ทำไมหลอดไส้ส่วนใหญ่มักจะไหม้ในขณะที่เปิดสวิตช์
สถานการณ์ทั่วไป: คุณกดสวิตช์ ไฟแฟลชสั้นๆ และหลอดไฟอีกดวงหนึ่ง "ทำให้คุณอายุยืน" จดจำผู้ผลิตด้วยคำพูดที่ไม่สุภาพ คุณทำสิ่งทดแทน หลายคนเคยได้ยินว่าเวลาทำงานควรมีอย่างน้อย 1,000 ชั่วโมง เหตุใดจึงใช้เวลาเพียงไม่กี่สัปดาห์แทนที่จะเป็นไม่กี่เดือน
โดยทั่วไปอายุงาน หลอดไส้ ขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานของหลอดไฟและข้อเสียที่มีอยู่ในแหล่งกำเนิดแสงประเภทนี้ ก่อนที่จะเจาะลึกถึงการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับสาเหตุที่ส่งผลกระทบต่อเวลาทำงาน เราได้ทราบข้อเท็จจริงที่สำคัญอย่างหนึ่ง: ตามกฎแล้วหลอดไฟจะไหม้ในขณะที่เปิดอยู่ และสำหรับสิ่งนี้มีคำอธิบายแม้ว่าจะไม่ง่ายและชัดเจนก็ตาม
"หัวใจ" ของหลอดไส้ทั้งหมดคือขดลวดทังสเตน ซึ่งช่างระบบแสงสว่างนิยมเรียกว่า "ตัวเรือนหลอดไส้" ตัวเส้นใยทำจากลวดทังสเตนบาง ๆ พันเป็นเกลียว
เทคโนโลยีการผลิตค่อนข้างซับซ้อน ต้องใช้อุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูงและปฏิบัติตามเทคโนโลยีอย่างเคร่งครัด อายุการใช้งานของหลอดไฟส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับคุณภาพของการผลิตเกลียว ท้ายที่สุดต้องทำงานที่อุณหภูมิเกือบ 3,000 องศา
ที่อุณหภูมิสูงเช่นนี้ กระบวนการจะเริ่ม "ทำลาย" หลอดไฟในที่สุด ประการแรกคือการระเหยของทังสเตน ลวดจะบางลงและมีเส้นผ่านศูนย์กลางของลวดแตกต่างกันเล็กน้อย ณ จุดนี้ การระเหยจะเร่งขึ้นและหลอดไฟจะดับลง
กระบวนการนี้ค่อนข้างยาวและที่แรงดันไฟฟ้าปกติหลอดไฟจะอยู่ได้นาน 1,000 ชั่วโมง การระเหยสามารถชะลอลงได้โดยการเติมก๊าซเฉื่อยเช่นคริปทอนลงในขวด ลดราคา คุณสามารถหาโคมไฟที่คล้ายกันในหลอดไฟรูปเห็ด
กระบวนการที่สองเกี่ยวข้องกับโครงสร้างของทังสเตน ในการผลิตลวด ทังสเตนมีโครงสร้างเป็นผลึกขนาดเล็กที่มีรูปร่างยาว การให้ความร้อนที่อุณหภูมิการทำงานสูงทำให้ผลึกเติบโต (หยาบ) กระบวนการนี้เรียกว่าการตกผลึกของทังสเตน ในกรณีนี้พื้นที่ของพื้นผิวระหว่างผลึกจะลดลงอย่างมาก (หลายร้อยครั้ง) สิ่งเจือปนที่มีอยู่ในโลหะอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ รวมตัวกันระหว่างผลึกและก่อตัวเป็นสารประกอบที่เปราะบางอย่างยิ่ง ซึ่งก็คือทังสเตนคาร์ไบด์
สุดท้าย ให้พิจารณาขั้นตอนที่สามซึ่งโดยปกติแล้วอายุการใช้งานของหลอดไฟจะสิ้นสุดลง ควรจำไว้ว่าความต้านทานของทังสเตนในสภาวะเย็นนั้นน้อยกว่าที่อุณหภูมิการทำงาน 3,000 องศาอย่างเห็นได้ชัด (9-12 เท่า) ดังนั้น เมื่อเปิดใช้งานหลอดไฟเป็นครั้งแรกตามกฎของโอห์ม กระแสซึ่งเป็นจำนวนครั้งที่สอดคล้องกันของผู้ปฏิบัติงานเมื่อกระแสไหลผ่านเส้นลวด จะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้า ในกรณีนี้ เกลียวจะต้องรับแรงดึงทางกล
และตอนนี้คุณสามารถติดตามลำดับของปรากฏการณ์ที่เป็นอันตรายต่อหลอดไฟได้ หลังจากกดสวิตช์ กระแสจะไหลผ่านคอยล์เย็น ซึ่งเป็นลำดับความสำคัญที่มากกว่ากระแสการทำงาน แรงทางกลที่คล้ายกับการกระตุกสั้นๆ ถูกนำไปใช้กับขดลวด เมื่อลวดบางลงเนื่องจากการระเหย จะเกิดความเครียดเพิ่มขึ้นและเกลียวจะแตกตามตะเข็บทังสเตนคาร์ไบด์ที่เปราะบาง ส่วนที่เหลือนั้นง่ายต่อการเข้าใจ: ที่รอยแตก ทังสเตนจะร้อนจนละลายและหลอดไฟ "ตาย"
กระบวนการทั้งหมดนี้ถูกเร่งขึ้นหลายครั้งด้วยแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นของหลอดไฟ แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น 3% จะลดอายุการใช้งานของหลอดไฟลง 30% หากแรงดันไฟฟ้าในอพาร์ทเมนต์สูงกว่าค่าเล็กน้อย (220V) 10% หลอดไส้จะมีอายุการใช้งานเพียงไม่กี่วัน
อายุการใช้งานของหลอดไฟขึ้นอยู่กับความถี่ในการเปลี่ยน ที่แท่นวางของผู้ผลิต หลอดไฟจะได้รับการทดสอบที่แรงดันไฟฟ้าคงที่และความถี่ในการเปลี่ยนที่แน่นอนต่อชั่วโมง จากผลการทดสอบเหล่านี้ อายุการใช้งานเฉลี่ยของแหล่งกำเนิดแสงจะถูกระบุ