Vifaa vya Taa: Mwongozo wa Kutumaini
Taa ni kifaa kinachoproduce mwanga kutumia mshumaa unaomagwa katika chombo chenye uchafu au zana nyingine za kuproduce mwanga kama vile magas na mawanga ya umeme. Taataa zilizotengenezwa tangu zamani sana hadi karibu 70,000 BCE na zimebadilika kwa muda kutumia vifaa vyenye viwango tofauti na designs. Katika makala hii, tutajadili aina mbalimbali za vifaa vinavyotumiwa kutengeneza taa, na mahusiano na maisha yao.
Nini Taa Ni Vifaa?
Vifaa vya taa ni chochote ambacho linatumika kutengeneza taa au mikundi yake. Vifaa vya taa vinaweza kugunduliwa kwenye kundi mbili muhimu: vifaa vinavyofungua na vifaa vinavyosambaza. Vifaa vinavyofungua ni hayo ambayo hazisambazie kasi ya umeme kuhamishika kati yao, kama vile gilasi, ceramic, na plastiki. Vifaa vinavyosambaza ni hayo ambayo huwezi kusambaza kasi ya umeme kuihamishika kati yao, kama vile madini na alloys.
Vifaa vinavyofungua vinatumika kutengeneza uzio au enclosure wa taa, ambayo hutunza chanzo cha mwanga kutokufikika na vitu zisizo na maana kutoka nje na kuhusu rangi na ubora wa mwanga. Vifaa vinavyosambaza vinatumika kutengeneza filament, electrode, lead-in wire, na base au end cap wa taa, ambayo huandaa connection ya umeme na support kwa chanzo cha mwanga.
Aina za Vifaa vya Taa
Kuna aina nyingi za vifaa vya taa vinavyotumiwa kwa ajili ya matumizi na applications tofauti. Baadhi ya zile zinazotumika zaidi ni:
Gilasi
Gilasi ni vifaa vilivyovuviwa kutokana na mchele au silica imechanganyika na substances nyingine. Gilasi inatumika sana kama uzio au enclosure wa taa, kwa sababu inaweza kukabiliana na majukumu makubwa na viwango vingine na inaweza kuwa na aina mbalimbali na rangi. Gilasi inaweza pia kutumia mwanga bila upungufu au distortion, na inaweza kuwa chemically inert na resistant kwa corrosion.
Baadhi ya aina za gilasi zinazotumiwa kwa taataa ni:
Soda-lime silicate glass: Hii ni aina kamili ya gilasi, inayoelewa na melting point ndogo na inatumika kwa filament lamps. Ina silica takriban 67%, pamoja na sodium oxide, calcium oxide, na additives nyingine.
Lead-alkali silicate glass: Hii ni aina ya gilasi inayojumuisha electrical resistivity kuwa ngumu kuliko soda-lime glass, na inatumika kwa sehemu ya ndani ya bulb glass. Ina lead oxide, potassium oxide, na additives nyingine.
Borosilicate glass: Hii ni aina ya gilasi inayojumuisha temperature resistance na thermal expansion coefficient ndogo kuliko soda-lime glass na inatumika kwa high-wattage lamps, kama vile cinema projectors. Ina boron oxide, aluminum oxide, na additives nyingine.
Alumina silicate glass: Hii ni aina ya gilasi inayojumuisha thermal shock resistance ndogo kuliko borosilicate glass lakini refractive index mkubwa na inatumika kwa low-wattage lamps na high light output. Ina alumina, magnesia, na additives nyingine.
Quartz: Hii ni aina ya gilasi inayotumiwa kutokana na pure silica au silicon dioxide, inayojumuisha melting point mkubwa na transparency. Inatumika kwa tungsten halogen lamps, ambazo zinajaribu kwa temperatures mkubwa. Ina metals na hydroxyl groups ndogo tu.
Sodium-resistant glass: Hii ni aina ya gilasi inayotengenezwa kwa sodium vapor lamps, ambazo zinaproduce mwanga intense kwa ionizing sodium vapor. Sodium vapor ina reducing property powerful inayoweza kusababisha blackening mara kwa mara kwa glasses normal. The sodium-resistant glass ina silica na oxides nyingine ndogo kudhibiti hii effect.
Ceramics
Ceramics ni vifaa sivyo metallic vinavyotumiwa kutokana na clay au substances nyingine inayotengenezwa kutokana na heating na hardening. Ceramics zinatumika kwa taataa kwa sababu zinaweza kunakuliwa kwa shapes na sizes mbalimbali na zinaweza kuwa na properties optik tofauti, kama vile transparency au translucency. Ceramics zinaweza kukabiliana na temperatures na pressures makubwa na zinaweza kuwa chemically stable na resistant kwa corrosion.
Baadhi ya aina za ceramics zinazotumiwa kwa taataa ni:
Polycrystalline metal oxide ceramics: Hizi ni ceramics zinazotumiwa kutokana na metal oxides kama vile alumina, magnesia, au rare earth oxides, zinazotengenezwa kwa heating na sintering. Hizi ceramics zinaweza kuwa transparent au translucent kulingana na porosity na grain size. Zinatumika kwa high-pressure lamps kama vile sodium vapor lamps au metal halide lamps, ambazo zinahitaji high light transmission.
Conventional ceramics: Hizi ni ceramics zinazotumiwa kutokana na clay au substances natural zingine zinazomixwa na maji na nakuliwa kwa shapes desired kabla ya firing. Zinajumuisha porcelain na steatite.
Porcelain: Hii ni aina ya ceramic inayotumiwa kutokana na kaolin clay mixed with feldspar, quartz, na additives nyingine. Ina mechanical strength nzuri, thermal shock resistance, electrical insulation property, na moisture resistance. Inatumika kufanya bases au end caps kwa taataa.
