Mga Materyales para sa Lampara: Isang Komprehensibong Gabay

Ang isang lampara ay isang aparato na naglalabas ng ilaw sa pamamagitan ng isang wick na sumisipsip ng materyales na maaaring masunog o iba pang instrumento na lumilikha ng ilaw tulad ng gas at elektrikong lampara. Ang mga lampara ay naimbento pa noong hindi bababa sa 70,000 BCE at ang kanilang disenyo at materyales ay nag-iba-iba sa paglipas ng panahon. Sa artikulong ito, susuriin natin ang iba't ibang uri ng materyales na ginagamit para bumuo ng isang lampara, at ang kanilang katangian at tungkulin.

Ano ang Materyales ng Lampara?

Ang materyales ng lampara ay anumang substansiya na ginagamit para bumuo ng isang lampara o ang kanyang mga bahagi. Maaaring ikategorya ang mga materyales ng lampara sa dalawang pangunahing klase: insulating materials at conducting materials. Ang insulating materials ay mga ito na hindi pinapayagan ang electric current na lumampas sa kanila, tulad ng buntot-pusa, ceramics, at plastics. Ang conducting materials naman ay mga ito na pinapayagan ang electric current na umagos sa kanila, tulad ng metals at alloys.

Ginagamit ang insulating materials upang bumuo ng barrier o enclosure ng lampara, na nagprotekta sa light source mula sa panlabas na sangkap at nakakaapekto sa kulay at kalidad ng ilaw. Ang conducting materials naman ay ginagamit upang bumuo ng filament, electrode, lead-in wire, at base o end cap ng lampara, na nagbibigay ng electrical connection at suporta para sa light source.

Mga Uri ng Materyales ng Lampara

Maraming uri ng materyales ng lampara ang ginagamit para sa iba't ibang layunin at aplikasyon. Ilang mga karaniwan rito ay:

Buntot-pusa

Ang buntot-pusa ay isang transparent na materyal na gawa mula sa tinunaw na buhangin o silica na pinagsama sa iba pang sangkap. Malawakang ginagamit ang buntot-pusa bilang barrier o enclosure para sa mga lampara, dahil ito ay maaaring tiisin ang mataas na temperatura at presyon at maaaring i-form sa iba't ibang anyo at kulay. Maaari rin itong mag-transmit ng ilaw nang may minimal na loss o distortion, at maaaring chemical inert at resistant sa corrosion.

Ilang mga uri ng buntot-pusa na ginagamit para sa mga lampara ay:

• Soda-lime silicate glass: Ito ang pinakakaraniwang uri ng buntot-pusa, na may mababang melting point at ginagamit para sa filament lamps. Ito ay naglalaman ng humigit-kumulang 67% silica, kasama ang sodium oxide, calcium oxide, at iba pang additives.

• Lead-alkali silicate glass: Ito ay isang uri ng buntot-pusa na may mas mataas na electrical resistivity kaysa sa soda-lime glass, at ginagamit para sa inner portion ng bulb glass. Ito ay naglalaman ng lead oxide, potassium oxide, at iba pang additives.

• Borosilicate glass: Ito ay isang uri ng baso na may mas mataas na temperatura resistensya at mas mababang koepisyente ng termal na paglalaki kaysa sa soda-lime glass at ginagamit para sa mga lamp na may mas mataas na wattage, tulad ng mga proyektor sa sinehan. Ito ay naglalaman ng boryon oksido, aluminum oksido, at iba pang aditibo.

• Alumina silicate glass: Ito ay isang uri ng baso na may mas mababang resistensya sa termal na shock kaysa sa borosilicate glass ngunit mas mataas na indeks ng refraksiyon at ginagamit para sa mga lamp na may mababang wattage at mataas na lumino. Ito ay naglalaman ng alumina, magnesia, at iba pang aditibo.

• Quartz: Ito ay isang uri ng baso na gawa mula sa puro silica o silicon dioxide, na may napakataas na melting point at transparency. Ito ay ginagamit para sa tungsten halogen lamps, na gumagana sa napakataas na temperatura. Ito ay naglalaman lamang ng kaunting halaga ng iba pang metal at hydroxyl groups.

