En su casa, si tiene un tamaño decente y muchas habitaciones, la mayor parte de la electricidad se gasta en iluminación. Si en los pasillos y estancias auxiliares se pueden instalar sensores de movimiento y otros automatismos para apagar la luz en ausencia de personas, entonces en los salones la luz suele estar todo el tiempo encendida y nadie le hace caso.
Por lo tanto, para ahorrar energía y fondos propios, vale la pena prestar atención a bombillos economicos.
No será superfluo poder comprender la variedad de lámparas eléctricas.

Común lámparas incandescentes
La eficiencia de tales lámparas no supera el 30%. Como referencia: la eficiencia de la lámpara es el porcentaje de energía consumida que se convierte en luz.


El resto de la energía se convierte en energía térmica. Si la eficiencia es baja, la lámpara calentará principalmente, no brillará.
El consumo de energía suele ser de hasta 100 W con una tensión de alimentación de 220 V. La vida útil de las lámparas incandescentes no supera las 6000 horas en promedio. La lámpara emite una luz cálida amarillenta con parámetros de temperatura de color de 2200 a 2800 K. Aunque estas lámparas son baratas, pierden mucho en términos de economía.
El desgaste principal ocurre cuando el filamento se calienta cuando se enciende y se enfría bruscamente cuando se apaga la lámpara. Por lo tanto, la lámpara durará más, cuanto menos encienda y apague la lámpara.

Lámparas incandescentes halógenas


Eficiencia no superior al 20%, consumo de energía de 5 a 500 W a la tensión de alimentación de lámparas de un solo extremo 12 V y 220 V y lámparas de dos extremos 220 V. Con un voltaje de alimentación de 12 V, se requiere un convertidor de voltaje para conexión. La vida útil es comparable a la de las lámparas incandescentes convencionales. La lámpara emite una luz neutra brillante con una temperatura de color de 3000 K.
Tales lámparas son incluso menos económicas que las lámparas incandescentes convencionales.
Debido al hecho de que el matraz se calienta a 500 grados, se vuelve hipersensible a la contaminación y, cuando se enciende, puede explotar incluso con las huellas dactilares.
La lámpara halógena debe atornillarse con un paño y la película protectora debe retirarse después de atornillarla. Para lámparas halógenas Las sobretensiones en la red son muy peligrosas; esta es una de las principales razones de su agotamiento. Los proyectores en techos de varios niveles suelen utilizar lámparas halógenas de un solo casquillo de 12 V con reflector.
Las lámparas halógenas, a diferencia de sus contrapartes fluorescentes, son más adecuadas para habitaciones donde la luz se enciende y apaga constantemente (cocina, pasillo, etc.). Aunque su eficiencia es menor, pero en este modo, las lámparas halógenas funcionan por mucho más tiempo.
Lámparas fluorescentes


Su eficiencia es del 60% o más. Estas lámparas son 4-5 veces más económicas que las lámparas incandescentes convencionales. Cabe destacar que una lámpara fluorescente compacta de 12W corresponde a una lámpara incandescente de 60W. Su tensión de alimentación es de 220 V y las lámparas se fabrican a partir de una potencia de 5 vatios. La vida útil alcanza las 20.000 horas.
La temperatura de color se indica en el cuerpo de la lámpara o en el embalaje: 2700 K - blanco luz calida, 4200 K - luz brillante blanca neutra, 6400 K - luz blanca fría (luz diurna).
Estas lámparas son relativamente caras, pero al mismo tiempo muy económicas con un alto rendimiento lumínico y un balasto integrado. Los tubos son bastante frágiles, por lo que a la hora de enroscar la lámpara hay que sujetarla por la pieza de plástico.
Una característica de estas lámparas es que su vida útil depende de la cantidad de ciclos de encendido y apagado: cada vez que enciende la lámpara, su vida útil se reduce. No es deseable usar tales lámparas en lugares de "paso" en el hogar: un pasillo, un baño, un inodoro, etc.
Lámpara led


La eficiencia es cercana al 100% y el ahorro de energía, en comparación con las lámparas incandescentes, alcanza el 90%. Las lámparas están disponibles con una tensión de alimentación de 220 V y 12 V. Estas últimas, al igual que las halógenas, se utilizan para focos pero a la vez son mucho más económicos y seguros.


La potencia de las lámparas LED varía de 0,7 a 12 W, mientras que una lámpara de 12 W corresponde en su salida de luz a una lámpara incandescente de 100 vatios. La vida útil de las lámparas LED es asombrosa: desde 25,000 horas y casi hasta el infinito. Los ajustes de temperatura de color son los mismos que Lámparas fluorescentes. Los tonos de color pueden cambiar con el tiempo.