Steatite: Hii ni aina ya ceramic inayotumiwa kutokana na talc mixed with clay na additives nyingine. Ina properties bora kuliko porcelain kwa electrical resistivity, thermal conductivity, dielectric strength, na dimensional stability. Inatumika kufanya insulators au supports kwa taataa.
Metal
Metal ni element au alloy inayojumuisha electrical conductivity na thermal conductivity makubwa. Metal inatumika kwa taataa kwa sababu inaweza kuwa na electrical connection na support kwa chanzo cha mwanga, kama vile reflect au diffuse mwanga kulingana na surface finish. Metal inaweza pia kunakuliwa kwa shapes na sizes mbalimbali kwa casting, forging, machining, au welding.
Baadhi ya aina za metal zinazotumiwa kwa taataa ni:
Tungsten: Hii ni element inayojumuisha melting point mkubwa (3422°C) na tensile strength (1510 MPa). Inatumika kutenga filaments kwa incandescent lamps kwa drawing it into thin wires na coiling them around iron au molybdenum mandrels. Tungsten filaments ina resistance mkubwa kwa heat na evaporation, lakini inahitaji voltage mkubwa kufanya kazi.
Molybdenum: Hii ni element inayojumuisha melting point mkubwa (2610°C) lakini tensile strength ndogo (638 MPa) kuliko tungsten. Inatumika kutenga supports au lead-in wires kwa filaments, pamoja na electrodes kwa arc lamps. Molybdenum ina coefficient of expansion sawa na baadhi ya aina za glass, ambayo inayoweza kufanya tight seals nao.
Nickel: Hii ni element inayojumuisha melting point wazi (1455°C) na tensile strength (758 MPa). Inatumika kuelectroplate iron au steel components kuboresha hardness na elasticity. Nickel pia ina resistance mkubwa kwa corrosion na oxidation. Inatumika kutenga lead-in wires au bimetallic strips, for starters.
Aluminum: Hii ni element inayojumuisha melting point ndogo (660°C) lakini tensile strength mkubwa (310 MPa). Ni pia lightweight (2.7 g/cm3) na non-magnetic. Ina resistance mkubwa kwa corrosion kutokana na thin oxide layer juu ya surface. Aluminum ni rahisi kupata na chache katika bei. Inatumika kutenga caps au reflectors kwa taataa.
Steel: Hii ni alloy ya iron na carbon na elements nyingine kama vile manganese au chromium. Steel ina melting point variable (1370°C – 1530°C) kulingana na composition yake lakini tensile strength mkubwa (400 MPa – 2000 MPa). Steel pia ina ductility na malleability nzuri. Steel sheet ina strength mkubwa lakini bei chache kuliko metals nyingine. Steel sheets zinaweza hot-rolled au cold-rolled, kulingana na thickness na surface finish. Steel sheets zinaweza pia kuwa coated na porcelain enamel kuboresha appearance au resistance ya corrosion.
Stainless steel: Hii ni alloy ya iron na chromium (12% – 30%) na elements nyingine kama vile nickel au molybdenum. Stainless steel ina resistance mkubwa kwa corrosion kutokana na chromium oxide layer juu ya surface. Stainless steel pia ina mechanical properties nzuri kama vile strength (515 MPa – 1035 MPa), hardness (95 HRB – 40 HRC), ductility (45% – 60%), toughness (100 J – 225 J), fatigue resistance (275 MPa – 690 MPa), creep resistance (35 MPa – 200 MPa), wear resistance (0.04 g – 0.4 g), abrasion resistance (0.2 mm – 1 mm), erosion resistance (0.02 mm – 0.2 mm), cavitation resistance (0 mm – 0.05 mm), pitting resistance (0 mm – 0 mm), stress corrosion cracking resistance (0 mm – 0 mm), intergranular corrosion resistance (0 mm – 0 mm), galvanic corrosion resistance (0 mV – +50 mV), fretting corrosion resistance (0 mg – <1 mg), hydrogen embrittlement resistance (>100 MPa), sulfide stress cracking resistance (>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), na thermal shock resistance (>800°C). Stainless steel inatumika kwa luminaires, hasa outdoor ones, ambako inapatikana exposure kwa atmospheres corrosive.
Copper: Hii ni element inayojumuisha electrical conductivity (59.6 MS/m) na thermal conductivity (401 W/mK). Copper pia ina ductile na malleable na inaweza kunakuliwa kwa shapes mbalimbali. Copper inatumika kwa conductors, kama vile bus bars, switch gears, na lead-in wires, pamoja na electrodes kwa arc lamps. Copper pia ina resistance mkubwa kwa corrosion, hasa dhidi ya seawater.
Non-ferrous alloys: Hizi ni alloys zisizotumia iron kama component muhimu, kama vile bronze, brass, au solder.
Bronze: Hii ni alloy ya copper na tin, na proportions tofauti za elements nyingine kama vile zinc au phosphorus. Bronze ina mechanical properties nzuri, kama vile strength (200 MPa – 1200 MPa), hardness (60 HB – 250 HB), ductility (3% – 40%), na toughness (25 J – 200 J). Bronze pia ina resistance mkubwa kwa corrosion, hasa dhidi ya seawater na acidic solutions. Bronze inatumika kwa special luminaires ambazo zina attractive color appearance.
Brass: Hii ni alloy ya copper na zinc, na proportions tofauti za elements nyingine kama vile lead au nickel. Brass ina mechanical properties nzuri, kama vile strength (200 MPa – 900 MPa),
