Dlaczego żarówki często się przepalają?

Nawet zwykła żarówka zgodnie z założeniami producentów powinna świecić ponad 1000 godzin, a trwałość lamp LED sięga 100 000 godzin. Dlaczego zatem niektóre żarówki trzeba wymieniać nawet kilka razy w roku?

Żarówka to wolframowe włókno zamknięte w szklanej bańce, w której jest próżnia. Włókno jest rezystorem – jeśli płynie przez nie prąd, rozgrzewa się. Gdyby było otoczone powietrzem, spaliłoby się, bo obecny w powietrzu tlen spowodowałby utlenienie włókna w wysokiej temperaturze. Zatem pierwszym powodem przepalania się żarówek jest właśnie obecność tlenu w szklanej bańce wynikająca z niedoskonałości procesu produkcji lub z uszkodzenia żarówki w późniejszym czasie.

Jak działa żarówka?

Włókno wolframowe nigdy nie jest jednakowej grubości na całej długości. W czasie pracy żarówki z włókna uwalniają się atomy – wolfram odparowuje. W miejscach cieńszych następuje to szybciej niż w grubszych, przez co włókno staje się tam jeszcze cieńsze. A im jest cieńsze, tym więcej wydziela się z niego ciepła, przez co jeszcze bardziej zwiększa się prędkość uwalniania atomów, aż w końcu w takim miejscu następuje przerwanie włókna, czyli przepalenie żarówki. Najczęściej dochodzi do tego w momencie włączania światła, gdy chłodne włókno błyskawicznie się rozgrzewa. W miejscach, w których jest cieńsze, temperatura wzrasta szybciej, więc przez chwilę grubsze części włókna są chłodniejsze.

Wolfram, tak jak inne metale, w niższej temperaturze ma mniejszy opór elektryczny. Gdy grubsze fragmenty włókna są jeszcze chłodne, rezystancja (opór) całego włókna jest mniejsza od roboczej, przez co przepływa przez nie zwiększony prąd. To sprawia, że cieńsze fragmenty włókna rozgrzewają się bardziej niż w czasie normalnego działania żarówki (po rozgrzaniu) i dlatego się przepalają. Im mniej dokładnie wykonane włókno wolframowe, tym krótsza żywotność źródła światła.

Od lat 60. ubiegłego wieku bańki żarówek są wypełniane gazem obojętnym (argonem lub jego mieszanką z azotem) spowalniającym proces odparowywania wolframu w wysokiej temperaturze.

Najczęstsze przyczyny przepalania się żarówek

Częstą przyczyną szybkiego przepalania się żarówek jest napięcie zasilające wyższe od znamionowego, do którego są dostosowane. Wystarczy, że przekracza tę wartość o 20 proc., by czas pracy żarówki uległ skróceniu o ponad 80 proc. Obniżając napięcie, można wydłużyć jej trwałość, ale odbędzie się to kosztem skuteczności świetlnej – żarówka będzie świecić słabiej.

Wysoka temperatura jest przyczyną uszkodzeń także nowoczesnego oświetlenia LED. W obudowie lampy diodowej znajdują się delikatne elementy elektroniczne, nieodporne na wysoką temperaturę. Dlatego oprawy, w których używa się oświetlenia ledowego, powinny być skonstruowane tak, by dzięki wentylacji swobodnie było z nich odprowadzane ciepło. Same lampy ledowe będące zamiennikami tradycyjnych żarówek są w tym celu wyposażone w radiatory, jednak nie we wszystkich jednakowo dobrze spełniają swoje zadanie. Renomowani producenci na ogół wystrzegają się wypuszczania na rynek niedoskonałych konstrukcji, więc krótka żywotność to raczej cecha tanich żarówek nieznanych marek.

Powodem uszkodzeń oświetlenia ledowego bywają też usterki instalacji elektrycznej. Niedokładnie wykonane, zabrudzone lub zaśniedziałe połączenia mogą powodować tzw. iskrzenie i gwałtowne skoki napięcia, które są źle znoszone przez elektroniczne przetwornice lamp. By stwierdzić, gdzie tkwi przyczyna ich częstych awarii, najlepiej zlecić sprawdzenie instalacji fachowcowi.