白熱灯がスイッチを入れた瞬間に切れることが多いのはなぜですか

よくある状況：スイッチを押すと短く点滅し、別の白熱電球が「長生きする」。不親切な言葉でメーカーを思い出し、交換します。労働時間は少なくとも1000時間であるべきだと多くの人が聞いたことがあります。では、なぜ数か月ではなく数週間しか続かなかったのでしょうか?

一般的に雇用期間は、 白熱灯 は、ランプの動作条件と、このタイプの光源に固有の欠点によって異なります。作業時間に影響を与える理由を詳細に分析する前に、非常に重要な事実が 1 つあることに注意してください。それは、通常、電球は点灯した瞬間に切れてしまいます。そして、これについては説明がありますが、それほど単純かつ明白ではありません。

すべての白熱ランプの「心臓部」はタングステン コイルであり、照明技術者はそれを「白熱ハウジング」と呼ぶことを好みます。フィラメント本体は細いタングステン線を螺旋状に巻いたものです。

生産技術は非常に複雑で、高精度の設備と技術の厳密な遵守が必要です。ランプのさらなる耐用年数は、スパイラルの製造の品質に大きく依存します。結局のところ、それはほぼ3000度の温度で動作しなければなりません。

このような高温では、最終的にランプを「破壊」するプロセスが始まります。まずはタングステンの蒸発です。ワイヤーが細くなり、ワイヤー径の差がほとんどなくなります。この時点で蒸発が加速し、ランプが切れてしまいます。

このプロセスは非常に長く、通常の電圧ではランプは 1000 時間持続しますが、フラスコにクリプトンなどの不活性ガスを充填すると蒸発を遅らせることができます。キノコの形をした電球の同様のランプが販売されています。

2 番目のプロセスはタングステンの構造に関係します。ワイヤの製造において、タングステンは細長い形状の小さな結晶を含む構造をとります。高い動作温度まで加熱すると、結晶成長（粗大化）が発生します。このプロセスはタングステンの再結晶化と呼ばれます。この場合、結晶間表面の面積は大幅に（数百分の１）減少します。金属中に不可避的に存在する不純物は結晶の間に集まり、非常に壊れやすい化合物である炭化タングステンを形成します。

最後に、通常ランプの寿命を終える 3 番目のプロセスについて考えてみましょう。低温状態でのタングステンの抵抗は、動作温度 3000 度の場合よりも著しく (9 ～ 12 倍) 小さいことに注意してください。したがって、最初に電球によって点灯すると、オームの法則に従って、 電流が流れる、ワーカーの対応する回数です。電流がワイヤを流れると、電気力学的な力が発生します。この場合、スパイラルには機械的な張力がかかります。

これで、ランプにとって致命的な一連の現象を追跡できるようになりました。スイッチを押すと、動作電流よりも一桁大きい電流がコールドコイルに流れます。短いジャークのような機械的な力がコイルに加えられます。蒸発によりワイヤが薄くなった部分では、応力が増加し、脆弱なタングステンカーバイドの継ぎ目に沿ってスパイラルが破損します。残りの部分は理解するのが簡単です。亀裂の場所でタングステンが加熱して溶け、ランプが「消滅」します。

これらすべてのプロセスはランプの供給電圧が増加すると何倍にも加速され、電圧が 3% 増加するとランプの寿命は 30% 減少します。アパートの電圧が公称値（220V）より10％高い場合、白熱灯は数日しか持続しません。

ランプの寿命はスイッチング周波数に大きく依存します。メーカーのスタンドでは、ランプは安定した電圧と 1 時間あたりの特定のスイッチング周波数でテストされます。これらのテストの結果に基づいて、光源の平均寿命が示されます。