Materiali za svetlobe: Pregledna vodila

Lampa je naprava, ki ustvarja osvetlitev z uporabo svilca, namočenega v zgoreljivo snov, ali drugih instrumentov za ustvarjanje svetlobe, kot so plinske in električne lampice. Lampe so bile izumljene vsaj že okoli leta 70.000 pr. Kr. in se s časom razvijale, da bi uporabljale različne materiale in dizajne. V tem članku bomo raziskovali različne vrste materialov, ki se uporabljajo za gradnjo lamp, ter njihove lastnosti in funkcije.

Kaj je material lampa?

Material lampa je katera koli snov, ki se uporablja za gradnjo lampa ali njegovih komponent. Materiale lampa lahko razdelimo na dve glavni kategoriji: izolirajoče material in prevodilne material. Izolirajoči materiali so tisti, ki ne dovoljujejo, da skozi njih preteče električni tok, kot so steklo, keramika in plastike. Prevodilni materiali so tisti, ki dovoljujejo, da skozi njih preteče električni tok, kot so kovini in zlitine.

Izolirajoči materiali se uporabljajo za oblikovanje ograje ali ohišja lampa, ki zaščitijo vir svetlobe pred zunanjimi dejavniki in vplivajo na barvo in kakovost svetlobe. Prevodilni materiali se uporabljajo za oblikovanje vlakna, elektroda, vodilne žice in podstave ali konca lampa, ki zagotavljajo električno povezavo in podporo vira svetlobe.

Vrste materialov lampa

Obstaja veliko vrst materialov lampa, ki se uporabljajo za različne namene in aplikacije. Nekateri od najpogostejših so:

Steklo

Steklo je prosojna snov, izdelana iz topelga peska ali silicija, mešanega z drugimi snovmi. Steklo se široko uporablja kot ograja ali ohišje lampa, saj lahko zdrži visoke temperature in tlake in ga je mogoče oblikovati v različne oblike in barve. Steklo lahko prenaša svetlobo z minimalnimi izgubami ali distorzijami in je hemijsko inertno in odporno proti koroziji.

Nekateri tipi stekla, ki se uporabljajo za lampa, so:

• Soda-kalcijeva silikatna stekla: To je najpogostejši tip stekla, ki ima nizko topljišče in se uporablja za vlaknaste lampa. Vsebuje približno 67% silicija, skupaj z natrijevim oksidom, kalcijevim oksidom in drugimi dodatki.

• Olovkalijska silikatna stekla: To je tip stekla, ki ima višjo električno upornost od soda-kalcijevih stekol in se uporablja za notranji del steklenega lonca. Vsebuje olovkovi oksid, kalijev oksid in druge dodatke.

• Borosilikatna stekla: To je tip stekla, ki ima višjo temperaturno upornost in nižji koeficient termične raztegljivosti od soda-kalcijevih stekol in se uporablja za lampa višje moči, kot so projektorji za kino. Vsebuje borov oksid, aluminijev oksid in druge dodatke.

• Alumina silikatna stekla: To je tip stekla, ki ima nižjo upornost na termični šok od borosilikatnih stekol, ampak višji lomni količnik in se uporablja za lampa nizke moči z visokim svetlobnim izhodom. Vsebuje alumini, magnesi in druge dodatke.

• Kvarc: To je tip stekla, izdelan iz čistega silicija ali dioksida silicija, ki ima zelo visoko topljišče in prosojnost. Uporablja se za volfram-halogenske lampa, ki delujejo pri zelo visokih temperaturah. Vsebuje le sledne količine drugih kovin in hidroksilnih skupin.

• Sodijsko odporna stekla: To je tip stekla, posebno oblikovan za sodne parne lampa, ki ustvarjajo intenzivno svetlobo z ionizacijo sodnega para. Sodni par ima močno reducirajočo lastnost, ki lahko povzroči hitro črnilo običajnih stekol. Sodijsko odporna stekla vsebujejo majhne količine silicija ali drugih lahko reducirajočih oksidov, da preprečijo ta učinek.

Keramika

Keramika so nemetalne snovi, izdelane iz gline ali drugih neorganiznih snovi, ki so ohlajene in ohranjene. Keramika se uporabljajo za lampa, ker jih je mogoče oblikovati v različne oblike in velikosti in imajo različne optične lastnosti, kot so prosojnost ali polprosojnost. Keramika lahko zdrži visoke temperature in tlake in je hemijsko stabilna in odporna proti koroziji.

Nekateri tipi keramike, ki se uporabljajo za lampa, so:

• Polikristalni metalni oksidni keramiki: To so keramike, izdelane iz metalnih oksidov, kot so aluminij, magnezij ali redki oksidi, ki so ohlajeni in sinterizirani, da tvorijo polikristalne telesa. Te keramike lahko so prosojne ali polprosojne, odvisno od poroznosti in velikosti kristalov. Uporabljajo se za lampa visokega tlaka, kot so sodne parne lampa ali metalne halogenne lampa, ki zahtevajo visoko prenosnost svetlobe.

• Tradicionalne keramike: To so keramike, izdelane iz gline ali drugih naravnih snovi, mešane z vodo in oblikovane v željene oblike pred ohlajanjem. Vključujejo porcelan in steatit.

