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텅스텐 백열전구의 필라멘트 단선에 대한 가속수명시험
An Accelerated Life Test for Burnout of Tungsten Filament of Incandescent Lamp 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. A. A, v.29 no.7 = no.238, 2005년, pp.921 - 929  

김진우 (대우일렉트로닉스(주) 품질신뢰성 연구소) ,  신재철 (대우일렉트로닉스(주) 품질신뢰성 연구소) ,  김명수 (수원대학교 산업정보공학과) ,  이재국 (대우일렉트로닉스(주) 품질신뢰성 연구소)

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This paper presents an accelerated life test for burnout of tungsten filament of incandescent lamp. From failure analyses of field samples, it is shown that their root causes are local heating or hot spots in the filament caused by tungsten evaporation and wire sag. Finite element analysis is perfor...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문에서는 가전제품용 백열전구의 국부온도상숭 및 처짐 변형에 의한 필라멘트 용융 단선을 재현하기 위한 가속수명시험을 다루고 있다. 전구의 실제 사용조건을 반영하여 전압, 진동 및온도를 동시에 고려한 가속수명시험을 설계하고 실시하였으며 , 와이블분포와 일반화된 대수선 형모형을 가정하고 데이터를 분석하여 와이블 형상모수와 수명-스트레스 관계식을 추정하였다.
  • 본 논문은 냉장고와 같은 가전제품에 사용되는 백열전구의 가속수명시험에 관한 것이다. 백열전구는 진공 또는 가스가 주입된 전구 속의 텅스텐필라멘트에 전류가 흐르면서 빛을 발생시킨다.
  • 환경조건을 제대로 반영하지 못하는 문제점이 있다. 연구에서는 필드에서 고장 난 백열전구의 고장분석을 통하여 확인된 주 고장 메커니즘인 필라멘트 용융 단선(burnout) 현상에 영향을 미칠 수 있는 실 사용조건의 전압, 진동, 온도 등의 인자를 동시에 고려하여 가속수명시험을 설계하고, 시험을 통하여 측정된 고장 데이터를 분석하여 백열전구의 수명을 예측할 수 있는 새로운 수명-스트레스 관계식을 제시하고자 한다. 2절에서는 백열전구의 고장 메커니즘과 필드 고장분석 및 필라멘트 결함 유무를 확인하기 위한 유한요소분석 결과를 제시한다.

가설 설정

  • 한편, 온도가 백열전구 수명 에 미 치 는 가속시험 모형 은 알려진 것이 없지 만 온도가 증가하면 Langmuir sheath를 통한 텅스텐 증발률의 저 하로 수명 증가를 가져온다는 사실이 알려져 있으므로 온도 역시 역승모형을 따른다고 가정하였다. 따라서 본 연구에서는 백열전구의 수명분포를 와이 블로 가정 하고, 와이블 척도모수(R)와 전압(V), 진동(U), 온도(T)사이의 관계식을 아래의 식 (1)과 같은 일반화된 대수선형모델(generalized log-linear model) 로가정하였다.
  • 연구되어 있지 않다. 일반적으로 백열전구의 수명은 전입■에 대하여 역승모형(inverse power law) 을 따른다고 알려져 있고, 아레니우스 모형을 제외한 대부분의 경험 적 모형(empirical model)이 역승관계를 가정하고 있는 점을 고려하여 진동도 역승모형을 따른다고 가정하였다. 한편, 온도가 백열전구 수명 에 미 치 는 가속시험 모형 은 알려진 것이 없지 만 온도가 증가하면 Langmuir sheath를 통한 텅스텐 증발률의 저 하로 수명 증가를 가져온다는 사실이 알려져 있으므로 온도 역시 역승모형을 따른다고 가정하였다.
  • 일반적으로 백열전구의 수명은 전입■에 대하여 역승모형(inverse power law) 을 따른다고 알려져 있고, 아레니우스 모형을 제외한 대부분의 경험 적 모형(empirical model)이 역승관계를 가정하고 있는 점을 고려하여 진동도 역승모형을 따른다고 가정하였다. 한편, 온도가 백열전구 수명 에 미 치 는 가속시험 모형 은 알려진 것이 없지 만 온도가 증가하면 Langmuir sheath를 통한 텅스텐 증발률의 저 하로 수명 증가를 가져온다는 사실이 알려져 있으므로 온도 역시 역승모형을 따른다고 가정하였다. 따라서 본 연구에서는 백열전구의 수명분포를 와이 블로 가정 하고, 와이블 척도모수(R)와 전압(V), 진동(U), 온도(T)사이의 관계식을 아래의 식 (1)과 같은 일반화된 대수선형모델(generalized log-linear model) 로가정하였다.
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참고문헌 (13)

  1. Evans, J. W. and Evans, J. Y., 1997, Microsystem technologies, Springer Verlag, pp. 145-154 

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  9. Walter, J. L. et al., 1992, 'Effects of Vibration on the Grain Morphology of Some Tungsten Incandescent Lamp Filaments,' Metallurgical Transactions A, 23A, August, pp. 2259-2262 

  10. Welsch, G. et. aI., 1979, 'Recovery and Recrystallization of Doped Tungsten,' Strength of Metals and Alloys, Proceedings of the 5th International Conference, pp. 1693-1698 

  11. Briant, C. L. and Walter, J. L., 1989, 'Potassium Bubble Formation and Void Growth in Tungsten Rod and Wire,' High Temperature-High Pressures, 21, pp. 553-568 

  12. Briant, C. L., 1993, 'Potassium Bubbles in Tungsten Wire,' Metallurgical Transactions A, 24A, pp. 1073-1084 

  13. Pugh, J. W. and Lasch, W. A., 1972, 'Characterization of Potassium Bubbles in Tungsten Mill Products,' 120th TMS Annual Meeting on Recent Advances in Tungsten and tungsten alloys philosophical magazine A, Nov, 64(5), pp. 195-201 

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