Lampmaterialen: Een Comprehensieve Gids
Een lamp is een apparaat dat licht produceert door gebruik te maken van een pit die in brandbaar materiaal gedoopt is of andere lichtproducerende instrumenten zoals gas- en elektrische lampen. Lampen werden ten minste zo vroeg als 70.000 BCE uitgevonden en hebben zich in de loop der tijd ontwikkeld om verschillende materialen en ontwerpen te gebruiken. In dit artikel zullen we de verschillende soorten materialen onderzoeken die worden gebruikt om een lamp te bouwen, en hun eigenschappen en functies.
Wat is een lampmateriaal?
Een lampmateriaal is elk substantie dat wordt gebruikt om een lamp of haar componenten te construeren. Lampmaterialen kunnen worden ingedeeld in twee hoofdcategorieën: isolerende materialen en geleidende materialen. Isolerende materialen zijn die welke geen elektrische stroom doorlaten, zoals glas, keramiek en kunststoffen. Geleidende materialen zijn die welke elektrische stroom doorlaten, zoals metalen en legeringen.
Isolerende materialen worden gebruikt om de barrière of de behuizing van de lamp te vormen, wat de lichtbron beschermt tegen externe factoren en de kleur en kwaliteit van het licht beïnvloedt. Geleidende materialen worden gebruikt om het filament, de elektrode, de aansluitdraad en de basis of de eindknoop van de lamp te vormen, wat de elektrische verbinding en steun voor de lichtbron biedt.
Soorten lampmaterialen
Er zijn veel soorten lampmaterialen die voor verschillende doeleinden en toepassingen worden gebruikt. Enkele van de meest voorkomende zijn:
Glas
Glas is een transparant materiaal dat gemaakt wordt van gesmolten zand of silica vermengd met andere stoffen. Glas wordt breed gebruikt als barrière of behuizing voor lampen, omdat het hoge temperaturen en drukken kan weerstaan en in verschillende vormen en kleuren kan worden gevormd. Glas kan ook licht met minimale verlies of vervorming doorlaten, en kan chemisch inert en bestendig tegen corrosie zijn.
Enkele soorten glas die voor lampen worden gebruikt zijn:
Soda-lime silicaatglas: Dit is de meest voorkomende soort glas, die een laag smeltpunt heeft en wordt gebruikt voor filamentlampen. Het bevat ongeveer 67% silica, samen met natriumoxide, calciumoxide en andere additieven.
Lood-alkalilicaatglas: Dit is een soort glas dat een hogere elektrische weerstand heeft dan soda-limeglas, en wordt gebruikt voor het binnenste deel van de gloeilamp. Het bevat loodoxide, kaliumoxide en andere additieven.
Borosilicaatglas: Dit is een soort glas dat een hogere temperatuur weerstand en een lagere thermische uitzettingscoëfficiënt heeft dan soda-limeglas en wordt gebruikt voor hoger wattage lampen, zoals bioscoopprojectors. Het bevat booroxide, aluminiumoxide en andere additieven.
Alumina silicaatglas: Dit is een soort glas dat een lagere thermische schokweerstand heeft dan borosilicaatglas, maar een hogere brekingsindex en wordt gebruikt voor lampen met lage wattage en hoge lichtopbrengst. Het bevat alumina, magnesia en andere additieven.
Kwarts: Dit is een soort glas dat gemaakt wordt van puur silica of silicon dioxide, wat een zeer hoog smeltpunt en transparantie heeft. Het wordt gebruikt voor wolframhalogeenlampen, die op zeer hoge temperaturen werken. Het bevat slechts sporen van andere metalen en hydroxylgroepen.
Natriumbestendig glas: Dit is een soort glas dat speciaal is ontworpen voor natriumdamplampen, die intensief licht produceren door natriumdamp te ioniseren. Natriumdamp heeft een krachtige reductieve eigenschap die snelle verdonkering van normaal glas kan veroorzaken. Het natriumbestendige glas bevat kleine hoeveelheden silica of andere gemakkelijk reductieve oxiden om dit effect te voorkomen.
Keramiek
Keramiek zijn niet-metalen materialen die gemaakt worden van klei of andere anorganische stoffen die worden verwarmd en gehard. Keramiek wordt voor lampen gebruikt omdat het in verschillende vormen en maten kan worden gevormd en verschillende optische eigenschappen kan hebben, zoals transparantie of doorschijnendheid. Keramiek kan ook hoge temperaturen en drukken weerstaan en kan chemisch stabiel en bestendig tegen corrosie zijn.
Enkele soorten keramiek die voor lampen worden gebruikt zijn:
Veelkristalline metaaloxide keramiek: Dit zijn keramiek die gemaakt worden van metaaloxiden zoals alumina, magnesia of zeldzame aarde oxiden, die worden verwarmd en gesinterd om veelkristallijne lichamen te vormen. Deze keramiek kunnen transparant of doorschijnend zijn, afhankelijk van hun porositeit en korrelgrootte. Ze worden gebruikt voor hoge-druk lampen zoals natriumdamplampen of metaalhalidelampen, die hoge lichttransmissie vereisen.
Conventionele keramiek: Dit zijn keramiek die gemaakt worden van klei of andere natuurlijke stoffen die worden vermengd met water en in gewenste vormen worden gebracht voordat ze worden gebakken. Ze omvatten porselein en steatiet.
Porselein: Dit is een soort keramiek die gemaakt wordt van kaolin klei vermengd met feldspar, kwarts en andere additieven. Het heeft goede mechanische sterkte, thermische schokweerstand, elektrische isolatie-eigenschappen en vochtbestendigheid. Het wordt gebruikt om basissen of eindknoopen voor lampen te maken.
