Nella tua casa, se è di discrete dimensioni e ha molte stanze, la parte del leone dell'elettricità viene spesa per l'illuminazione. Se nei corridoi e nelle stanze ausiliarie è possibile installare sensori di movimento e altre automazioni per spegnere le luci in assenza di persone, nei soggiorni le luci sono solitamente accese costantemente e nessuno presta attenzione a questo.
Pertanto, al fine di risparmiare energia e fondi propri, vale la pena prestare attenzione lampadine economiche.
Non sarà superfluo poter comprendere la gamma delle lampade elettriche.

Regolare lampade ad incandescenza
L'efficienza di tali lampade non supera il 30%. Per riferimento: l'efficienza della lampada è la percentuale di energia consumata che viene convertita in luce.


Il resto della potenza viene convertita in energia termica. Se l'efficienza è bassa, la lampada riscalderà principalmente anziché illuminare.
Il consumo energetico è solitamente fino a 100 W con una tensione di alimentazione di 220 V. La durata media delle lampade a incandescenza non supera le 6000 ore. La lampada emette una calda luce giallastra con parametri di temperatura del colore da 2200 a 2800 K. Queste lampade, sebbene economiche, sono significativamente inferiori in termini di efficienza.
L'usura principale si verifica quando il filamento diventa molto caldo quando viene acceso e si raffredda bruscamente anche quando la lampada è spenta. Pertanto, la lampada durerà più a lungo quanto meno la si accende e si spegne.

Lampade ad incandescenza alogene


L'efficienza non è superiore al 20%, il consumo energetico è compreso tra 5 e 500 W con una tensione di alimentazione di lampade a terminazione singola 12 V e 220 V e lampade a terminazione doppia 220 V. Con una tensione di alimentazione di 12 V, un convertitore di tensione è richiesto per la connessione. La durata è paragonabile a quella delle tradizionali lampade a incandescenza. La lampada emette una luce neutra brillante con una temperatura di colore di 3000 K.
Tali lampade sono ancora meno economiche delle tradizionali lampade a incandescenza.
A causa del fatto che il pallone si riscalda fino a 500 gradi, diventa ipersensibile alla contaminazione e può scoppiare quando acceso anche a causa delle impronte digitali su di esso.
La lampada alogena deve essere avvitata utilizzando un tovagliolo e la pellicola protettiva deve essere rimossa dopo l'avvitamento. Per lampade alogene Gli sbalzi di tensione nella rete sono molto pericolosi: questo è uno dei motivi principali del loro esaurimento. I faretti per soffitti a più livelli utilizzano spesso lampade alogene single-ended da 12 V con riflettore.
Le lampade alogene, a differenza delle loro controparti fluorescenti, sono più adatte per ambienti in cui la luce viene costantemente accesa e spenta (cucina, corridoio, ecc.). Sebbene la loro efficienza sia inferiore, le lampade alogene funzionano molto più a lungo in questa modalità.
Lampade fluorescenti


La loro efficienza è pari al 60% e oltre. Queste lampade sono 4-5 volte più economiche delle tradizionali lampade a incandescenza. Vale la pena notare che una lampada fluorescente compatta da 12 W equivale a una lampada a incandescenza da 60 W. La loro tensione di alimentazione è di 220 V e le lampade vengono prodotte a partire da una potenza di 5 W. La durata di servizio raggiunge le 20.000 ore.
La temperatura colore è indicata sul corpo lampada o sulla confezione: 2700 K – bianco luce calda, 4200 K – luce bianca neutra brillante, 6400 K – luce bianca fredda (luce diurna).
Queste lampade sono relativamente costose, ma allo stesso tempo molto economiche con un'elevata efficienza luminosa e alimentatore elettronico incorporato. I tubi sono piuttosto fragili, quindi quando si avvita la lampada è necessario tenerla dalla parte in plastica.
La particolarità di tali lampade è che la loro durata dipende dal numero di cicli di accensione e spegnimento: ogni volta che si accende la lampada, la sua durata si riduce. Si sconsiglia l'utilizzo di tali lampade nelle zone “di passaggio” della casa - corridoio, bagno, toilette, ecc.
Lampadine a LED


L'efficienza è vicina al 100% e il risparmio energetico, rispetto alle lampade a incandescenza, raggiunge il 90%. Le lampade sono disponibili con tensione di alimentazione di 220 V e 12 V. Queste ultime, come quelle alogene, vengono utilizzate per faretti, ma allo stesso tempo sono molto più economici e sicuri.


La potenza delle lampade a LED varia da 0,7 a 12 W, mentre una lampada da 12 W corrisponde nella sua resa luminosa a una lampada a incandescenza da 100 watt. La durata operativa delle lampade a LED è sorprendente: da 25.000 ore a quasi indefinitamente. Le impostazioni della temperatura del colore sono simili a quelle lampade fluorescenti. Le tonalità dei colori possono cambiare nel tempo.