Las lámparas LED son ciertamente caras, pero son extremadamente eficientes. Al comprar varias lámparas, es recomendable elegirlas del mismo lote del mismo fabricante; entonces se garantiza que coincidirán en color.
Dado que las lámparas prácticamente no se calientan durante su funcionamiento, son absolutamente seguras.


Las lámparas LED son "de larga duración": su vida útil puede alcanzar los 10 años. Las lámparas de este tipo también son seguras: su funcionamiento no requiere alta potencia y no contienen componentes tóxicos.
Término "Lámparas ahorradoras de energía" en la vida cotidiana, firmemente pegado a las lámparas fluorescentes de pequeño tamaño con balasto electrónico, aunque los tubos fluorescentes convencionales y Luces led también son básicamente energéticamente eficientes.


Ahora algunos contras de la iluminación de bajo consumo.
Los resultados de la investigación mostraron que, a diferencia de las lámparas incandescentes convencionales, las lámparas de bajo consumo de cualquier potencia son una fuente de radiación de radiofrecuencia electromagnética. Las normas máximas permitidas se violan dentro de un radio de aproximadamente 15 cm desde la base de la lámpara.
Esto significa que incluir lampara ahorradora de energia en algún lugar debajo del techo, no corremos el riesgo de entrar en la zona de su alta radiación electromagnética. Pero para las luces de noche, la mesa, los accesorios de iluminación de la mesita de noche, en las inmediaciones de las cuales una persona pasa mucho tiempo, tal ahorro de energía crea otro factor de riesgo para la salud.
Las lámparas fluorescentes no están diseñadas para encenderse y apagarse con frecuencia. Es por eso que históricamente se utilizaron en lugares públicos, donde ardían casi constantemente: su predecesor, de hecho, son las llamadas "lámparas luz».
Cuando se encienden, las lámparas fluorescentes introducen una interferencia significativa de alta frecuencia en la red de suministro de energía. Y esto “contamina” aún más desde el punto de vista de la ecología electromagnética nuestros hogares, ya atiborrados de tecnología.
Debe recordarse que las lámparas fluorescentes de pequeño tamaño que ahorran energía, cuando se usan interruptores con luces indicadoras, parpadearán constantemente. Tal fenómeno se puede observar incluso con un interruptor convencional, si está conectado al cable neutro y la fase está constantemente presente en la lámpara.
También fluorescente y Lámpara led no se puede encender a través de un atenuador (regulador de tiristores), distorsiona mucho la forma de la corriente y las lámparas se queman.
Otro peligro de las lámparas fluorescentes es el contenido de mercurio.
En una sola bombilla, no es tan grande como para envenenar a nadie. Pero no se puede simplemente tirar a la basura, que es lo que advierte al consumidor el icono correspondiente en el envase. Los servicios especiales deben llevar sus lámparas usadas. Sin embargo, en la práctica esto no funciona en todas las regiones del país.
La iluminación alternativa de ahorro de energía está entrando en nuestra realidad cotidiana, por lo que aún se estudiará el impacto real de todos los factores de cualquier tipo de iluminación en una persona.
Por lo tanto, el mejor criterio para evaluar la iluminación seguirá siendo "me gusta-no me gusta" y "cómodo-no cómodo".
Aparentemente, ninguna electrónica complicada puede brindar algunas de las cualidades positivas de la habitual "bombilla de luz de Ilich", aunque siempre tenemos una opción.

La bombilla incandescente es un elemento muy importante en la vida humana. Con él, millones de personas pueden hacer negocios sin importar la hora del día. Al mismo tiempo, el dispositivo tiene una ejecución muy simple: la luz es emitida por un filamento especial dentro de un recipiente de vidrio, del cual se evacua el aire y, en algunos casos, se reemplaza por un gas especial. El filamento está hecho de un conductor con un alto punto de fusión, lo que permite calentarlo con una corriente hasta un brillo visible.

lampara incandescente propósito general(230 V, 60 W, 720 lm, base E27, altura total aprox. 110 mm

Cómo funciona una bombilla incandescente

El método de funcionamiento de este dispositivo es tan simple como la ejecución. Bajo la influencia de la electricidad que pasa a través de un conductor refractario, este último se calienta a alta temperatura. La temperatura de calentamiento está determinada por el voltaje aplicado a la bombilla. Siguiendo la ley de Planck, un conductor calentado genera radiación electromagnética. Según la fórmula, cuando cambia la temperatura, también cambia la radiación máxima. Cuanto mayor es el calor, más corta es la longitud de onda de la luz emitida. En otras palabras, el color del brillo depende de la temperatura del conductor del filamento en la bombilla. La longitud de onda del espectro visible se alcanza en varios miles de grados Kelvin. Por cierto, la temperatura del Sol es de unos 5000 Kelvin. lámpara con tal temperatura del color brillará con luz neutra diurna. Con una disminución en el calentamiento del conductor, la radiación se volverá amarilla y luego roja.

