Bahan Lampu: Panduan Lengkap

Electrical4u

Medan: Elektrik Asas

China

Lampu adalah peranti yang menghasilkan pencahayaan dengan menggunakan sumbu yang direndam dalam bahan mudah terbakar atau instrumen lain yang menghasilkan cahaya seperti lampu gas dan lampu elektrik. Lampu ditemui sedikitnya sejak 70,000 BCE dan telah berkembang dari masa ke masa dengan menggunakan bahan dan reka bentuk yang berbeza. Dalam artikel ini, kita akan meneroka pelbagai jenis bahan yang digunakan untuk membina lampu, dan sifat serta fungsi mereka.

Apakah Bahan Lampu?

Bahan lampu adalah sebarang zat yang digunakan untuk membina lampu atau komponennya. Bahan lampu boleh diklasifikasikan kepada dua kategori utama: bahan isolasi dan bahan konduksi. Bahan isolasi adalah bahan yang tidak membolehkan arus elektrik melaluinya, seperti kaca, seramik, dan plastik. Bahan konduksi adalah bahan yang membolehkan arus elektrik mengalir melaluinya, seperti logam dan aloi.

Bahan isolasi digunakan untuk membentuk penghalang atau selubung lampu, yang melindungi sumber cahaya daripada faktor eksternal dan mempengaruhi warna dan kualiti cahaya. Bahan konduksi digunakan untuk membentuk filamen, elektrod, wayar penghubung, dan asas atau tutup lampu, yang memberikan sambungan elektrik dan sokongan untuk sumber cahaya.

Jenis-jenis Bahan Lampu

Terdapat banyak jenis bahan lampu yang digunakan untuk tujuan dan aplikasi yang berbeza. Beberapa yang paling biasa adalah:

Kaca

Kaca adalah bahan transparan yang dibuat dari pasir atau silika yang dilebur bersama bahan-bahan lain. Kaca digunakan secara meluas sebagai penghalang atau selubung lampu, kerana ia dapat menahan suhu dan tekanan yang tinggi dan boleh dibentuk menjadi pelbagai bentuk dan warna. Kaca juga boleh mentransmisikan cahaya dengan kehilangan atau distorsi minimal, dan boleh bertahan terhadap korosi.

Beberapa jenis kaca yang digunakan untuk lampu adalah:

Kaca silikat soda-lime: Ini adalah jenis kaca yang paling umum, yang mempunyai titik lebur rendah dan digunakan untuk lampu filamen. Ia mengandungi sekitar 67% silika, bersama dengan oksida natrium, oksida kalsium, dan penambah lain.
Kaca silikat alkali-lead: Ini adalah jenis kaca yang mempunyai ketahanan elektrik lebih tinggi daripada kaca soda-lime, dan digunakan untuk bahagian dalaman kaca bola. Ia mengandungi oksida lead, oksida kalium, dan penambah lain.
Kaca borosilikat: Ini adalah jenis kaca yang mempunyai ketahanan suhu lebih tinggi dan koefisien pengembangan termal lebih rendah daripada kaca soda-lime dan digunakan untuk lampu daya tinggi, seperti projektor bioskop. Ia mengandungi oksida boron, oksida aluminium, dan penambah lain.
Kaca silikat alumina: Ini adalah jenis kaca yang mempunyai ketahanan gegaran termal lebih rendah daripada kaca borosilikat tetapi indeks biasan lebih tinggi dan digunakan untuk lampu daya rendah dengan keluaran cahaya tinggi. Ia mengandungi alumina, magnesia, dan penambah lain.
Kuarsa: Ini adalah jenis kaca yang dibuat dari silika murni atau dioksida silikon, yang mempunyai titik lebur sangat tinggi dan transparansi. Ia digunakan untuk lampu halogen tungsten, yang beroperasi pada suhu sangat tinggi. Ia mengandungi hanya jejak logam dan kumpulan hidroksil lain.
Kaca tahan sodium: Ini adalah jenis kaca yang dirancang khusus untuk lampu uap sodium, yang menghasilkan cahaya intens dengan mengionkan uap sodium. Uap sodium mempunyai sifat mereduksi yang kuat yang boleh menyebabkan pemudaran cepat pada kaca biasa. Kaca tahan sodium mengandungi jumlah kecil silika atau oksida lain yang mudah direduksi untuk mencegah efek ini.

