Materijali za lampe: Kompletan vodič

Lampa je uređaj koji proizvodi svetlost koristeći vlakno namočeno u gorični materijal ili druge instrumente za proizvodnju svetlosti, kao što su plinske i električne lampe. Lampe su izumljene najranije oko 70.000. godine p.n.e. i sa vremenom su se razvile kako bi koristile različite materijale i dizajne. U ovom članku ćemo istražiti različite vrste materijala koje se koriste za izgradnju lampe, kao i njihove osobine i funkcije.

Šta je materijal za lampu?

Materijal za lampu je bilo koji materijal koji se koristi za izgradnju lampe ili njenih komponenti. Materijali za lampe mogu se klasifikovati u dve glavne kategorije: izolacioni materijali i provodni materijali. Izolacioni materijali su oni koji ne dozvoljavaju da električna struja prođe kroz njih, kao što su staklo, keramika i plastike. Provodni materijali su oni koji omogućavaju da električna struja teče kroz njih, kao što su metali i legure.

Izolacioni materijali se koriste za formiranje prepreke ili ograde lampe, koja štiti izvor svetlosti od spoljašnjih faktora i utiče na boju i kvalitetu svetlosti. Provodni materijali se koriste za formiranje vlakna, elektroda, ulazne žice i baze ili kapca lampe, koji pružaju električnu vezu i podršku izvoru svetlosti.

Vrste materijala za lampe

Postoji mnogo vrsta materijala za lampe koje se koriste za različite svrhe i primene. Neki od najčešćih su:

Staklo

Staklo je prozirni materijal koji se pravi od topnog peska ili silicijuma mešanog sa drugim tvarima. Staklo se široko koristi kao prepreka ili ograda za lampe, jer može izdržati visoke temperature i pritiske i može biti oblikovano u različite forme i boje. Staklo takođe može prenositi svetlost s minimalnim gubitkom ili deformativnostima, i može biti hemijski inertno i otporno na koroziju.

Neki od tipova stakla koji se koriste za lampe su:

• Soda-kalcijum-silikatno staklo: Ovo je najčešći tip stakla, koji ima nisku temperaturu taljenja i koristi se za filamentne lampe. Sadrži oko 67% silicijuma, zajedno sa natrijum oksidom, kalcijum oksidom i drugim dodacima.

• Olovno-luticko-silikatno staklo: Ovo je tip stakla koji ima veću električnu otpornost nego soda-kalcijum staklo, i koristi se za unutrašnji deo stakla za bubanj. Sadrži olovo oksid, kalijum oksid i druge dodatke.

• Borosilikatno staklo: Ovo je tip stakla koji ima veću temperaturnu otpornost i niži koeficijent termičke ekspanzije nego soda-kalcijum staklo, i koristi se za lampe više snage, poput projekcionih aparata. Sadrži boron oksid, aluminijum oksid i druge dodatke.

• Alumina-silikatno staklo: Ovo je tip stakla koji ima nižu otpornost na termički šok nego borosilikatno staklo, ali veći lomači indeks i koristi se za lampe male snage sa visokim izlazom svetlosti. Sadrži alumina, magnezija i druge dodatke.

• Kvarc: Ovo je tip stakla koji se pravi od čistog silicijuma ili dioksida silicijuma, koji ima veoma visoku temperaturu taljenja i prozirnost. Koristi se za tungstenske halogenne lampe, koje rade na veoma visokim temperaturama. Sadrži samo tragove drugih metala i hidroksilnih grupa.

• Sodium-otporno staklo: Ovo je tip stakla specijalno dizajniran za natrijum parne lampe, koje proizvode intenzivnu svetlost ionizacijom natrijum para. Natrijum par ima moćnu redukovnu svojstva koja mogu uzrokovati brzo crnenje normalnih staklenih površina. Sodium-otporno staklo sadrži male količine silicijuma ili drugih lako redukovanih oksida kako bi sprečilo ovaj efekat.

Keramika

Keramika su nemetalni materijali koji se prave od gline ili drugih anorganskih tvari koje se zagrijavaju i tvrde. Keramiku se koristi za lampe jer se može oblikovati u različite oblike i veličine i može imati različite optičke osobine, poput prozirnosti ili translucencije. Keramika može izdržati visoke temperature i pritiske i može biti hemijski stabilna i otporna na koroziju.

Neki od tipova keramike koji se koriste za lampe su:

• Polikristalni metal oksidni keramički materijali: Ovo su keramički materijali koji se prave od metal oksida, kao što su alumina, magnesia ili rijetki zemljani oksidi, koji se zagrijavaju i sintiraju kako bi se formirali polikristalni tela. Ovi materijali mogu biti prozirni ili translucenci, zavisno od poroznosti i veličine kristala. Koriste se za visokopresione lampe, kao što su natrijum parne lampe ili metalohalogenne lampe, koje zahtevaju visoku transmisiju svetlosti.

• Konvencionalna keramika: Ovo su keramički materijali koji se prave od gline ili drugih prirodnih tvari koje se miješaju sa vodom i oblikuju u željene forme pre ispaljivanja. Uključuju porcelan i steatit.