En una bombilla, solo una fracción de la energía se convierte en luz visible, el resto se convierte en calor. Además, solo una parte de la radiación de luz es visible para una persona, el resto de la radiación es infrarroja. Por lo tanto, existe la necesidad de aumentar la temperatura del conductor radiante para que haya más luz visible y menos radiación infrarroja (en otras palabras, un aumento en la eficiencia). Pero la temperatura máxima del conductor incandescente está limitada por las características del conductor, que no permite calentarlo hasta 5770 Kelvin. Un conductor hecho de cualquier sustancia se derretirá, deformará o dejará de conducir corriente. Actualmente, las bombillas están equipadas con filamentos de tungsteno que pueden soportar 3410 grados centígrados.
Una de las principales propiedades de una lámpara incandescente es la temperatura de brillo. La mayoría de las veces, está entre 2200 y 3000 Kelvin, lo que permite que solo se emita luz amarilla y no luz diurna blanca.
Cabe señalar que en el aire, el conductor de tungsteno a esta temperatura se convertirá inmediatamente en óxido, para evitarlo, se debe evitar el contacto con el oxígeno. Para hacer esto, se bombea aire fuera de la bombilla, que es suficiente para crear lámparas de 25 vatios. Las bombillas más potentes contienen un gas inerte presurizado en su interior, lo que permite que el tungsteno dure más. Esta tecnología le permite aumentar ligeramente la temperatura del brillo de la lámpara y acercarse a la luz del día.

Dispositivo de bombilla incandescente

Las bombillas varían ligeramente en diseño, pero los componentes principales incluyen un filamento de un conductor radiante, un recipiente de vidrio y terminales. Las lámparas para fines especiales no pueden tener base, puede haber otros soportes del conductor radiante, una bombilla más. Algunas lámparas incandescentes también tienen un fusible de ferroníquel ubicado en el espacio de uno de los terminales. El fusible se encuentra principalmente en la pierna. Gracias a él, la bombilla no se destruye cuando se rompe el conductor radiante. Cuando el filamento de la lámpara se rompe, aparece un arco eléctrico que funde los restos del conductor. La sustancia fundida del conductor, al caer sobre el matraz de vidrio, puede destruirlo y provocar un incendio. El fusible es destruido por la alta corriente del arco eléctrico y detiene la fusión del filamento. Pero no instalaron tales fusibles debido a su baja eficiencia.

El diseño de la lámpara incandescente: 1 - bombilla; 2 - la cavidad del matraz (vacío o lleno de gas); 3 - cuerpo resplandeciente; 4, 5 - electrodos (entradas de corriente); 6 - ganchos-soportes del cuerpo de calor; 7 - pata de la lámpara; 8 - enlace externo del cable de corriente, fusible; 9 - caja base; 10 - aislante base (vidrio); 11 - contacto de la parte inferior de la base.

Matraz

El bulbo de vidrio de una lámpara incandescente protege al conductor radiante de la oxidación y la destrucción. El tamaño del bulbo depende de la tasa de deposición del material conductor.

Medio gaseoso

Las primeras bombillas se produjeron con un termo, en nuestro tiempo solo se fabrican de esta manera los dispositivos de bajo consumo. Se producen lámparas más potentes llenas de un gas inerte. La radiación de calor por un conductor incandescente depende del valor de la masa molar del gas. La mayoría de las veces, los matraces contienen una mezcla de argón y nitrógeno, pero también puede ser solo argón, así como criptón e incluso xenón.

Masas molares de gases:

• N2 - 28,0134 g/mol;
• Ar: 39,948 g/mol;
• Kr - 83,798 g/mol;
• Xe - 131,293 g/mol;

Por separado, vale la pena considerar las lámparas halógenas. Los halógenos se bombean a sus recipientes. El material conductor del filamento se evapora y reacciona con los halógenos. Los compuestos resultantes se descomponen nuevamente a altas temperaturas y la sustancia regresa al conductor radiante. Esta propiedad le permite aumentar la temperatura del conductor, como resultado de lo cual aumenta la eficiencia y la duración de la lámpara. Además, el uso de halógenos permite reducir el tamaño del matraz. De las desventajas, vale la pena señalar la pequeña resistencia del conductor del filamento al principio.