• Sodium-resistant glass: Ito ay isang uri ng baso na espesyal na disenyo para sa sodium vapor lamps, na nagpapabigay ng matinding liwanag sa pamamagitan ng ionization ng sodium vapor. Ang sodium vapor ay may makapangyarihang reducing property na maaaring magdulot ng mabilis na pag-itim ng normal na mga baso. Ang sodium-resistant glass ay naglalaman ng kaunting halaga ng silica o iba pang madaling reducing oxides upang maiwasan ang epekto na ito.

Ceramics

Ang ceramics ay mga non-metallic na materyales na gawa mula sa clay o iba pang inorganic na substansya na inihahain at pinapatigas. Ginagamit ang ceramics para sa mga lamp dahil maaari itong hugisin sa iba't ibang hugis at sukat at maaaring magkaroon ng iba't ibang optical properties, tulad ng transparency o translucency. Maaari ring tanggihan ng ceramics ang mataas na temperatura at presyon at maaaring chemically stable at resistant sa corrosion.

Ilang mga uri ng ceramics na ginagamit para sa mga lamp ay:

• Polycrystalline metal oxide ceramics: Ito ay mga ceramics na gawa mula sa metal oxides tulad ng alumina, magnesia, o rare earth oxides, na inihahain at sintered upang bumuo ng polycrystalline bodies. Maaaring maging transparent o translucent ang mga ceramics na ito depende sa kanilang porosity at grain size. Ginagamit ito para sa high-pressure lamps tulad ng sodium vapor lamps o metal halide lamps, na nangangailangan ng mataas na light transmission.

• Conventional ceramics: Ito ay mga ceramics na gawa mula sa clay o iba pang natural na substansya na pinagsama sa tubig at hugisin sa desired forms bago i-fire. Kasama rito ang porcelain at steatite.

• Porcelain: Ito ay isang uri ng ceramic na gawa mula sa kaolin clay na pinagsama sa feldspar, quartz, at iba pang aditibo. Mayroon itong mabuting mechanical strength, thermal shock resistance, electrical insulation property, at moisture resistance. Ginagamit ito upang gawin ang mga base o end caps para sa mga lamp.

• Steatite: Ito ay isang uri ng ceramic na gawa mula sa talc na pinagsama sa clay at iba pang aditibo. Mayroon itong mas mahusay na katangian kaysa sa porcelain sa aspeto ng electrical resistivity, thermal conductivity, dielectric strength, at dimensional stability. Ginagamit ito upang gawin ang mga insulators o supports para sa mga lamp.

Metal

Ang metal ay isang elemento o alloy na may mataas na electrical conductivity at thermal conductivity. Ginagamit ang metal para sa mga ilaw dahil ito ay maaaring magbigay ng electrical connection at suporta para sa light source, pati na rin ang reflect o diffuse ng liwanag depende sa surface finish nito. Maaari ring i-shape ang metal sa iba't ibang anyo at laki sa pamamagitan ng casting, forging, machining, o welding.

Ang ilan sa mga uri ng metal na ginagamit para sa mga ilaw ay:

• Tungsten: Ito ay isang elemento na may napakataas na melting point (3422°C) at tensile strength (1510 MPa). Ginagamit ito para gumawa ng filaments para sa incandescent lamps sapagkat inii-stretch ito upang maging maliliit na wires at coilin sila sa paligid ng iron o molybdenum mandrels. Ang tungsten filaments ay may mataas na resistance sa init at evaporation, ngunit kailangan din nila ng mataas na voltage upang makapag-operate.

• Molybdenum: Ito ay isang elemento na may mataas na melting point (2610°C) ngunit mas mababang tensile strength (638 MPa) kaysa sa tungsten. Ginagamit ito para gawin ang mga support o lead-in wires para sa mga filament, pati na rin ang mga electrode para sa arc lamps. Ang molybdenum ay may katulad na coefficient of expansion sa ilang mga uri ng glass, kaya ito ay maaaring gumawa ng tight seals sa kanila.

