Warum Glühlampen beim Einschalten am häufigsten durchbrennen
Eine häufige Situation: Sie drücken den Schalter, ein kurzer Blitz und eine weitere Glühbirne „lässt Sie lange leben“. Indem Sie sich mit einem unfreundlichen Wort an den Hersteller erinnern, stellen Sie einen Ersatz her. Viele haben gehört, dass die Arbeitszeit mindestens 1000 Stunden betragen sollte. Warum dauerte es also nur ein paar Wochen statt ein paar Monate?
Generell gilt die Anstellungsdauer Glühlampen hängt von den Betriebsbedingungen der Lampen und den mit dieser Art von Lichtquelle verbundenen Nachteilen ab. Bevor wir auf eine detaillierte Analyse der Gründe eingehen, die sich auf die Arbeitszeit auswirken, stellen wir eine sehr wichtige Tatsache fest: Glühbirnen brennen in der Regel im Moment des Einschaltens durch. Und dafür gibt es eine Erklärung, wenn auch nicht sehr einfach und offensichtlich.
Das „Herzstück“ aller Glühlampen ist die Wolframwendel, die von Lichttechnikern auch gerne als „Glühlampengehäuse“ bezeichnet wird. Der Glühkörper besteht aus dünnem, spiralförmig gewickeltem Wolframdraht.
Die Produktionstechnologie ist recht komplex, erfordert hochpräzise Geräte und eine strikte Einhaltung der Technologie. Die weitere Lebensdauer der Lampen hängt maßgeblich von der Qualität der Spiralproduktion ab. Schließlich muss es bei einer Temperatur von fast 3000 Grad arbeiten.
Bei einer so hohen Temperatur beginnen Prozesse, die schließlich die Lampe „zerstören“. Erstens ist es die Verdampfung von Wolfram. Der Draht wird dünner und es gibt kaum einen Unterschied im Drahtdurchmesser. Zu diesem Zeitpunkt beschleunigt sich die Verdunstung und die Lampe brennt durch.
Der Prozess ist ziemlich langwierig und bei normaler Spannung kann die Lampe 1000 Stunden lang halten. Die Verdunstung kann verlangsamt werden, indem der Kolben mit einem Inertgas wie Krypton gefüllt wird. Im Angebot finden Sie ähnliche Lampen mit pilzförmigen Glühbirnen.
Der zweite Prozess hängt mit der Struktur von Wolfram zusammen. Bei der Herstellung von Draht weist Wolfram eine Struktur mit kleinen Kristallen mit länglicher Form auf. Durch Erhitzen auf hohe Betriebstemperaturen kommt es zu Kristallwachstum (Vergröberung). Dieser Vorgang wird Wolfram-Rekristallisation genannt. In diesem Fall wird die Fläche der interkristallinen Oberfläche deutlich (hundertfach) reduziert. Verunreinigungen, die zwangsläufig im Metall vorhanden sind, sammeln sich zwischen den Kristallen und bilden eine äußerst fragile Verbindung – Wolframkarbid.
Betrachten Sie abschließend den dritten Vorgang, der normalerweise die Lebensdauer der Lampe beendet. Es ist zu beachten, dass der Widerstand von Wolfram im kalten Zustand deutlich (9-12-mal) geringer ist als bei einer Betriebstemperatur von 3000 Grad. Daher gilt beim ersten Einschalten einer Glühbirne gemäß dem Ohmschen Gesetz: Strom fließt, was der entsprechenden Häufigkeit des Arbeiters entspricht.Wenn Strom durch einen Draht fließt, treten elektrodynamische Kräfte auf. Dabei steht die Spirale unter mechanischer Spannung.
Und jetzt können Sie die Abfolge der Phänomene verfolgen, die für die Lampe tödlich sind. Nach Betätigung des Schalters fließt durch die kalte Spule ein Strom, der um eine Größenordnung größer ist als der Betriebsstrom. Auf die Spule wird eine kurze, ruckartige mechanische Kraft ausgeübt. Wo der Draht durch Verdunstung dünner geworden ist, treten erhöhte Spannungen auf und die Spirale bricht entlang der fragilen Wolframcarbid-Naht. Der Rest ist leicht zu verstehen: An der Stelle des Risses erhitzt sich das Wolfram bis zum Schmelzen und die Lampe „stirbt“.
Alle diese Prozesse werden mit einer Erhöhung der Versorgungsspannung der Lampen um ein Vielfaches beschleunigt. Eine Erhöhung der Spannung um 3 % verringert die Lebensdauer der Lampe um 30 %. Wenn die Spannung in der Wohnung 10 % über dem Nennwert (220 V) liegt, halten die Glühlampen nur wenige Tage.
Die Lebensdauer der Lampen hängt stark von der Schaltfrequenz ab. An den Ständen der Hersteller werden die Lampen bei stabiler Spannung und einer bestimmten Schaltfrequenz pro Stunde getestet. Basierend auf den Ergebnissen dieser Tests wird die durchschnittliche Lebensdauer der Lichtquellen angegeben.