Filamento

Las formas del conductor radiante son diferentes, dependiendo de las especificaciones de la bombilla. La mayoría de las veces, las bombillas usan un filamento redondo, pero a veces también se puede encontrar un conductor de cinta.
Las primeras bombillas se produjeron incluso con carbón calentado hasta 3559 grados centígrados. Las bombillas modernas están equipadas con un conductor de tungsteno, a veces con un conductor de osmio-tungsteno. El tipo de espiral no es accidental: reduce significativamente las dimensiones del conductor del filamento. Hay biespirales y triespirales obtenidos por el método de torsión repetida. Estos tipos de conductores de filamento permiten aumentar la eficiencia al reducir la radiación de calor.

Propiedades de las bombillas incandescentes

Las bombillas se fabrican para diversos fines y lugares de instalación, lo que explica la diferencia de voltaje del circuito. La magnitud de la corriente se calcula según la conocida ley de Ohm (tensión dividida por resistencia), y la potencia mediante una sencilla fórmula: multiplicar la tensión por la corriente o dividir la tensión al cuadrado por la resistencia. Para hacer una bombilla incandescente de la potencia requerida, se selecciona un cable con la resistencia necesaria. Por lo general, se utiliza un conductor con un espesor de 40 a 50 micras.
Al arrancar, es decir, al encender la bombilla de la red, se produce un pico de corriente (un orden de magnitud superior al nominal). Esto se debe a la baja temperatura del filamento. Después de todo, a temperatura ambiente, el conductor tiene poca resistencia. La corriente se reduce a la nominal solo cuando el filamento se calienta debido a un aumento en la resistencia del conductor. En cuanto a las primeras lámparas de carbón, era al revés: una bombilla fría tenía más resistencia que una caliente.

pedestal

La base de la lámpara incandescente tiene una forma y tamaño estandarizados. Gracias a esto, es posible reemplazar una bombilla en una lámpara de araña u otro dispositivo sin problemas. Los más populares son los portalámparas roscados marcados como E14, E27, E40. Los números después de la letra "E" indican el diámetro exterior de la base. También existen bases para bombillas sin rosca, sujetas en el cartucho por fricción u otros dispositivos. Las bombillas con casquillo E14 se requieren con mayor frecuencia cuando se reemplazan las viejas en candelabros o lámparas de pie. La base E27 se usa en todas partes: en cartuchos, candelabros, dispositivos especiales.
Tenga en cuenta que en Estados Unidos el voltaje del circuito es de 110 voltios, por lo que usan zócalos diferentes a los europeos. En las tiendas americanas hay bombillas con casquillos E12, E17, E26 y E39. Esto se hizo para no confundir accidentalmente una bombilla europea de 220 voltios con una americana de 110 voltios.

Eficiencia

La energía suministrada a una bombilla incandescente se gasta no solo en la producción de un espectro de luz visible. Parte de la energía se gasta en la emisión de luz, otra parte se convierte en calor, pero la mayor parte se gasta en luz infrarroja, que es inaccesible al ojo humano. A una temperatura del conductor incandescente de 3350 Kelvin, la eficiencia de la bombilla es solo del 15%. Y una lámpara estándar de 60 vatios con una temperatura de brillo de 2700 Kelvin tiene una eficiencia de alrededor del 5%.
Naturalmente, la eficiencia de una bombilla depende directamente del grado de calentamiento del conductor radiante, pero con un calentamiento más fuerte, el filamento no durará mucho. A una temperatura del conductor de 2700K, la bombilla brillará durante unas 1000 horas, y cuando se calienta a 3400K, la vida útil se reduce a varias horas. Cuando la tensión de alimentación de la lámpara aumenta un 20 %, la intensidad luminosa aumentará aproximadamente 2 veces y el tiempo de funcionamiento disminuirá hasta un 95 %.
Para aumentar la vida útil de la bombilla, debe reducir el voltaje de suministro, pero esto también reducirá la eficiencia del dispositivo. A conexión en serie las bombillas incandescentes durarán hasta 1000 veces más, pero su eficiencia será 4-5 veces menor. En algunos casos, este enfoque tiene sentido, por ejemplo, en tramos de escaleras. Allí no se requiere un alto brillo, pero la vida útil de las bombillas debería ser considerable.
Para lograr este objetivo, se debe conectar un diodo en serie con la bombilla. Un elemento semiconductor cortará la corriente de semiperíodo que fluye a través de la lámpara. Como resultado, la potencia se reduce a la mitad y, después, el voltaje se reduce aproximadamente 1,5 veces.
Sin embargo, este método de conectar una lámpara incandescente no es rentable desde el punto de vista económico. Después de todo, dicho circuito consumirá más electricidad, lo que hace que sea más rentable reemplazar una bombilla fundida por una nueva que los kilovatios-hora gastados para prolongar la vida útil de la anterior. Por lo tanto, para alimentar bombillas incandescentes, se suministra un voltaje ligeramente superior al voltaje nominal, lo que ahorra electricidad.

