Zašto žarulje sa žarnom niti najčešće izgaraju u trenutku paljenja

Česta situacija: pritisnete prekidač, kratki bljesak i još jedna žarulja sa žarnom niti "dugo živi". Sjetite se proizvođača ružnom riječi, izvršite zamjenu. Mnogi su čuli da radno vrijeme treba biti najmanje 1000 sati. Pa zašto je trajalo samo nekoliko tjedana umjesto nekoliko mjeseci?

Općenito, rok zaposlenja žarulje sa žarnom niti ovisi o uvjetima rada svjetiljki i nedostacima koji su svojstveni ovoj vrsti izvora svjetlosti. Prije nego što se upustimo u detaljnu analizu razloga koji utječu na radno vrijeme, napominjemo jednu vrlo važnu činjenicu: žarulje izgaraju, u pravilu, u trenutku kada su uključene. I za to postoji objašnjenje, iako ne baš jednostavno i očito.

"Srce" svih žarulja sa žarnom niti je volframova zavojnica, koju tehničari za rasvjetu radije nazivaju "kućište sa žarnom niti". Tijelo žarne niti izrađeno je od tanke volframove žice namotane u spiralu.

Tehnologija proizvodnje je prilično složena, zahtijeva visoko preciznu opremu i strogo pridržavanje tehnologije. Daljnji vijek trajanja svjetiljki uvelike ovisi o kvaliteti izrade spirala. Uostalom, mora raditi na temperaturi od gotovo 3000 stupnjeva.

Na tako visokoj temperaturi počinju procesi koji na kraju "unište" lampu. Prije svega, to je isparavanje volframa. Žica postaje tanja i mala je razlika u promjeru žice. U ovom trenutku isparavanje se ubrzava i lampa pregori.

Proces je prilično dug i pri normalnom naponu lampa može trajati 1000 sati.Isparavanje se može usporiti punjenjem tikvice inertnim plinom kao što je kripton. U prodaji možete pronaći slične svjetiljke u žaruljama u obliku gljive.

Drugi proces vezan je za strukturu volframa. U proizvodnji žice, volfram ima strukturu s malim kristalima izduženog oblika. Zagrijavanje na visoke radne temperature uzrokuje rast kristala (ogrubljenje). Taj se proces naziva rekristalizacija volframa. U ovom slučaju, površina međukristalne površine značajno se smanjuje (stotinama puta). Nečistoće, koje su neizbježno prisutne u metalu, skupljaju se između kristala i tvore izuzetno krhki spoj — volframov karbid.

Na kraju, razmotrite treći proces koji obično završava vijek trajanja lampe. Treba imati na umu da je otpor volframa u hladnom stanju znatno manji (9-12 puta) nego na radnoj temperaturi od 3000 stupnjeva. Stoga, kada se prvi put upali žarulja, u skladu s Ohmovim zakonom, teče struja, što je odgovarajući broj puta radnika.Kada struja teče kroz žicu, javljaju se elektrodinamičke sile. U ovom slučaju, spirala je podvrgnuta mehaničkoj napetosti.

I sada možete pratiti slijed pojava koje su fatalne za svjetiljku. Nakon pritiska na prekidač, kroz hladnu zavojnicu teče struja, reda veličine veća od radne struje. Na zavojnicu se primjenjuje kratka mehanička sila poput trzaja. Tamo gdje je žica postala tanja zbog isparavanja, dolazi do povećanih naprezanja i spirala se lomi duž krhkog spoja volfram karbida. Ostalo je lako razumjeti: na mjestu pukotine volfram se zagrijava do topljenja i lampa "umire".

Svi ovi procesi se višestruko ubrzavaju povećanjem napona napajanja žarulja.Povećanje napona od 3% smanjuje vijek trajanja žarulje za 30%. Ako je napon u stanu 10% veći od nazivne (220V) vrijednosti, tada će žarulje sa žarnom niti trajati samo nekoliko dana.

Životni vijek žarulja uvelike ovisi o frekvenciji uključivanja. Na štandovima proizvođača žarulje se ispituju pri stabilnom naponu i određenoj frekvenciji uključivanja po satu. Na temelju rezultata ovih ispitivanja naznačen je prosječni životni vijek izvora svjetlosti.