Le lampadine a LED sono sicuramente costose, ma sono anche estremamente efficienti. Quando si acquistano più lampade, è consigliabile sceglierle da un lotto di un produttore, quindi è garantito che corrispondano nel colore.
Poiché le lampade praticamente non si riscaldano durante il funzionamento, sono assolutamente sicure.


Le lampade a LED sono "longeve": la loro durata può raggiungere i 10 anni. Le lampade di questo tipo sono anche sicure: non richiedono potenze elevate per funzionare e non contengono componenti tossici.
Termine "lampade a risparmio energetico" nella vita di tutti i giorni aderisce saldamente alle lampade fluorescenti di piccole dimensioni con un alimentatore elettronico, sebbene i normali tubi fluorescenti e Luci a LED In linea di principio, sono anche a risparmio energetico.


Ora alcuni svantaggi dell'illuminazione a risparmio energetico.
I risultati della ricerca hanno dimostrato che, a differenza delle lampade a incandescenza convenzionali, le lampade a risparmio energetico di qualsiasi potenza sono una fonte di radiazioni elettromagnetiche a radiofrequenza. Gli standard massimi consentiti vengono violati entro un raggio di circa 15 cm dalla base della lampada.
Ciò significa che, incluso lampada a risparmio energetico da qualche parte sotto il soffitto, non rischiamo di entrare nella zona della sua elevata radiazione elettromagnetica. Ma per le luci notturne, l'illuminazione del tavolo e del comodino, nelle immediate vicinanze delle quali una persona trascorre molto tempo, tale risparmio energetico crea un altro fattore di rischio per la salute.
Le lampade fluorescenti non sono progettate per essere accese e spente frequentemente. Ecco perché storicamente venivano usate nei luoghi pubblici, dove ardevano quasi costantemente: le loro predecessori, infatti, sono le cosiddette “lampade luce del giorno».
Quando sono accese, le lampade fluorescenti introducono significative interferenze ad alta frequenza nella rete di alimentazione. E questo “inquina” ancora di più dal punto di vista dell'ecologia elettromagnetica le nostre case già zeppe di tecnologia.
Va ricordato che le lampade fluorescenti di piccole dimensioni a risparmio energetico lampeggiano costantemente quando si utilizzano interruttori con spie luminose. Questo fenomeno può essere osservato anche con un interruttore convenzionale se è collegato al filo neutro e la fase è costantemente presente sulla lampada.
Anche fluorescenti e Lampadine a LED Non può essere acceso tramite un dimmer (regolatore a tiristori), distorce notevolmente la forma della corrente e le lampade si bruciano.
Un altro pericolo delle lampade fluorescenti è il contenuto di mercurio.
In una sola lampadina non è abbastanza grande da avvelenare nessuno. Ma non si può semplicemente buttarlo nel cestino, come avvisa il consumatore l’icona corrispondente sulla confezione. I servizi speciali devono accettare lampade usate. In pratica, però, questo non funziona in tutte le regioni del Paese.
L'illuminazione alternativa a risparmio energetico sta appena entrando nella nostra realtà quotidiana, quindi sarà ancora da studiare l'influenza reale di tutti i fattori di qualsiasi tipo di illuminazione su una persona.
Pertanto, il criterio migliore per valutare l'illuminazione sarà ancora “mi piace-non mi piace” e “confortevole-non confortevole”.
Apparentemente, alcune delle qualità positive di una normale "lampadina Ilyich" non possono essere fornite da nessun'elettronica intelligente, anche se abbiamo sempre una scelta.

Una lampadina a incandescenza è un oggetto molto importante nella vita di una persona. Con il suo aiuto, milioni di persone possono svolgere le proprie attività indipendentemente dall’ora del giorno. Allo stesso tempo, il dispositivo è molto semplice da implementare: la luce viene emessa da uno speciale filamento all'interno di un recipiente di vetro, dal quale è stata evacuata l'aria, e in alcuni casi sostituita con un gas speciale. Il filamento è costituito da un conduttore con un alto punto di fusione, che consente di riscaldarlo con la corrente finché non diventa visibile.

Lampada a incandescenza scopo generale(230 V, 60 W, 720 lm, attacco E27, altezza totale ca. 110 mm

Come funziona una lampadina a incandescenza?