cuanto dura una lampara

La vida de la lámpara se reduce por muchos factores, por ejemplo, la evaporación de una sustancia de la superficie del conductor o defectos en el filamento conductor. Con diferente evaporación del material conductor, las secciones del hilo aparecen con gran resistencia provocando un sobrecalentamiento y una evaporación aún más intensa de la sustancia. El filamento bajo la influencia de tal factor se vuelve más delgado y localmente se evapora por completo, lo que hace que la lámpara se queme.
El conductor del filamento se desgasta más durante el arranque debido a la corriente de entrada. Para evitar esto, se utilizan dispositivos de lámpara de arranque suave.
El tungsteno se caracteriza por una resistividad específica de la sustancia 2 veces mayor que, por ejemplo, el aluminio. Cuando la lámpara está conectada a la red, la corriente que circula por ella es un orden de magnitud superior a la nominal. Los picos de corriente son los que hacen que las bombillas incandescentes se quemen. Para proteger el circuito de sobretensiones en las bombillas, a veces hay un fusible. En un examen minucioso bombilla el fusible es visible a través del cable más delgado que va a la base. Cuando se conecta a la red una bombilla eléctrica convencional de 60 vatios, la potencia del filamento puede alcanzar los 700 vatios y más, y cuando se enciende una de 100 vatios, más de 1 kilovatio. Cuando se calienta, el conductor radiante aumenta la resistencia y la potencia disminuye a la normalidad.
Para garantizar un arranque suave de la lámpara incandescente, puede usar un termistor. El coeficiente de resistencia a la temperatura de dicha resistencia debe ser negativo. Cuando se incluye en el circuito, el termistor está frío y tiene una alta resistencia, por lo que la bombilla no recibirá voltaje completo hasta que este elemento se caliente. Estos son solo los conceptos básicos, el tema de conectar sin problemas las bombillas incandescentes es enorme y requiere un estudio más profundo.

Gracias a la siguiente tabla, puede averiguar aproximadamente la relación de potencia y flujo luminoso para una bombilla ordinaria "pera" (base E27, 220 V).

¿Qué son las bombillas incandescentes?

Como se mencionó anteriormente, el aire ha sido evacuado del recipiente de la lámpara incandescente. En algunos casos (por ejemplo, a baja potencia), el matraz se deja al vacío. Pero con mucha más frecuencia, la lámpara se llena con un gas especial que prolonga la duración del filamento y mejora la salida de luz del conductor.
Según el tipo de llenado del recipiente, las bombillas se dividen en varios tipos:
Vacío (todas las primeras bombillas y las modernas de bajo consumo)
Argón (en algunos casos relleno con una mezcla de argón + nitrógeno)
Krypton (este tipo de bombillas brilla un 10% más que las lámparas de argón mencionadas anteriormente)
Xenon (en esta versión, las lámparas ya brillan 2 veces más que las lámparas con argón)
Se coloca halógeno (yodo, posiblemente bromo) en los recipientes de dichas bombillas, lo que permite que brille hasta 2,5 veces más fuerte que las mismas bombillas de argón. Este tipo de bombilla es duradera, pero requiere un buen brillo del filamento para el halógeno. bicicleta al trabajo)
Xenón-halógeno (estas lámparas se llenan con una mezcla de xenón con yodo o bromo, que se considera el mejor gas para bombillas, porque esa fuente brilla 3 veces más que una lámpara de argón estándar)
Xenón-halógeno con reflector IR (una gran proporción del brillo de las bombillas incandescentes se encuentra en el sector IR. Al reflejarlo, puede aumentar significativamente la eficiencia de la lámpara)
Lámparas con un conductor incandescente con un convertidor de radiación IR (se aplica un fósforo especial al vidrio de la bombilla, que emite luz visible cuando se calienta)

Pros y contras de las lámparas incandescentes

Al igual que otros electrodomésticos, las bombillas tienen muchas ventajas y desventajas. Es por eso que algunas personas utilizan estas fuentes de luz, mientras que la otra parte ha optado por accesorios de iluminación más modernos.

Ventajas:

Buena reproducción cromática;
Producción establecida a gran escala;
Bajo costo del producto;
Talla pequeña;
Facilidad de ejecución sin nudos innecesarios;
resistencia a la radiación;
Solo tiene resistencia activa;
Inicio y reinicio instantáneos;
Resistencia a caídas de tensión y fallos de red;
No contiene productos químicos sustancias nocivas;
Trabaja desde AC y corriente continua;
Falta de polaridad de entrada;
Es posible la producción bajo cualquier tensión;
no parpadea corriente alterna;
No zumba desde AC;
Espectro de luz completo;
Color de brillo familiar y cómodo;
Resistencia a los impulsos de campos electromagnéticos;
Es posible conectar el control de brillo;
Resplandor a bajas y altas temperaturas, resistencia a la condensación.