• Porcelan: To je tip keramike, izdelan iz kaolinove gline, mešane z feldsparjem, kvarcem in drugimi dodatki. Ima dobro mehansko trdoto, upornost na termične šoke, električno izolacijsko lastnost in odpornost na vlago. Uporablja se za izdelavo podstavkov ali koncev lampa.

• Steatit: To je tip keramike, izdelan iz talka, mešanega z glino in drugimi dodatki. Ima boljše lastnosti od porcelana glede na električno upornost, termično prevodnost, dielektrično trdoto in dimenzionalno stabilnost. Uporablja se za izdelavo izolatorjev ali podpornih elementov lampa.

Metal

Metal je element ali zlitina, ki ima visoko električno in termično prevodnost. Metal se uporablja za lampa, ker lahko zagotovi električno povezavo in podporo vira svetlobe, kot tudi reflektira ali difuzira svetlobo, odvisno od površinske zakončne obravnave. Metal je mogoče oblikovati v različne oblike in velikosti z litjenjem, kovanjem, obrabljanjem ali varjenjem.

Nekateri tipi kovin, ki se uporabljajo za lampa, so:

• Volfram: To je element, ki ima zelo visoko topljišče (3422°C) in trdoto na rivanje (1510 MPa). Uporablja se za izdelavo vlakn za svetilnice z izvlečenjem v tanka žice in ovijanjem okoli železnih ali molibdenovih mandrelov. Volframova vlakna imajo visoko upornost na topljo in evapori, a za delovanje potrebujejo tudi visoko napetost.

• Molibden: To je element, ki ima visoko topljišče (2610°C), a nižjo trdoto na rivanje (638 MPa) od volframa. Uporablja se za izdelavo podpornih elementov ali vodilnih žic za vlakna, kot tudi elektrod za luka. Molibden ima podoben koeficient raztezanja kot nekateri tipi stekla, kar mu omogoča, da tvori tesne zaprtke z njimi.

• Nikel: To je element, ki ima umersen topljišče (1455°C) in trdoto na rivanje (758 MPa). Uporablja se za galvaniziranje železnih ali jeklenih komponent, da se poveča njihova trdota in elastičnost. Nikel ima tudi visoko upornost na korozijo in oksidacijo. Uporablja se za izdelavo vodilnih žic ali dvometalnih pasov, za začetne elemente.

• Aluminij: To je element, ki ima nizko topljišče (660°C), a visoko trdoto na rivanje (310 MPa). Prav tako je lahek (2,7 g/cm³) in nemagnetni. Ima visoko upornost na korozijo zaradi tanke oksidne plasti na površini. Aluminij je enostavno dosegljiv in poceni. Uporablja se za izdelavo pokrovov ali reflektorjev lampa.

• Jeklo: To je zlitina železa z ogljikom in drugimi elementi, kot so mangan ali krom. Jeklo ima spremenljivo topljišče (1370°C – 1530°C) glede na svojo sestavo, a visoko trdoto na rivanje (400 MPa – 2000 MPa). Jeklo ima tudi dobro deformabilnost in plastičnost. Jeklene plasti imajo visoko trdoto, a nizko ceno v primerjavi z drugimi kovinami. Jeklene plasti lahko obstajajo kot topljevalne ali hladne valjane, glede na njihovo debelino in površinsko zakončno obravnavo. Jeklene plasti se lahko tudi prekrivajo s porcelanskim emajlem, da se izboljša njihov videz ali upornost na korozijo.

• Rdeči nikel: To je zlitina železa z kromom (12% – 30%) in drugimi elementi, kot so nikel ali molibden. Rdeči nikel ima visoko upornost na korozijo zaradi svoje kromne oksidne plasti na površini. Rdeči nikel ima tudi dobre mehanske lastnosti kot so trdota (515 MPa – 1035 MPa), trdota (95 HRB – 40 HRC), deformabilnost (45% – 60%), trdota (100 J – 225 J), upornost na utrujenost (275 MPa – 690 MPa), upornost na križanje (35 MPa – 200 MPa), upornost na nosilnost (0,04 g – 0,4 g), upornost na abrazijo (0,2 mm – 1 mm), upornost na erozijo (0,02 mm – 0,2 mm), upornost na kavitacijo (0 mm – 0,05 mm), upornost na pitanje (0 mm – 0 mm), upornost na intergranularno korozijo (0 mm – 0 mm), upornost na galvansko korozijo (0 mV – +50 mV), upornost na fretting korozijo (0 mg – <1 mg), upornost na vodikovo embrittelment (>100 MPa), upornost na sulfidno stresno krkanje (>100 MPa), upornost na karburizacijo (>100 MPa), upornost na nitridizacijo (>100 MPa), upornost na oksidizacijo (>1000°C), upornost na sulfidizacijo (>800°C), upornost na karburizacijo (>800°C), upornost na nitridizacijo (>800°C), upornost na decarburizacijo (>800°C), upornost na skaliranje (>800°C), upornost na spalling (>800°C), upornost na embrittlement (>800°C) in upornost na termični šok (>800°C). Rdeči nikel se uporablja za luminarije, zlasti zunanjih, kjer