เกี่ยวกับขดลวดไส้หลอด

ไส้หลอดใช้ทังสเตนซึ่งมีจุดหลอมเหลวสูงที่สุดในบรรดาโลหะ เพื่อลดการสูญเสียความร้อนเนื่องจากก๊าซฮาโลเจนแบบปิด จึงใช้ไส้หลอดขดแทนเส้นตรง เนื่องจากไส้หลอดอยู่ในกระเปาะที่เต็มไปด้วยก๊าซเฉื่อย จึงถูกปกคลุมด้วยก๊าซเฉื่อยและเกิดการสูญเสียความร้อน (อุณหภูมิลดลงในไส้หลอด) การสูญเสียความร้อนส่งผลต่อความยาวของไส้หลอด ดังนั้นให้ขดและปรับความยาวเพื่อลดการสูญเสียความร้อน ไส้หลอดแบบตรงจะโค้งงอเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนเมื่อเปิดใช้ แต่ด้วยการทำให้เป็นขดลวด มันจะยืดหยุ่นได้แม้ว่าจะขยายตัวเมื่อเปิด ดังนั้นมันจะกลับคืนสู่รูปร่างของขดลวดหลังจากปิดและสามารถคงรูปร่างไว้ได้
นอกจากนี้ เมื่อไส้หลอดถูกขด จะเกิดโพรงขึ้นภายในขดลวด และแสงที่ปล่อยออกมาจากช่องว่างระหว่างขดลวดจะใกล้เคียงกับการแผ่รังสีของวัตถุดำ
ลักษณะการแผ่รังสี (การแผ่รังสีสเปกตรัม) ของทังสเตนค่อนข้างสูงในบริเวณแสงที่มองเห็นได้ และการแผ่รังสีมีแนวโน้มที่จะค่อยๆ ลดลงเมื่อความยาวคลื่นเพิ่มขึ้น ดังนั้นที่อุณหภูมิเดียวกัน ประสิทธิภาพการส่องสว่างจึงสูงกว่าตัวกล้องสีดำอย่างมาก นี่เป็นหนึ่งในเหตุผลที่ทำให้ทังสเตนเหมาะเป็นวัสดุเส้นใยสำหรับให้แสงสว่าง แม้จะอยู่ในอุณหภูมิเดียวกัน ไส้หลอดคาร์บอนก็ใกล้เคียงกับสีดำ ดังนั้นประสิทธิภาพการส่องสว่างจึงต่ำกว่ามาก
ความต้านทานไฟฟ้าของทังสเตนมีขนาดค่อนข้างใหญ่

ในระหว่างการเปิดหลอดไฟ อุณหภูมิของฟิลาเมนต์ (2500～3200K) จะแสดงค่าความต้านทานที่สูงเมื่อเปรียบเทียบกับอุณหภูมิปกติ ซึ่งจะเหลือเพียง 1/10 ของค่าความต้านทาน นั่นคือ ในระหว่างเวลาหลอดไฟเปิด จะมีสถานการณ์กระแสรัชขนาดใหญ่ไหลผ่านในระยะเวลาสั้นๆ
กระแสรัชนี้จะทำให้อุณหภูมิของฟิลาเมนต์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และสามารถเปิดหลอดไฟให้สว่างขึ้นในระยะเวลาสั้นๆ อย่างไรก็ตาม กระแสรัชนี้มีผลต่ออายุการใช้งานของหลอดไฟ ในกรณีที่เปิดเครื่องทำความร้อน ควรเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟให้เพิ่มขึ้นโดยทันทีที่เปิดเครื่อง

เกี่ยวกับวิธีการผลิตไส้หลอดแบบขดเดี่ยว

ลวดทังสเตนขดเป็นวงรอบแมนเดรล ในกรณีส่วนใหญ่ หลังจากพันรอบแมนเดรลแล้ว มันจะดีดตัวกลับและสามารถถอดแมนเดรลออกได้
ถ้าเส้นผ่านศูนย์กลางลวดทังสเตนคือ d และเส้นผ่านศูนย์กลางขดลวดคือ MD ดังนั้น MD/d≒3 จะเหมาะสม เมื่อ MD/d<2 จะเสียรูปได้ง่ายจากการขยายตัวทางความร้อน และเมื่อ MD/d>8 ความแข็งแรงจะอ่อนลง นอกจากนี้ หากระยะห่างของขดลวดเป็น P แสดงว่า P/d≒1.5 เหมาะสม ที่ P/d < 1.2 มีอันตรายจากการลัดวงจรระหว่างระดับเสียง ถ้า P/d > 1.8 การสูญเสียความร้อนจะมาก และเสียเปรียบในแง่ของประสิทธิภาพการส่องสว่าง
เพื่อความมั่นคงของมิติ หากใช้การอบชุบความร้อนขณะติดอยู่กับแมนเดรล แกนลวดจะไม่สามารถดึงออกมาได้ ในกรณีนี้ แกนลวดจะถูกละลายด้วยกรดและนำออก อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ต้องใช้อุปกรณ์และค่าใช้จ่ายในการกำจัดก๊าซและสารละลายที่เกิดขึ้นระหว่างการละลาย
หากเส้นใยขดลวดที่ทำด้วยวิธีนี้มีการออกแบบที่แข็งแรง ก็สามารถทำเป็นโคมไฟได้ แต่ในหลายกรณี หลังจากทำไส้หลอดแล้วจะทำให้เสียรูป เว้นแต่การบิดเบี้ยวจะถูกกำจัดออกด้วยการอบชุบด้วยความร้อน นอกจากนี้ ขดลวดที่มีความแข็งแรงอ่อนกว่าจะถูกรวมเข้ากับหลอดไฟหลังจากผ่านกระบวนการทำให้เป็นผลึกซ้ำขั้นที่สอง