Contras:

• Bajo flujo luminoso;
  Corta duración del trabajo;
  Sensibilidad a sacudidas y golpes;
  Gran sobretensión de corriente en el arranque (un orden de magnitud superior a la nominal);
  Si el conductor del filamento se rompe, la bombilla puede destruirse;
  La vida útil y la salida de luz dependen del voltaje;
  Peligro de incendio (media hora de brillo de una lámpara incandescente calienta su vidrio dependiendo del valor de potencia: 25W a 100 grados centígrados, 40W a 145 grados, 100W a 290 grados, 200W a 330 grados. Al entrar en contacto con la tela, el el calentamiento se vuelve más intenso (una bombilla de 60 vatios puede, por ejemplo, prender fuego a la paja después de una hora de trabajo);
  La necesidad de portalámparas y sujetadores resistentes al calor;
  Baja eficiencia (la relación entre la fuerza de la radiación visible y la cantidad de electricidad consumida);
  Sin duda, la principal ventaja de una lámpara incandescente es su bajo costo. Con la difusión de luminiscentes y, además, bombillas LED su popularidad ha disminuido significativamente.

¿Sabes cómo se fabrican las lámparas incandescentes? ¿No? Entonces aquí hay un video introductorio de Discovery

Y recuerda, una bombilla clavada en tu boca no se apagará, así que no lo hagas. 🙂

Dispositivo de iluminación, fuente de luz artificial. La luz se emite desde una bobina de metal caliente cuando una corriente eléctrica fluye a través de ella.
Principio de operación
Una lámpara incandescente utiliza el efecto de calentar un conductor (filamento) cuando una corriente eléctrica fluye a través de él. La temperatura del filamento de tungsteno aumenta bruscamente después de que se enciende la corriente. El hilo emite radiación electromagnética de acuerdo con la ley de Planck. La función de Planck tiene un máximo cuya posición en la escala de longitud de onda depende de la temperatura. Este máximo se desplaza con el aumento de la temperatura hacia longitudes de onda más cortas (ley de desplazamiento de Wien). Para obtener radiación visible es necesario que la temperatura sea del orden de varios miles de grados, idealmente 6000 K (la temperatura de la superficie del Sol). Cuanto menor es la temperatura, menor es la proporción de luz visible y más "roja" aparece la radiación.

parte de consumido energía eléctrica una lámpara incandescente se convierte en radiación, parte desaparece como resultado de los procesos de conducción y convección de calor. Solo una pequeña fracción de la radiación se encuentra en la región de luz visible, la mayor parte se encuentra en la radiación infrarroja. Para aumentar la eficiencia de la lámpara y obtener la máxima luz "blanca", es necesario aumentar la temperatura del filamento, que a su vez está limitada por las propiedades del material del filamento: el punto de fusión. La temperatura ideal de 6000 K es inalcanzable, porque a esta temperatura cualquier material se funde, se descompone y deja de conducir. electricidad. Las lámparas incandescentes modernas utilizan materiales con temperaturas máximas fusión - tungsteno (3410 ° C) y, muy raramente, osmio (3045 ° C).

A temperaturas prácticamente alcanzables de 2300-2900 ° C, se emite lejos del blanco y no de la luz del día. Por esta razón, las bombillas incandescentes emiten una luz que parece más "amarilla-roja" que la luz del día. Para caracterizar la calidad de la luz, la llamada. Temperatura colorida.

En el aire ordinario a tales temperaturas, el tungsteno se convertiría instantáneamente en un óxido. Por esta razón, el filamento de tungsteno está protegido por un bulbo de vidrio lleno de un gas neutro (generalmente argón). Las primeras bombillas se fabricaban con bombillas de vacío. Sin embargo, en el vacío a altas temperaturas, el tungsteno se evapora rápidamente, adelgazando el filamento y oscureciendo el bulbo de vidrio a medida que se deposita sobre él. Posteriormente, los matraces se llenaron con gases químicamente neutros. Los frascos de vacío ahora se usan solo para lámparas de baja potencia.
Diseño
Una lámpara incandescente consta de una base, conductores de contacto y un bulbo de vidrio que protege el filamento de ambiente.
Matraz

El bulbo de vidrio protege el filamento de la combustión en el aire circundante. Las dimensiones del matraz están determinadas por la tasa de deposición del material del filamento. Las lámparas de mayor potencia requieren matraces más grandes para que el material del filamento depositado se distribuya sobre un área más grande y no tenga un fuerte efecto sobre la transparencia.
gas amortiguador

