpák készítéséhez használt különböző anyagokat, valamint ezek tulajdonságait és funkcióit.

Mi a lámpaanyag?

A lámpaanyag bármilyen anyag, amelyet a lámpa vagy annak komponenseinek készítésére használnak. A lámpaanyagok két fő kategóriába oszthatók: izoláló anyagok és vezető anyagok. Az izoláló anyagok olyan anyagok, amelyek nem engedik át az elektromos áramot, mint például a üveg, a kerámia és a műanyag. A vezető anyagok olyan anyagok, amelyek átengedik az elektromos áramot, mint például a fémek és a fémötvözetek.

Az izoláló anyagok a lámpa tartószárát vagy burkolatát formálják, ami megvédi a fényforrást a külső tényezőktől, és befolyásolja a fény színét és minőségét. A vezető anyagok a lámpa huzalt, elektrodáját, bevezető drótját és alját vagy végcsapját formálják, amelyek biztosítják az elektromos kapcsolatot és támogatást a fényforrásnak.

Lámpaanyagok típusai

Számos lámpaanyag létezik, amelyeket különböző célokra és alkalmazásokra használnak. Néhány közismert példa:

Üveg

Az üveg egy áttetsző anyag, amelyet olvadt homokból vagy sílika anyagból készítenek, egyéb vegyületekkel keverve. Az üveget széles körben használják lámpák tartószára vagy burkolataként, mivel magas hőmérsékletet és nyomást bír el, és különböző formákba és színekbe alakítható. Az üveg minimalis veszteséggel és torzítással továbbítja a fényt, és kémiai érzékenysége nincs, sárgásra sem hajlandó.

Néhány üvegtípus, amelyet lámpákhoz használnak:

• Szódabór-silikát üveg: Ez a leggyakrabban használt üvegtípus, amelynek alacsony olvadáspontja van, és amit huzallámpákhoz használnak. Tartalma kb. 67% sílika, szódioxid, kalciumoxid és egyéb hozzáadott vegyületek.

• Ólmalak-silikát üveg: Ez olyan üveg, aminek magasabb elektromos ellenállása van, mint a szódabór üvegnél, és a lámpa belső részére használják. Tartalma ólmalakoxid, kaliumoxid és egyéb hozzáadott vegyületek.

• Borosilikát üveg: Ez olyan üveg, aminek magasabb hőmérsékleti ellenállása és alacsonyabb hőtágulási együtthatója van, mint a szódabór üvegnél, és nagy teljesítményű lámpákhoz, mint például a mozi vetítőkhöz használják. Tartalma boroxid, alumíniumoxid és egyéb hozzáadott vegyületek.

• Alumíniumsilikát üveg: Ez olyan üveg, aminek alacsonyabb hőtörékenysége van, mint a borosilikát üvegnél, de magasabb törésmutatója, és alacsony teljesítményű, nagy fényerőjű lámpákhoz használják. Tartalma alumíniumoxid, magnéziumoxid és egyéb hozzáadott vegyületek.

• Kvarc: Ez olyan üveg, amit tiszta sílika vagy szilikon-dioxidból készítenek, ami rendkívül magas olvadásponttal és áttetszőséggel rendelkezik. Tungstén-halogén lámpákhoz használják, amelyek nagyon magas hőmérsékleten működnek. Csak apró mennyiségű más fémeket és hidroxid-csoportokat tartalmaz.

• Sodaszárazüveg: Ez olyan üveg, amit speciálisan nátrium-vapor lámpákhoz készítenek, amelyek intenzív fényt termelnek nátrium-vapor ionizálásával. A nátrium-vapor erős redukáló hatása miatt a normál üvegek gyorsan sárgásra változnak. A sodaszárazüveg kis mennyiségű sílika vagy más könnyen redukáló oxigénket tartalmaz, hogy ezt a hatást elkerülje.

Kerámia

A kerámia nemfémek, amiket agyagból vagy más inorganikus anyagokból készítenek, amiket melegítve és merevedve formálják. A kerámiát lámpákhoz használják, mert különböző formákba és méretekbe formálható, és különböző optikai tulajdonságokkal, mint például áttetszőség vagy átszűrő képesség, rendelkezhet. A kerámia magas hőmérsékletet és nyomást is elvisel, és keménysége és korrozió ellenére is stabil.

Néhány kerámia típus, amit lámpákhoz használnak:

• Polikristályos fémoxiddal készült kerámia: Ezek a kerámia, amiket fémoxidokból, mint például alumíniumoxid, magnéziumoxid vagy ritka fémoxidekből készítenek, amiket melegítve és sinterelve polikristályos testeket formálnak. Ezek a kerámiák áttetszőek vagy átszűrőek lehetnek, attól függően, hogy milyen porosak és milyen kristályméretük van. Használják magasnyomású lámpákhoz, mint például a nátrium-vapor lámpákhoz vagy a fémhalogén lámpákhoz, amelyek magas fényátviteli képességet igényelnek.