Steatiet: Dit is een soort keramiek die gemaakt wordt van talk vermengd met klei en andere additieven. Het heeft betere eigenschappen dan porselein qua elektrische weerstand, thermische geleiding, diëlektrische sterkte en dimensionele stabiliteit. Het wordt gebruikt om isolatoren of dragers voor lampen te maken.
Metaal
Metaal is een element of een legering dat een hoge elektrische geleidbaarheid en thermische geleidbaarheid heeft. Metaal wordt voor lampen gebruikt omdat het elektrische verbinding en steun kan bieden aan de lichtbron, evenals licht reflecteren of diffuseren, afhankelijk van de oppervlakteafwerking. Metaal kan ook in verschillende vormen en maten worden gevormd door gieten, smeden, bewerken of lassen.
Enkele soorten metaal die voor lampen worden gebruikt zijn:
Wolfram: Dit is een element dat een zeer hoog smeltpunt (3422°C) en treksterkte (1510 MPa) heeft. Het wordt gebruikt om filaments voor glowielampen te maken door het te trekken in dunne draden en deze rond ijzer of molybdeen mandrels te wikkelen. Wolframfilamenten hebben een hoge weerstand tegen hitte en verdamping, maar ze vereisen ook een hoge spanning om te werken.
Molybdeen: Dit is een element dat een hoog smeltpunt (2610°C) heeft, maar een lagere treksterkte (638 MPa) dan wolfram. Het wordt gebruikt om dragers of aansluitdraden voor filamenten te maken, evenals elektroden voor booglampen. Molybdeen heeft een vergelijkbare uitzettingscoëfficiënt met sommige soorten glas, waardoor het strakke verbindingen met hen kan vormen.
Nikkel: Dit is een element dat een matig smeltpunt (1455°C) en treksterkte (758 MPa) heeft. Het wordt gebruikt om ijzer of staalcomponenten te elektroplateren om hun hardheid en elasticiteit te verhogen. Nikkel heeft ook een hoge weerstand tegen corrosie en oxidatie. Het wordt gebruikt om aansluitdraden of bimetaalstripjes te maken, voor starters.
Aluminium: Dit is een element dat een laag smeltpunt (660°C) heeft, maar een hoge treksterkte (310 MPa). Het is ook lichtgewicht (2,7 g/cm³) en niet-magnetisch. Het heeft een hoge corrosiebestendigheid vanwege de dunne oxide-laag op het oppervlak. Aluminium is gemakkelijk verkrijgbaar en goedkoop. Het wordt gebruikt om kapjes of reflectoren voor lampen te maken.
Staal: Dit is een legering van ijzer met koolstof en andere elementen zoals mangaan of chroom. Staal heeft een variabel smeltpunt (1370°C – 1530°C), afhankelijk van de samenstelling, maar een hoge treksterkte (400 MPa – 2000 MPa). Staal heeft ook goede rekbaarheid en smeedbaarheid. Staalplaat heeft hoge sterkte, maar lage kosten in vergelijking met andere metalen. Staalplaten kunnen warm- of koudgewalst worden, afhankelijk van de dikte en oppervlakafwerking. Staalplaten kunnen ook worden bedekt met porseleinemail om het uiterlijk of de corrosiebestendigheid te verbeteren.
Rostvrij staal: Dit is een legering van ijzer met chroom (12% – 30%) en andere elementen zoals nikkel of molybdeen. Rostvrij staal heeft een hoge corrosiebestendigheid vanwege de chroomoxide-laag op het oppervlak. Rostvrij staal heeft ook goede mechanische eigenschappen zoals sterkte (515 MPa – 1035 MPa), hardheid (95 HRB – 40 HRC), rekbaarheid (45% – 60%), taaiheid (100 J – 225 J), vermoeiingsbestendigheid (275 MPa – 690 MPa), creepbestendigheid (35 MPa – 200 MPa), slijtagebestendigheid (0,04 g – 0,4 g), slijtagebestendigheid (0,2 mm – 1 mm), erosiebestendigheid (0,02 mm – 0,2 mm), cavitatieresistentie (0 mm – 0,05 mm), putjesresistentie (0 mm – 0 mm), spanningscorrosiekrakingresistentie (0 mm – 0 mm), intergranulaire corrosiebestendigheid (0 mm – 0 mm), galvanische corrosiebestendigheid (0 mV – +50 mV), fretting corrosiebestendigheid (0 mg – <1 mg), waterstofembrittelingbestendigheid (>100 MPa), sulfide stress crackingbestendigheid (>100 MPa), carburisatiebestendigheid (>100 MPa), nitridingbestendigheid (>100 MPa), oxidatiebestendigheid (>1000°C), sulfidatiebestendigheid (>800°C), carburisatiebestendigheid (>800°C), nitridingbestendigheid (>800°C), decarburisatiebestendigheid (>800°C), scalingbestendigheid (>800°C), spallingbestendigheid (>800°C), embrittelingbestendigheid (>800°C), en thermische schokbestendigheid (>800°C). Rostvrij staal wordt gebruikt voor verlichtingstoestellen, vooral buiten, waar blootstelling aan corrosieve atmosferen mogelijk is.
Koper: Dit is een element dat een hoge elektrische geleidbaarheid (59,6 MS/m) en thermische geleidbaarheid (401 W/mK) heeft. Koper is ook rekbaar en smeedbaar en kan gemakkelijk in verschillende vormen worden gevormd. Koper wordt gebruikt voor geleiders, zoals busbars, schakelapparatuur