Seramik

Seramik adalah bahan non-logam yang dibuat dari tanah liat atau bahan anorganik lain yang dipanaskan dan diperkukuh. Seramik digunakan untuk lampu kerana ia boleh dibentuk menjadi pelbagai bentuk dan saiz dan boleh mempunyai sifat optik yang berbeza, seperti transparansi atau translusensi. Seramik juga boleh menahan suhu dan tekanan yang tinggi dan boleh stabil secara kimia dan tahan terhadap korosi.

Beberapa jenis seramik yang digunakan untuk lampu adalah:

Seramik oksida logam polikristalin: Ini adalah seramik yang dibuat dari oksida logam seperti alumina, magnesia, atau oksida tanah jarang, yang dipanaskan dan disinter untuk membentuk badan polikristalin. Seramik ini boleh transparan atau translusen bergantung pada porositinya dan saiz butiran. Ia digunakan untuk lampu tekanan tinggi seperti lampu uap sodium atau lampu halida logam, yang memerlukan transmisi cahaya yang tinggi.
Seramik konvensional: Ini adalah seramik yang dibuat dari tanah liat atau bahan semula jadi lain yang dicampur dengan air dan dibentuk menjadi bentuk yang diinginkan sebelum dibakar. Ia termasuk porselin dan steatit.

Porselin: Ini adalah jenis seramik yang dibuat dari tanah liat kaolin dicampur dengan feldspar, kuarsa, dan penambah lain. Ia mempunyai kekuatan mekanikal, ketahanan gegaran termal, sifat isolasi elektrik, dan ketahanan kelembapan yang baik. Ia digunakan untuk membuat asas atau tutup lampu.
Steatit: Ini adalah jenis seramik yang dibuat dari talc dicampur dengan tanah liat dan penambah lain. Ia mempunyai sifat yang lebih baik daripada porselin dalam hal ketahanan elektrik, konduktiviti termal, kekuatan dielektrik, dan stabiliti dimensi. Ia digunakan untuk membuat insulator atau sokongan untuk lampu.

Logam

Logam adalah unsur atau aloi yang mempunyai konduktiviti elektrik dan termal yang tinggi. Logam digunakan untuk lampu kerana ia boleh menyediakan sambungan elektrik dan sokongan untuk sumber cahaya, serta mencerminkan atau mendispersikan cahaya bergantung pada selesainya permukaan. Logam juga boleh dibentuk menjadi pelbagai bentuk dan saiz melalui pencetakan, penempaan, mesin, atau penyambungan.

Beberapa jenis logam yang digunakan untuk lampu adalah:

Tungsten: Ini adalah unsur yang mempunyai titik lebur (3422°C) dan kekuatan tarikan (1510 MPa) yang sangat tinggi. Ia digunakan untuk membuat filamen bagi lampu pijar dengan menariknya menjadi dawai tipis dan melilitkannya di sekeliling mandrel besi atau molibden. Filamen tungsten mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap haba dan penguapan, tetapi juga memerlukan voltan yang tinggi untuk beroperasi.
Molibden: Ini adalah unsur yang mempunyai titik lebur (2610°C) tetapi kekuatan tarikan (638 MPa) yang lebih rendah daripada tungsten. Ia digunakan untuk membuat sokongan atau wayar penghubung untuk filamen, serta elektrod untuk lampu busur. Molibden mempunyai pekali pengembangan yang serupa dengan beberapa jenis kaca, yang membolehkannya membentuk segel yang rapat dengan mereka.
Nikel: Ini adalah unsur yang mempunyai titik lebur (1455°C) dan kekuatan tarikan (758 MPa) yang sederhana. Ia digunakan untuk elektroplat besi atau komponen baja untuk meningkatkan kekerasan dan elastisitasnya. Nikel juga mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap korosi dan oksidasi. Ia digunakan untuk membuat wayar penghubung atau jalur bimetalk, untuk starter.
Aluminium: Ini adalah unsur yang mempunyai titik lebur (660°C) tetapi kekuatan tarikan (310 MPa) yang tinggi. Ia juga ringan (2.7 g/cm3) dan tidak magnetik. Ia mempunyai ketahanan korosi yang tinggi berkat lapisan oksida tipis pada permukaannya. Aluminium mudah didapatkan dan murah. Ia digunakan untuk membuat tutup atau reflektor lampu.
Besi: Ini adalah aloi besi dengan karbon dan unsur lain seperti mangaan atau kromium. Besi mempunyai titik lebur (1370°C – 1530°C) yang bervariasi bergantung pada komposisinya tetapi kekuatan tarikan (400 MPa – 2000 MPa). Besi juga mempunyai duktilitas dan maleabilitas yang baik. Lembaran besi mempunyai kekuatan yang tinggi tetapi harga yang rendah berbanding logam lain. Lembaran besi boleh dicetak panas atau dingin, bergantung pada ketebalan dan selesainya permukaan. Lembaran besi juga boleh dilapisi dengan enamel porselin untuk meningkatkan penampilan atau ketahanan korosi.
Besi tahan karat: Ini adalah aloi besi dengan kromium (12% – 30%) dan unsur lain seperti nikel atau molibden. Besi tahan karat mempunyai ketahanan korosi yang tinggi berkat lapisan oksida kromnya pada permukaannya. Besi tahan karat juga mempunyai sifat mekanikal yang baik seperti kekuatan (515 MPa – 1035 MPa), kekerasan (95 HRB – 40 HRC), duktilitas (45% – 60%), ketangguhan (100 J – 225 J), ketahanan letihan (275 MPa – 690 MPa), ketahanan creep (35 MPa – 200 MPa), ketahanan aus (0.04 g – 0.4 g), ketahanan abrasi (0.2 mm – 1 mm), ketahanan erosi (0.02 mm – 0.2 mm), ketahanan cavitation (0 mm – 0.05 mm), ketahanan pitting (0 mm – 0 mm), ketahanan korosi intergranular (0 mm – 0 mm), ketahanan korosi galvanik (0 mV – +50 mV), ketahanan korosi fretting (0 mg – <1 mg), ketahanan embrittlement hidrogen (>100 MPa), ketahanan cracking stres sulfida (>100 MPa), ketahanan karburisasi (>100 MPa), ketahanan nitriding (>100 MPa), ketahanan oksidasi (>1000°C), ketahanan sulfidasi (>800°C), ketahanan karburisasi (>800°C), ketahanan nitriding (>800°C), ketahanan decarburization (>800°C), ketahanan scaling (>800°C), ketahanan spalling (>800°C), ketahanan embrittlement (>800°C), dan ketahanan gegaran termal (>800°C). Besi tahan karat digunakan untuk luminaires, terutama di luar ruangan, di mana ada kemungkinan terkena atmosfer korosif.
Tempera: Ini adalah unsur yang mempunyai konduktiviti elektrik (59.6 MS/m) dan konduktiviti termal (401 W/mK) yang tinggi. Tembaga juga duktibel dan maleabil dan boleh dibentuk menjadi pelbagai bentuk. Tembaga digunakan untuk konduktor, seperti bus bar, peralatan pengalihan, dan wayar penghubung, serta elektrod untuk lampu busur. Tembaga juga mempunyai ketahanan korosi yang baik, terutama terhadap air laut.