Los frascos de las primeras lámparas fueron evacuados. Las lámparas modernas se llenan con un gas tampón (excepto las lámparas de baja potencia, que todavía se fabrican al vacío). Esto reduce la velocidad de evaporación del material del filamento. Las pérdidas de calor que surgen en este caso debido a la conductividad térmica se reducen eligiendo un gas con las moléculas más pesadas posibles. Las mezclas de nitrógeno y argón son un compromiso aceptado en términos de reducción de costos. Las lámparas más caras contienen criptón o xenón (pesos atómicos: nitrógeno: 28,0134 g/mol; argón: 39,948 g/mol; criptón: 83,798 g/mol; xenón: 131,293 g/mol)
Filamento

El filamento de las primeras bombillas estaba hecho de carbón (punto de sublimación 3559 °C). Las bombillas modernas utilizan casi exclusivamente filamentos de osmio-tungsteno. El cable suele ser de doble hélice para reducir la convección al reducir la capa de Langmuir.

Las lámparas se fabrican para varios voltajes de funcionamiento. La fuerza actual está determinada por la ley de Ohm (I \u003d U / R) y la potencia por la fórmula, o P \u003d U 2 / R. Con una potencia de 60 W y una tensión de funcionamiento de 230 V, por la bombilla debería circular una corriente de 0,26 A, es decir, la resistencia del filamento debería ser de 882 ohmios. Dado que los metales tienen baja resistividad, se necesita un cable largo y delgado para lograr dicha resistencia. El grosor del hilo de las bombillas convencionales es de 40-50 micras.

Dado que el filamento está a temperatura ambiente cuando se enciende, su resistencia es mucho menor que la resistencia de funcionamiento. Por lo tanto, cuando se enciende, fluye muy alta corriente(dos o tres veces la corriente de funcionamiento). A medida que el filamento se calienta, su resistencia aumenta y la corriente disminuye. A diferencia de las lámparas modernas, las primeras lámparas incandescentes con filamentos de carbono, cuando se encendían, funcionaban según el principio opuesto: cuando se calentaban, su resistencia disminuía y el brillo aumentaba lentamente.

En las bombillas intermitentes, se construye un interruptor bimetálico en serie con el filamento. Debido a esto, tales bombillas funcionan de forma independiente en modo intermitente.
pedestal

La forma de la base con el hilo de una lámpara incandescente convencional fue propuesta por Thomas Alva Edison. Los tamaños de zócalo están estandarizados.
eficiencia y durabilidad
Casi toda la energía suministrada a la lámpara se convierte en radiación. Las pérdidas por conducción y convección de calor son pequeñas. Para el ojo humano, sin embargo, solo está disponible una pequeña gama de longitudes de onda de esta radiación. La mayor parte de la radiación se encuentra en el rango infrarrojo invisible y se percibe como calor. La eficiencia de las lámparas incandescentes alcanza su valor máximo del 15% a una temperatura de unos 3400 K. A temperaturas prácticamente alcanzables de 2700 K, la eficiencia es del 5%.

A medida que aumenta la temperatura, aumenta la eficiencia de la lámpara incandescente, pero al mismo tiempo se reduce significativamente su durabilidad. A una temperatura de filamento de 2700 K, la vida útil de la lámpara es de aproximadamente 1000 horas, a 3400 K solo unas pocas horas. Como se muestra en la figura de la derecha, cuando el voltaje aumenta en un 20%, el brillo se duplica. Al mismo tiempo, la vida útil se reduce en un 95%.

Reducir el voltaje a la mitad (por ejemplo, cuando se conecta en serie), aunque reduce la eficiencia, aumenta la vida útil casi mil veces. Este efecto se usa a menudo cuando es necesario proporcionar una iluminación de emergencia confiable sin requisitos especiales de brillo, por ejemplo, en las escaleras.

La vida útil limitada de una lámpara incandescente se debe, en menor medida, a la evaporación del material del filamento durante el funcionamiento y, en mayor medida, a las faltas de homogeneidad que surgen en el filamento. La evaporación desigual del material del filamento conduce a la aparición de áreas delgadas con mayor resistencia eléctrica, lo que a su vez conduce a un mayor calentamiento y evaporación del material en dichos lugares. Cuando una de estas constricciones se vuelve tan delgada que el material del filamento en ese punto se derrite o se evapora por completo, la corriente se interrumpe y la lámpara falla.
Lámparas halógenas
Agregar bromo o yodo a los halógenos del gas amortiguador aumenta la vida útil de la lámpara hasta 2000-4000 horas. Al mismo tiempo, la temperatura de funcionamiento es de aproximadamente 3000 K. Las llamadas "lámparas halógenas" alcanzan una eficiencia de 28 lm/W.