Il metodo di funzionamento di questo dispositivo è semplice quanto la sua esecuzione. Sotto l'influenza dell'elettricità fatta passare attraverso un conduttore refrattario, quest'ultimo si riscalda fino a raggiungere una temperatura elevata. La temperatura di riscaldamento è determinata dalla tensione fornita alla lampadina. Secondo la legge di Planck, un conduttore riscaldato genera radiazione elettromagnetica. Secondo la formula, al variare della temperatura cambia anche la radiazione massima. Maggiore è il riscaldamento, minore è la lunghezza d'onda della luce emessa. In altre parole, il colore della luce dipende dalla temperatura del filamento conduttore nella lampadina. La lunghezza d'onda dello spettro visibile viene raggiunta a diverse migliaia di gradi Kelvin. A proposito, la temperatura del Sole è di circa 5000 Kelvin. Lampada con questa temperatura di colore brillerà di luce neutra diurna. Man mano che il riscaldamento del conduttore diminuisce, la radiazione diventerà gialla e poi rossa.

In una lampadina solo una frazione dell'energia viene convertita in luce visibile, il resto viene convertito in calore. Inoltre solo una parte della radiazione luminosa è visibile all’uomo, la restante parte è infrarossa. Nasce quindi la necessità di aumentare la temperatura del conduttore radiante in modo che ci sia più luce visibile e meno radiazione infrarossa (in altre parole un aumento di efficienza). Ma la temperatura massima del conduttore incandescente è limitata dalle caratteristiche del conduttore, che non ne consente il riscaldamento fino a 5770 Kelvin. Un conduttore costituito da qualsiasi sostanza si scioglierà, si deformerà o smetterà di condurre corrente. Attualmente le lampadine sono dotate di filamenti di tungsteno che possono resistere a 3410 gradi Celsius.
Una delle proprietà principali di una lampada a incandescenza è la sua temperatura di incandescenza. Nella maggior parte dei casi è compreso tra 2200 e 3000 Kelvin, che consente l'emissione solo di luce gialla e non di quella bianca diurna.
Va notato che nell'aria un conduttore di tungsteno a questa temperatura si trasformerà immediatamente in ossido, per evitare il quale è necessario evitare il contatto con l'ossigeno. Per fare ciò, l'aria viene pompata fuori dal bulbo, che è sufficiente per creare lampade da 25 watt. Le lampadine più potenti contengono un gas inerte sotto pressione, che consente al tungsteno di durare più a lungo. Questa tecnologia consente di aumentare leggermente la temperatura della lampada e avvicinarla alla luce del giorno.

Dispositivo con lampadina a incandescenza

Le lampadine variano leggermente nel design, ma i componenti di base includono un filamento di conduttore emittente, un contenitore di vetro e cavi. Le lampade per scopi speciali potrebbero non avere una base, potrebbero esserci altri supporti del conduttore radiante o un'altra lampadina. Alcune lampade a incandescenza hanno anche un fusibile al ferronichel situato nella rottura di uno dei terminali. Il fusibile si trova principalmente nella gamba. Grazie ad esso la lampadina non viene distrutta in caso di rottura del conduttore radiante. Quando il filamento della lampada si rompe, si forma un arco elettrico che scioglie i resti del conduttore. La sostanza fusa del conduttore, cadendo su un pallone di vetro, può distruggerlo e provocare un incendio. Il fusibile viene distrutto dall'elevata corrente dell'arco elettrico e impedisce la fusione del filamento. Ma non hanno installato tali fusibili a causa della loro bassa efficienza.

Progettazione di una lampada a incandescenza: 1 - lampadina; 2 - cavità del pallone (sottovuoto o riempita di gas); 3 - corpo del filamento; 4, 5 - elettrodi (ingressi di corrente); 6 - portaganci del corpo del filamento; 7 - gamba della lampada; 8 - collegamento esterno del cavo di corrente, fusibile; 9 - corpo base; 10 - isolante di base (vetro); 11 - contatto del fondo della base.

Borraccia

Il bulbo di vetro di una lampada a incandescenza protegge il conduttore emittente dall'ossidazione e dalla distruzione. La dimensione del bulbo dipende dal tasso di deposizione del materiale conduttore.

Ambiente gassoso

Le prime lampadine venivano prodotte con una beuta da vuoto; oggigiorno si producono solo apparecchi a basso consumo. Le lampade più potenti vengono prodotte riempite di gas inerte. L'emissione di calore da parte di un conduttore incandescente dipende dal valore della massa molare del gas. Molto spesso, i palloni contengono una miscela di argon e azoto, ma può anche essere semplicemente argon, così come kripton e persino xeno.

Masse molari dei gas:

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

Separatamente, vale la pena considerare le lampade alogene. Gli alogeni vengono pompati nei loro contenitori. Il materiale conduttore del filamento evapora e reagisce con gli alogeni. I composti risultanti si decompongono nuovamente ad alte temperature e la sostanza ritorna al conduttore radiante. Questa proprietà consente di aumentare la temperatura del conduttore, con conseguente aumento dell'efficienza e della durata della lampada. Inoltre, l'uso di alogeni consente di ridurre le dimensioni del pallone. Tra gli svantaggi vale la pena notare la bassa resistenza del conduttore del filamento all'inizio.