• Porcelan: Ovo je tip keramike koji se pravi od kaolin glinine mešane sa feldspatom, kvarcem i drugim dodacima. Ima dobru mehaničku čvrstoću, otpornost na termički šok, električnu izolacionu osobinu i otpornost na vlagu. Koristi se za izradu baza ili kapaca za lampe.

• Steatit: Ovo je tip keramike koji se pravi od talka mešanog sa glinom i drugim dodacima. Ima bolje osobine od porcelana u pogledu električne otpornosti, termičke provodnosti, dielektrične čvrstoće i dimenzionalne stabilnosti. Koristi se za izradu izolatora ili nosača za lampe.

Metal

Metal je element ili legura koji ima visoku električnu i termičku provodnost. Metal se koristi za lampe jer može pružiti električnu vezu i podršku izvoru svetlosti, kao i reflektovati ili difuzirati svetlost, zavisno od površinskog dovršetka. Metal se takođe može oblikovati u različite forme i veličine putem lisovanja, kovanja, obrade ili zavarivanja.

Neki od tipova metala koji se koriste za lampe su:

• Tungsten: Ovo je element koji ima veoma visoku temperaturu taljenja (3422°C) i tenziju čvrstoće (1510 MPa). Koristi se za izradu filamenata za žaruljaste lampe nanizavanjem tanjih žica i savijanjem oko železnih ili molibdenih mandrela. Tungsten filamenti imaju visoku otpornost na topljinu i isparavanje, ali zahtevaju visoku napon za rad.

• Molibden: Ovo je element koji ima visoku temperaturu taljenja (2610°C), ali nižu tenziju čvrstoće (638 MPa) od tungstena. Koristi se za izradu nosača ili ulaznih žica za filamente, kao i elektroda za lukove. Molibden ima sličan koeficijent ekspanzije nekim tipovima stakla, što mu omogućava da formira čvrste spojeve sa njima.

• Nikel: Ovo je element koji ima umjerenu temperaturu taljenja (1455°C) i tenziju čvrstoće (758 MPa). Koristi se za elektrolito galvaniziranje željezne ili čelikove komponente kako bi se povećala njihova čvrstoća i elastičnost. Nikel takođe ima visoku otpornost na koroziju i oksidaciju. Koristi se za izradu ulaznih žica ili bikovinskih traka, za pokretanje.

• Aluminijum: Ovo je element koji ima nisku temperaturu taljenja (660°C), ali visoku tenziju čvrstoće (310 MPa). Takođe je lagani (2.7 g/cm3) i ne magnetan. Ima visoku otpornost na koroziju zbog tankog oksidnog sloja na površini. Aluminijum je lako dostupan i jeftin. Koristi se za izradu kapaca ili reflektora za lampe.

• Čelik: Ovo je legura željeza sa ugljenom i drugim elementima, poput mangana ili hromijuma. Čelik ima varijabilnu temperaturu taljenja (1370°C – 1530°C) zavisno od sastava, ali visoku tenziju čvrstoće (400 MPa – 2000 MPa). Čelik takođe ima dobru deformabilnost i valjanost. Čelikov list ima visoku čvrstoću, ali nisku cijenu u usporedbi sa drugim metlima. Čelikovi listovi mogu biti topli lisani ili hladni lisani, zavisno od debljine i površinskog dovršetka. Čelikovi listovi takođe mogu biti pokriveni porcelanskim emalijom kako bi se poboljšao njihov izgled ili otpornost na koroziju.

• Nerđajući čelik: Ovo je legura željeza sa hromijumom (12% – 30%) i drugim elementima, poput nikela ili molibdena. Nerđajući čelik ima visoku otpornost na koroziju zbog hromijumnog oksidnog sloja na površini. Nerđajući čelik takođe ima dobre mehaničke osobine, kao što su čvrstoća (515 MPa – 1035 MPa), tvrdoca (95 HRB – 40 HRC), deformabilnost (45% – 60%), čvrstoća (100 J – 225 J), otpornost na umor (275 MPa – 690 MPa), otpornost na kreep (35 MPa – 200 MPa), otpornost na teren (0.04 g – 0.4 g), otpornost na abraziju (0.2 mm – 1 mm), otpornost na eroziju (0.02 mm – 0.2 mm), otpornost na kavitaciju (0 mm – 0.05 mm), otpornost na pitiranje (0 mm – 0 mm), intergranularna korozija (0 mm – 0 mm), galvanika korozija (0 mV – +50 mV), fretting korozija (0 mg – <1 mg), hidrogen embrittlement (>100 MPa), sulfid stress cracking (>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 otpornost na termički šok (>800°C). Nerđajući čelik se koristi za luminarije, posebno one vani, gdje postoji mogućnost izlaganja korozivim atmosferama.

• Bakar: Ovo je element koji ima visoku električnu provodnost (59.6 MS/m) i termičnu provodnost (401 W/mK). Bakar je takođe deformabilan i valjan, i može se lako oblikovati u različite forme. Bakar se koristi za