El yodo (junto con el oxígeno residual) entra en una combinación química con los átomos de tungsteno evaporados. Este proceso es reversible: a altas temperaturas, el compuesto se descompone en sus sustancias constituyentes. Así, los átomos de tungsteno se liberan en la propia hélice o cerca de ella.

La adición de halógenos evita la deposición de tungsteno sobre el vidrio, siempre que la temperatura del vidrio sea superior a 250 °C. Debido a la ausencia de ennegrecimiento de la bombilla, las lámparas halógenas se pueden fabricar de forma muy compacta. El pequeño volumen del matraz permite, por un lado, utilizar una presión de trabajo más alta (lo que de nuevo conduce a una disminución de la tasa de evaporación del filamento) y, por otro lado, llenar el matraz con gases inertes pesados ​​sin un aumento significativo en el costo, lo que conduce a una disminución en las pérdidas de energía debido a la conducción de calor. Todo esto alarga la vida de las lámparas halógenas y aumenta su eficiencia.

Debido a la alta temperatura del matraz, los contaminantes de la superficie (como las huellas dactilares) se queman rápidamente durante el funcionamiento y se ennegrecen. Esto conduce a aumentos locales de la temperatura del matraz, lo que puede provocar su destrucción. También debido a la alta temperatura, los matraces están hechos de cuarzo.

Una nueva dirección en el desarrollo de lámparas es la llamada. Lámparas halógenas IRC (IRC significa recubrimiento infrarrojo). Se aplica un recubrimiento especial a las bombillas de dichas lámparas, que transmite la luz visible, pero retrasa la radiación infrarroja (térmica) y la refleja de regreso a la espiral. Debido a esto, se reduce la pérdida de calor y, como resultado, aumenta la eficiencia de la lámpara. Según OSRAM, el consumo de energía se reduce en un 45 % y la vida útil se duplica (en comparación con una lámpara halógena convencional).

Aunque las lámparas halógenas IRC no alcanzan la eficiencia de las lámparas de luz diurna, tienen la ventaja de que pueden usarse como reemplazo directo de las lámparas halógenas convencionales.
Lámparas especiales
Lámparas de proyección - para proyectores de película y dia-. Tienen una temperatura de filamento aumentada (y, en consecuencia, un brillo aumentado y una vida útil reducida); normalmente el hilo se coloca de forma que la zona luminosa forme un rectángulo.
Bombillas de doble filamento para faros de coche. Un hilo para la luz de carretera, el otro para la luz de cruce. Además, estas lámparas contienen una pantalla que, en modo de luz de cruce, corta los rayos que podrían deslumbrar a los conductores que se aproximan.

historia de la invención
En 1854, el inventor alemán Heinrich Goebel desarrolló la primera bombilla "moderna": filamento de bambú carbonizado en un recipiente al vacío. En los siguientes 5 años, desarrolló lo que muchos llaman la primera bombilla práctica.
El 11 de julio de 1874, el ingeniero ruso Alexander Nikolaevich Lodygin recibió la patente número 1619 para una lámpara de incandescencia. Como filamento, usó una varilla de carbono colocada en un recipiente al vacío.
El inventor inglés Joseph Wilson Swan recibió una patente británica en 1878 para una lámpara de filamento de carbono. En sus lámparas, el filamento estaba en una atmósfera de oxígeno enrarecido, lo que permitía obtener una luz muy brillante.
En la segunda mitad de la década de 1870, el inventor estadounidense Thomas Edison trabajo de investigación en el que prueba varios metales a modo de hilo. Al final, vuelve a la fibra de carbono y crea una bombilla con una vida útil de 40 horas. A pesar de su corta vida útil, sus bombillas están sustituyendo a la iluminación de gas utilizada hasta entonces.
En la década de 1890, Lodygin inventó varios tipos de lámparas con filamentos metálicos.
En 1906, Lodygin vendió una patente para un filamento de tungsteno a General Electric. Debido al alto costo del tungsteno, la patente solo encuentra una aplicación limitada.
En 1910, William David Coolidge inventa un método mejorado para producir filamentos de tungsteno. Posteriormente, el filamento de tungsteno desplaza a todos los demás tipos de filamentos.
El problema restante con la rápida evaporación de un filamento en el vacío fue resuelto por el científico estadounidense Irving Langmuir, quien, trabajando desde 1909 en General Electric, tuvo la idea de llenar las bombillas de las lámparas con un gas inerte, lo que aumentó significativamente. la vida de la lámpara.