เกี่ยวกับวิธีการผลิตไส้หลอดแบบขดลวดคู่

วิธีการทั่วไปในการผลิตเส้นใยขดลวดคู่คือการพันลวดทังสเตนรอบลวดแกนโมลิบดีนัมที่ระยะพิทช์ที่กำหนดสำหรับขดลวดปฐมภูมิ หลังจากนั้น การบำบัดความร้อนจะดำเนินการหนึ่งครั้ง (ในเตาบรรยากาศไฮโดรเจนที่อุณหภูมิ 1,000°C ถึง 1600°C) วิธีนี้จะป้องกันไม่ให้สปริงกลับแม้ว่าคุณจะตัดม้วนต่อเนื่องให้สั้นลงก็ตาม
จากนั้นทำการม้วนที่สอง หลังจากพันรอบแกนแกนในระยะห่างที่กำหนดแล้ว ให้ดึงออก
ถัดไป หลังจากสร้างปลายให้เป็นรูปร่างตามอำเภอใจแล้ว จะมีการอบชุบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ 1600°C ถึง 1900°C (การให้ความร้อนในเตาบรรยากาศไฮโดรเจน การให้ความร้อนด้วยไฟฟ้ากระแสตรง ฯลฯ) หลังจากนั้น ลวดแกนโมลิบดีนัมจะถูกละลายและกำจัดออกด้วยกรดผสม (น้ำ 2 ส่วน: กรดไนตริก 2 ส่วน: กรดซัลฟิวริก 1 ส่วน) เพื่อผลิตเส้นใยขดลวดคู่
ในวิธีนี้ มีการสร้าง NOx จำนวนมาก สารละลายกรดตกค้าง เกลือโมลิบดีนัม ฯลฯ ในการกำจัดแกนลวดโมลิบดีนัม ดังนั้นอุปกรณ์กำจัดและล้างพิษจึงมีค่าใช้จ่ายสูง นอกจากนี้ เนื่องจากมีการใช้โมลิบดีนัมสำหรับลวดแกนปฐมภูมิ การอบชุบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิสูงเกินไปจะทำให้โมลิบดีนัมแทรกซึมเข้าไปในทังสเตนและส่งผลเสียต่อหลอดฮาโลเจน
ดังนั้นการรักษาความร้อนสูงสุดคือประมาณ 1900°C และการตกผลึกซ้ำของทังสเตนจึงไม่สามารถทำได้อย่างสมบูรณ์ หากปล่อยไว้เช่นนี้ การตกผลึกซ้ำจะเกิดขึ้นทันทีที่เปิดหลอดไฟ และไส้หลอดอาจเสียรูป
เป็นวิธีการผลิตขดลวดคู่ที่ไม่มีข้อเสียของการตกผลึกทุติยภูมิของทังสเตนที่ไม่เพียงพอ ขดลวดปฐมภูมิ (ที่ถอดแกนลวดออก) จะมีรูปร่างเป็นขดลวดคู่ด้วยวิธีบางอย่างและผ่านการอบด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ 2200°C มีวิธีทำไส้หลอดแบบขดสองเส้น
ในฐานะที่เป็นวิธีการสร้างรูปทรงขดลวดสองชั้นนี้ แท่งทังสเตนที่บางกว่าลวดแกนหลักเล็กน้อยจะถูกสร้างเป็นรูปทรงแผลทุติยภูมิ . เป็นวิธีการชุบแข็งด้วยกรรมวิธีทางความร้อน หลังจากการอบชุบด้วยความร้อน แกนแกนขดของทังสเตนจะถูกดึงออกมาและนำกลับมาใช้ใหม่
อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่สามารถใช้งานได้หลากหลาย และเป็นการยากที่จะใช้เครื่องจักรเป็นวิธีการผลิตจำนวนมาก และมีคอยล์คู่ที่ทำได้ยาก