• Hagyományos kerámia: Ezek a kerámia, amiket agyagból vagy más természetes anyagokból készítenek, amiket vízzel keverve és a kívánt formába alakítva előállítanak, mielőtt melegítik. Ezek közé tartozik a porcelán és a steatit.

• Porcelán: Ez olyan kerámia, amit kaolin-agyagból, mezőgúrkával, kvartzzal és egyéb hozzáadott vegyületekkel készítenek. Jó mechanikai erősséggel, hőtörékenységgel, elektromos izoláló tulajdonságokkal és nedvességellenállósággal rendelkezik. Lámpa aljakként vagy végcsapjaként használják.

• Steatit: Ez olyan kerámia, amit talcból, agyaggal és egyéb hozzáadott vegyületekkel készítenek. Jobb tulajdonságokkal rendelkezik, mint a porcelán, elektromos ellenállás, hővezetés, dielektromos erősség és dimenziós stabilitás szempontjából. Izoletőként vagy támogatóként használják lámpákhoz.

Fém

A fém elem vagy ötvözet, amely magas elektromos és hővezető képességgel rendelkezik. A fémeket lámpákhoz használják, mert elektromos kapcsolatot és támogatást biztosítanak a fényforrásnak, valamint tükrözik vagy szétszórják a fényt, attól függően, hogy milyen felülettel rendelkeznek. A fémeket öntés, forgatás, gépparancsok vagy hajtogatással különböző formákba és méretekbe alakíthatják.

Néhány fém, amit lámpákhoz használnak:

• Wolfram: Ez olyan elem, aminek rendkívül magas olvadáspontja (3422°C) és húzós ereje (1510 MPa). Huzallámpákhoz használják, vékony drótként húzva és vas vagy molibdén mandrelre tekercselve. A wolframmal készült huzalok magas hőmérséklet- és evaporaálás-ellenállásúak, de magas feszültséget igényelnek a működéshez.

• Molibdén: Ez olyan elem, aminek magas olvadáspontja (2610°C), de alacsonyabb húzós ereje (638 MPa) van, mint a wolframmal. Huzalok támogatójához, bevezető dróthoz, illetve íves lámpák elektrodájához használják. A molibdén hőtágulási együtthatója hasonló néhány üvegtípushoz, ami lehetővé teszi, hogy szoros csatlakozást alakítsanak.

• Nikkel: Ez olyan elem, aminek közepes olvadáspontja (1455°C) és húzós ereje (758 MPa). Vas vagy acélkomponensekre elektroplázza, hogy megnövelje a merevséget és rugalmasságát. A nikkel magas ellenállású a korroziónak és oxidációnak. Bevezető dróthoz vagy bimetalli csavarként használják.

• Alumínium: Ez olyan elem, aminek alacsony olvadáspontja (660°C), de magas húzós ereje (310 MPa). Könnyű (2.7 g/cm3) és nemmágneses. Magas ellenállása van a korroziónak, mivel a felülete vékony oxidréteggel van lefedve. Az alumínium könnyen elérhető és olcsó. Lámpa aljakként vagy tükröként használják.

• Acél: Ez olyan ötvözet, amit vasból, szénből és más elemekből, mint például mangán vagy króm, állítanak elő. Az acél olvadáspontja (1370°C – 1530°C) és húzós ereje (400 MPa – 2000 MPa) változó, de magas merevséggel és rugalmassággal rendelkezik. Az acélszalagok magas erejűek, de olcsóbbak, mint más fémek. Az acélszalagokat melegítve vagy hidegen nyomva előállítják, attól függően, hogy milyen vastagságúak és milyen felületük van. Az acélszalagokat porcelánglaszúrral is bevonhatják, hogy javítsák a kinézetüket vagy korrozió-ellenállásukat.

• Rostfém: Ez olyan ötvözet, amit vasból, króm (12% – 30%) és más elemekből, mint például nikkel vagy molibdén, állítanak elő. A rostfének magas ellenállása van a korroziónak, mivel felülete krómoxid réteggel van lefedve. A rostfének jó mechanikai tulajdonságai vannak, mint például erőssége (515 MPa – 1035 MPa), merevsége (95 HRB – 40 HRC), rugalmassága (45% – 60%), kitartása (100 J – 225 J), fáradtság-ellenállása (275 MPa – 690 MPa), repülés-ellenállása (35 MPa – 200 MPa), súrlódás-ellenállása (0.04 g – 0.4 g), érés-ellenállása (0.2 mm – 1 mm), erozió-ellenállása (0.02 mm – 0.2 mm), cavitation-ellenállása (0 mm – 0.05 mm), pitting-ellenállása (0 mm – 0 mm), intergranular corrosion-ellenállása (0 mm – 0 mm), galvanic corrosion-ellenállása (0 mV – +50 mV), fretting corrosion-ellenállása (0 mg – <1 mg), hidrogén embrittlement-ellenállása (>100 MPa), sulfide stress cracking-ellenállása (>100 MPa), carburization-ellenállása (>100 MPa), nitriding-ellenállása (>100 MPa), oxidation-ellenállása (>1000°C), sulfidation-ellenállása (>800°C), carburization-ellenállása (>800°C), nitriding-ellenáll