• Nickel: Ito ay isang elemento na may moderate melting point (1455°C) at tensile strength (758 MPa). Ginagamit ito para electroplate ang mga komponente ng iron o steel upang tumaas ang kanilang hardness at elasticity. Ang nickel ay may mataas na resistance sa corrosion at oxidation. Ginagamit ito para gawin ang mga lead-in wires o bimetallic strips, para sa starters.

• Aluminum: Ito ay isang elemento na may mababang melting point (660°C) ngunit mataas na tensile strength (310 MPa). Ito rin ay lightweight (2.7 g/cm3) at non-magnetic. May mataas itong resistance sa corrosion dahil sa thin oxide layer sa ibabaw nito. Ang aluminum ay madali magkano at mura. Ginagamit ito para gawin ang mga caps o reflectors para sa mga ilaw.

• Steel: Ito ay isang alloy ng iron kasama ang carbon at iba pang mga elemento tulad ng manganese o chromium. Ang steel ay may variable melting point (1370°C – 1530°C) depende sa kanyang komposisyon ngunit mataas na tensile strength (400 MPa – 2000 MPa). Ang steel ay may mabuting ductility at malleability. Ang steel sheet ay may mataas na lakas pero mababa ang presyo kumpara sa ibang mga metal. Maaaring hot-rolled o cold-rolled ang steel sheets, depende sa kanilang thickness at surface finish. Maaari ring icover ang steel sheets ng porcelain enamel upang mapabuti ang kanilang hitsura o resistance sa corrosion.

• Stainless steel: Ito ay isang alloy ng iron kasama ang chromium (12% – 30%) at iba pang mga elemento tulad ng nickel o molybdenum. Ang stainless steel ay may mataas na resistance sa corrosion dahil sa kanyang chromium oxide layer sa ibabaw nito. Ang stainless steel ay may mabuting mechanical properties tulad ng 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), at thermal shock resistance (>800°C). Ginagamit ang stainless steel para sa mga luminaires, lalo na sa labas, kung saan may posibilidad na ma-expose sa corrosive atmospheres.

• Tanso: Ito ay isang elemento na may mataas na elektrikal na konduktibidad (59.6 MS/m) at termal na konduktibidad (401 W/mK). Ang tanso ay mabentahe rin at maaaring madaling hugisin sa iba't ibang anyo. Ginagamit ang tanso para sa konduktor, tulad ng bus bars, switch gears, at lead-in wires, pati na rin bilang mga electrode para sa arc lamps. Mayroon din ang tanso ng magandang resistensya sa corrosion, lalo na laban sa seawater.

• Non-ferrous alloys: Ito ay mga alloy na hindi naglalaman ng bakal bilang pangunahing komponente, tulad ng bronze, brass, o solder.

• Bronze: Ito ay isang alloy ng tanso at tin, na may iba't ibang proporsyon ng iba pang mga elemento tulad ng zinc o phosphorus. Mayroon ang bronze ng magandang mekanikal na katangian, tulad ng lakas (200 MPa – 1200 MPa), hardness (60 HB – 250 HB), ductility (3% – 40%), at toughness (25 J – 200 J). Mayroon din ang bronze ng magandang resistensya sa corrosion, lalo na laban sa seawater at acidic solutions. Ginagamit ang bronze para sa espesyal na luminaires na may attractive na kulay.

• Brass: Ito ay isang alloy ng tanso at zinc, na may iba't ibang proporsyon ng iba pang mga elemento tulad ng lead o nickel. Mayroon ang brass ng magandang mekanikal na katangian, tulad ng lakas (200 MPa – 900 MPa), hardness (50 HB – 200 HB), ductility (10% – 50%), at toughness (30 J – 150 J). Mayroon din ang brass ng magandang resistensya sa corrosion, lalo na laban sa seawater at alkaline solutions. Ginagamit ang brass para sa espesyal na luminaires na may attractive na kulay.

