白熱電球の発光部：フィラメントと用語解説
家電を知りたい
『フィラメント』とは何ですか？
家電製品マニア
白熱電球の発光部のことで、温度放射によって光を放ちます。
家電を知りたい
発光効率を高くするためにはどうすれば良いですか？
家電製品マニア
融点がなるべく高く、電気抵抗値が適切で、可視領域での分光放射率が大きい、線引加工ができる、機械的強度がある必要があります。
フィラメントとは。
家電用語「フィラメント」とは、白熱電球の光を発する部分です。高い温度で放射される光を放ちます。
フィラメントの発光効率を高めるためには、できるだけ高い融点を持つことが望ましいとされています。また、適度な電気抵抗値、可視域で高い分光放射率、線引き加工の可否、機械的強度などの条件も重要です。
フィラメントとは？
フィラメントとは、白熱電球の発光部分です。非常に高い融点を持つタングステンワイヤーで作られ、電気が流れると抵抗を受けて加熱され、光を放ちます。フィラメントの温度は非常に高く、2,000〜3,000度にも達しますが、タングステンの融点は3,410度であるため、溶けることなく光を放ち続けることができます。フィラメントは通常、真空または不活性ガスが封入されたガラスバルブ内に収められています。
フィラメントの特性
フィラメントの特性フィラメントは、通電時に光を発する電球の中心部分です。その特性は、使用される材料によって決まり、大きく分けて3つのタイプがあります。最も一般的なのはタングステンフィラメントで、耐熱性に優れています。より高い光度を得るためには、ハロゲンガスが充填されたハロゲンランプのフィラメントが使用されます。そして、エネルギー効率に優れたLEDランプのフィラメントは、半導体材料でできています。
フィラメントの役割
フィラメントは白熱電球の中で電流が流れる重要な部分です。この細いワイヤーは、電気が流れることで発熱し、その熱によって光を放出します。この光は、電球に塗られた特殊なコーティングによって増幅・制御され、私たちが目にしている明かりとなります。フィラメントは、白熱電球の最も重要な光源であり、その寿命は電球全体の寿命を左右します。
フィラメントの材料
-フィラメントの材料-
フィラメントの材料は、その発光効率と寿命に大きな影響を与えます。初期の白熱電球では、炭素がフィラメントとして使用されていました。しかし、炭素は発光効率が低く、寿命も短いため、より優れた材料が開発されました。
現代のフィラメントでは、主にタングステンが使用されています。タングステンは耐熱性に優れ、高い発光効率を実現できます。さらに、タングステンはドープと呼ばれる不純物を加えることで、さらに発光効率と寿命を向上させることができます。
フィラメントの製造工程
-フィラメントの製造工程-
フィラメントは、白熱電球の発光部を構成する極めて細い線状の провод体です。その製造工程は、主に以下の手順で行われます。
まず、タンタルやタングステンなどの耐熱性の高い金属粉末が、加熱圧延機で極薄の板状に加工されます。次に、この板はダイ引き機によってさらに細く引き延ばされ、最終的にフィラメントの太さにまでなります。この工程では、グライディングと呼ばれる特殊な技術が用いられ、フィラメントに均一な厚みと強度が与えられます。
その後、フィラメントは焼結炉で高温処理を受けます。この工程で金属粉末が結合し、フィラメントの強度と耐熱性が向上します。最後に、フィラメントはコイル巻き機で球形や螺旋状に成形され、これが白熱電球の発光部となるのです。
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