Вакуум, инертный газ и тонкая игра температуры.
Если накалить металлическую проволоку на воздухе — она быстро окислится и рассыплется. Но в лампочке этого не происходит. Почему? Дело не в самой спирали, а в том, что её окружает.
1. Вакуум или инертный газ.
Внутри лампочки нет обычного воздуха. Там либо вакуум, либо инертный газ (чаще всего — аргон или смесь аргона с азотом). Вакуум не даёт кислороду добраться до раскалённой нити — значит, нет окисления, и металл не "горит".
Инертный газ дополнительно замедляет испарение вольфрама, позволяя спирали дольше сохранять форму и не терять массу. В современных лампах накаливания почти всегда используется газовая среда — она эффективнее распределяет тепло и продлевает срок службы.
2. металл на пределе.
Спираль делают из вольфрама — самого тугоплавкого из доступных металлов (плавится при 3422 C).
Он способен светиться при 2500–2700 C, не разрушаясь сразу.
При этом лампа включается не мгновенно:
спираль постепенно разогревается под током — и только потом начинает светиться.
3. Тонкая, но свёрнутая/ Нить — тонкая, чтобы быстро разогреваться. Но она свёрнута в спираль, а то и в двойную, чтобы:
- компактно уместить большую длину проволоки;
- усилить излучение;
- снизить потери тепла.
Со временем вольфрам всё равно испаряется. На стекле появляются тёмные пятна — это осевший металл.
Рано или поздно спираль истончается и перегорает.
Первые лампы почти не перегорали.
В начале XX века лампы накаливания были почти вечными. Некоторые горели десятилетиями — и до сих пор продолжают светиться. Один такой пример — лампа из Ливермора в США, работающая с 1901 года.
Это стало проблемой для бизнеса. В 1924 году крупнейшие производители (включая Philips, Osram и General Electric) тайно объединились в «Фобосский картель» и договорились:
- ограничить срок службы ламп до 1000 часов;
- следить за соблюдением стандарта;
- штрафовать компании за «слишком надёжные» лампы.
Так началась эпоха запланированного устаревания. Посмотреть на столетнюю лампочку можно здесь: https://www.centennialbulb.org/pic-favs.htm Лампу установили в пожарной части еще в 1901 году.
