Zakaj žarnice z žarilno nitko najpogosteje izgorejo v trenutku vklopa

Pogosta situacija: pritisnete na stikalo, kratek utrip in druga žarnica z žarilno nitko vam "dolgoživi". Če se spomnite proizvajalca z neprijazno besedo, naredite zamenjavo. Mnogi so slišali, da mora biti delovni čas vsaj 1000 ur. Zakaj je torej trajalo le nekaj tednov namesto nekaj mesecev?

Na splošno trajanje zaposlitve žarnice z žarilno nitko odvisno od pogojev delovanja svetilk in pomanjkljivosti, ki so značilne za to vrsto svetlobnega vira. Preden se poglobimo v podrobno analizo razlogov, ki vplivajo na delovni čas, opazimo eno zelo pomembno dejstvo: žarnice praviloma izgorijo v trenutku, ko so vklopljene. In za to obstaja razlaga, čeprav ni zelo preprosta in očitna.

"Srce" vseh žarnic z žarilno nitko je volframova tuljava, ki jo svetovalci raje imenujejo "ohišje z žarilno nitko". Telo žarilne nitke je izdelano iz tanke volframove žice, navite v spiralo.

Proizvodna tehnologija je precej zapletena, zahteva visoko natančno opremo in strogo upoštevanje tehnologije. Nadaljnja življenjska doba svetilk je v veliki meri odvisna od kakovosti izdelave spiral. Navsezadnje mora delovati pri temperaturi skoraj 3000 stopinj.

Pri tako visoki temperaturi se začnejo procesi, ki na koncu "uničijo" svetilko. Najprej je to izhlapevanje volframa. Žica postane tanjša in razlika v premeru žice je majhna. Na tej točki se izhlapevanje pospeši in žarnica pregori.

Postopek je precej dolg in pri normalni napetosti lahko svetilka zdrži 1000 ur.Izhlapevanje lahko upočasnimo tako, da bučko napolnimo z inertnim plinom, kot je kripton. V prodaji najdete podobne svetilke v žarnicah v obliki gob.

Drugi proces je povezan s strukturo volframa. Pri proizvodnji žice ima volfram strukturo z majhnimi kristali podolgovate oblike. Ogrevanje na visoke delovne temperature povzroči rast kristalov (grobljenje). Ta proces se imenuje rekristalizacija volframa. V tem primeru se površina medkristalne površine znatno zmanjša (stokrat). Nečistoče, ki so neizogibno prisotne v kovini, se naberejo med kristali in tvorijo izjemno krhko spojino - volframov karbid.

Nazadnje razmislite o tretjem postopku, ki običajno konča življenjsko dobo svetilke. Ne smemo pozabiti, da je odpornost volframa v hladnem stanju opazno (9-12-krat) manjša kot pri delovni temperaturi 3000 stopinj. Zato ob prvem vklopu žarnice v skladu z Ohmovim zakonom tok teče, kar je ustrezno število krat delavca.Ko tok teče skozi žico, se pojavijo elektrodinamične sile. V tem primeru je spirala izpostavljena mehanski napetosti.

In zdaj lahko sledite zaporedju pojavov, ki so usodni za svetilko. Po pritisku na stikalo skozi hladno tuljavo steče tok, za red velikosti večji od delovnega toka. Na tuljavo deluje kratka sunkovita mehanska sila. Kjer se je žica zaradi izhlapevanja stanjšala, pride do povečanih napetosti in spirala se zlomi ob krhkem spoju iz volframovega karbida. Ostalo je lahko razumljivo: na mestu razpoke se volfram segreje do taljenja in svetilka "umre".

Vsi ti procesi se večkrat pospešijo s povečano napajalno napetostjo sijalk, 3% povečanje napetosti pa skrajša življenjsko dobo sijalke za 30%. Če je napetost v stanovanju 10% višja od nazivne vrednosti (220V), bodo žarnice z žarilno nitko trajale le nekaj dni.

Življenjska doba sijalk je zelo odvisna od preklopne frekvence. Na stojnicah proizvajalca se sijalke testirajo pri stabilni napetosti in določeni frekvenci preklopov na uro. Na podlagi rezultatov teh testov je navedena povprečna življenjska doba svetlobnih virov.