• Solder: Ito ay isang alloy ng tin at lead, na may iba't ibang proporsyon ng iba pang mga elemento tulad ng silver o antimony. May mababang melting point (183°C – 232°C) at mataas na wettability ang solder, kung saan maaari itong sumabit sa metal na surface nang madali. Ginagamit ang solder upang pagsamahin ang mga metal component sa pamamagitan ng pag-melt at pag-solidify. Ginagamit ang solder sa dulo ng lamp cap para sa electrical connection.

• Getter material: Ito ay isang materyal na ginagamit upang i-absorb ang mga gas impurities na nabubuo sa loob ng lamp sa panahon ng operasyon, dahil maaari itong bawasan ang performance ng lamp. Ang mga gas impurities ay kasama ang oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, hydrogen, water vapor, at iba pa. Maaaring maging sheet, wire, o surface deposit ang getter material at maaaring i-activate sa pamamagitan ng pag-init o exposure sa ultraviolet light. Ang ilan sa mga getter materials na ginagamit para sa mga lamp ay:

• Barium: Ito ay isang elemento na may mataas na affinity para sa oxygen at nitrogen at maaaring bumuo ng stable compounds dito. Ginagamit ang barium bilang metallic getter material para sa incandescent lamps at fluorescent lamps.

• Tantalum: Ito ay isang elemento na may mataas na affinity para sa oxygen at nitrogen at maaaring bumuo ng stable compounds dito. Ginagamit ang tantalum bilang metallic getter material para sa tungsten halogen lamps at metal halide lamps.

• Titanium: Ito ay isang elemento na may mataas na affinity para sa oxygen at nitrogen at maaaring bumuo ng stable compounds dito. Ginagamit ang titanium bilang metallic getter material para sa sodium vapor lamps at mercury vapor lamps.

• Niobium: Ito ay isang elemento na may mataas na affinity para sa oxygen at nitrogen at maaaring bumuo ng stable compounds dito. Ginagamit ang niobium bilang metallic getter material para sa sodium vapor lamps at mercury vapor lamps.

• Zirconium: Ito ay isang elemento na may mataas na affinity para sa oxygen at nitrogen at maaaring bumuo ng stable compounds dito. Ginagamit ang zirconium bilang metallic getter material para sa sodium vapor lamps at mercury vapor lamps.

• Barium-tantalum-titanium alloy: Ito ay isang alloy ng barium, tantalum, at titanium na may mataas na affinity para sa oxygen at nitrogen at maaaring bumuo ng stable compounds dito. Ginagamit ang alloy na ito bilang metallic getter material para sa sodium vapor lamps at metal halide lamps.

• Red phosphorus: Ito ay isang non-metallic element na may mataas na affinity para sa oxygen at water vapor at maaaring bumuo ng stable compounds dito. Ginagamit ang red phosphorus bilang non-metallic getter material para sa incandescent lamps at fluorescent lamps.

Conclusion

Ang mga materyales ng lampara ay mga substansiya na ginagamit upang gawin ang mga lampara o kanilang mga komponente. Maaari silang ikategorya bilang insulating materials at conducting materials, depende sa kanilang elektrikal na katangian. Ginagamit ang insulating materials upang bumuo ng barrier o enclosure ng lampara habang ginagamit ang conducting materials upang bumuo ng electrical connection at support para sa light source. Ang ilan sa mga karaniwang materyales ng lampara ay glass, ceramics, metal, at getter materials. Bawat isa sa mga materyales na ito ay may iba't ibang katangian at mga tungkulin na nakakaapekto sa performance at hitsura ng lampara. Sa pamamagitan ng pag-unawa sa mga uri at katangian ng mga materyales ng lampara, maaari ang isang tao na pumili ng pinakamahusay na materyal para sa isang tiyak na lampara application o disenyo.

Pahayag: Igalang ang orihinal na dokumento, ang mga magagandang artikulo ay karapat-dapat na ibahagi, kung mayroong labag sa karapatan mangyari lang na makipag-ugnayan upang i-delete.