Proč žárovky nejčastěji vyhoří v okamžiku zapnutí

Běžná situace: stisknete vypínač, krátce blikne a další žárovka vás „probudí dlouho“. Vzpomeňte si na výrobce nevlídným slovem a uděláte náhradu. Mnozí slyšeli, že pracovní doba by měla být alespoň 1000 hodin. Proč to tedy trvalo jen několik týdnů místo několika měsíců?

Obecně platí, že doba zaměstnání žárovky závisí na provozních podmínkách lamp a nevýhodách spojených s tímto typem světelného zdroje. Než se ponoříme do podrobné analýzy důvodů, které ovlivňují pracovní dobu, všimneme si jedné velmi důležité skutečnosti: žárovky se zpravidla vypálí v okamžiku, kdy jsou zapnuty. A pro to existuje vysvětlení, i když ne příliš jednoduché a zřejmé.

„Srdcem“ všech žárovek je wolframová cívka, kterou osvětlovači raději nazývají „žhavicí pouzdro“. Tělo vlákna je vyrobeno z tenkého wolframového drátu stočeného do spirály.

Technologie výroby je poměrně složitá, vyžaduje vysoce přesné vybavení a přísné dodržování technologie. Další životnost svítilen do značné míry závisí na kvalitě výroby spirálek. Musí totiž fungovat při teplotě téměř 3000 stupňů.

Při takto vysoké teplotě začínají procesy, které nakonec lampu „zničí“. V první řadě je to vypařování wolframu. Drát se ztenčuje a v průměru drátu je malý rozdíl. V tomto okamžiku se odpařování zrychlí a lampa shoří.

Proces je poměrně dlouhý a při normálním napětí lampa vydrží 1000 h. Odpařování lze zpomalit naplněním baňky inertním plynem jako je krypton. V prodeji najdete podobné lampy v žárovkách ve tvaru houby.

Druhý proces souvisí se strukturou wolframu. Při výrobě drátu má wolfram strukturu s malými krystaly podlouhlého tvaru. Zahřívání na vysoké provozní teploty způsobuje růst krystalů (hrubnutí). Tento proces se nazývá rekrystalizace wolframu. V tomto případě je plocha mezikrystalického povrchu výrazně snížena (stokrát). Nečistoty, které jsou nevyhnutelně přítomny v kovu, se shromažďují mezi krystaly a tvoří extrémně křehkou sloučeninu — karbid wolframu.

Nakonec zvažte třetí proces, který obvykle ukončuje životnost lampy. Je třeba si uvědomit, že odpor wolframu ve studeném stavu je znatelně (9-12krát) menší než při provozní teplotě 3000 stupňů. Proto při prvním rozsvícení žárovkou v souladu s Ohmovým zákonem proud teče, což je odpovídající počet opakování pracovníka.Když drátem protéká proud, vznikají elektrodynamické síly. V tomto případě je spirála vystavena mechanickému tahu.

A nyní můžete vysledovat sled jevů, které jsou pro lampu osudné. Po stisknutí spínače protéká studenou cívkou proud, řádově větší než provozní proud. Na cívku působí krátká mechanická síla podobná trhnutí. Tam, kde se drát v důsledku odpařování ztenčil, dochází ke zvýšenému pnutí a spirála se láme podél křehkého švu z karbidu wolframu. Zbytek je snadno pochopitelný: v místě praskliny se wolfram zahřeje až do roztavení a lampa "umře".

Všechny tyto procesy se mnohonásobně urychlí zvýšeným napájecím napětím svítidel, 3% zvýšení napětí snižuje životnost svítidla o 30%. Pokud je napětí v bytě o 10% vyšší než nominální (220V) hodnota, pak žárovky vydrží jen pár dní.

Životnost žárovek hodně závisí na frekvenci spínání. Na stáncích výrobce jsou lampy testovány při stabilním napětí a určité frekvenci spínání za hodinu. Na základě výsledků těchto testů je uvedena průměrná životnost světelných zdrojů.