Filamento

Le forme del conduttore radiante sono diverse, a seconda delle specifiche della lampadina. Molto spesso, le lampadine utilizzano un filamento rotondo, ma a volte si può trovare anche un conduttore a nastro.
Le prime lampadine furono prodotte addirittura con il carbone, che si riscaldava fino a 3559 gradi Celsius. Le lampadine moderne sono dotate di un conduttore di tungsteno, talvolta di un conduttore di osmio-tungsteno. Il tipo di spirale non è casuale: riduce significativamente le dimensioni del conduttore incandescente. Esistono bi-spirali e tri-spirali ottenute con il metodo della torsione ripetuta. Questi tipi di filamenti conduttori consentono di aumentare l'efficienza riducendo la radiazione termica.

Proprietà di una lampadina a incandescenza

Le lampadine vengono prodotte per vari scopi e luoghi di installazione, il che determina la loro differenza nella tensione del circuito. L'entità della corrente viene calcolata secondo la nota legge di Ohm (tensione divisa per resistenza) e la potenza utilizzando una semplice formula: tensione moltiplicata per corrente o tensione al quadrato divisa per resistenza. Per realizzare una lampadina a incandescenza della potenza richiesta, viene selezionato un filo con la resistenza richiesta. Tipicamente viene utilizzato un conduttore con uno spessore di 40-50 micron.
All'avvio, cioè all'accensione della lampadina nella rete, si verifica uno spunto di corrente (un ordine di grandezza maggiore di quello nominale). Ciò è ottenuto grazie alla bassa temperatura del filamento. Dopotutto, a temperatura ambiente il conduttore ha poca resistenza. La corrente diminuisce al valore nominale solo quando il filamento si riscalda a causa dell'aumento della resistenza del conduttore. Per quanto riguarda le prime lampade a carbone, avvenne il contrario: una lampada fredda aveva una resistenza maggiore di una calda.

Base

La base di una lampada a incandescenza ha forma e dimensioni standardizzate. Grazie a ciò è possibile sostituire senza problemi la lampadina di un lampadario o di un altro apparecchio. I portalampade più popolari con filettatura sono contrassegnati con E14, E27, E40. I numeri dopo la lettera “E” indicano il diametro esterno della base. Esistono anche portalampade senza filettatura, trattenuti nel portalampada per attrito o altri dispositivi. Le lampadine con attacco E14 sono spesso necessarie quando si sostituiscono quelle vecchie nei lampadari o nelle lampade da terra. L'attacco E27 viene utilizzato ovunque: nelle prese, nei lampadari e nei dispositivi speciali.
Tieni presente che in America la tensione del circuito è di 110 volt, quindi utilizzano prese diverse da quelle europee. Nei negozi americani troverai lampadine con attacco E12, E17, E26 ed E39. Ciò è stato fatto per non confondere accidentalmente una lampadina europea progettata per 220 volt e una americana progettata per 110 volt.

Efficienza

L'energia fornita a una lampadina a incandescenza non viene utilizzata solo per produrre lo spettro visibile della luce. Una parte dell'energia viene spesa per emettere luce, una parte viene convertita in calore, ma la quota maggiore viene spesa nella luce infrarossa, che è inaccessibile all'occhio umano. Con una temperatura del conduttore a incandescenza di 3350 Kelvin l'efficienza della lampadina è solo del 15%. Una lampada standard da 60 watt con una temperatura di incandescenza di 2700 Kelvin ha un'efficienza di circa il 5%.
Naturalmente, l'efficienza di una lampadina dipende direttamente dal grado di riscaldamento del conduttore emittente, ma con un riscaldamento più forte il filamento non durerà a lungo. Ad una temperatura del conduttore di 2700 K, la lampadina brillerà per circa 1000 ore e, se riscaldata a 3400 K, la durata si riduce a diverse ore. Quando la tensione di alimentazione della lampada viene aumentata del 20%, l'intensità del bagliore aumenterà di circa 2 volte e la durata operativa diminuirà fino al 95%.
Per aumentare la durata della lampadina è necessario abbassare la tensione di alimentazione, ma ciò ridurrà anche l'efficienza dell'apparecchio. A connessione seriale le lampadine a incandescenza funzioneranno fino a 1000 volte più a lungo, ma la loro efficienza sarà 4-5 volte inferiore. In alcuni casi, questo approccio ha senso, ad esempio, sulle rampe di scale. Lì non è necessaria un'elevata luminosità, ma la durata delle lampadine dovrebbe essere considerevole.
Per raggiungere questo obiettivo è necessario accendere un diodo in serie alla lampadina. L'elemento semiconduttore consentirà di interrompere la corrente per metà del periodo che scorre attraverso la lampada. Di conseguenza, la potenza viene ridotta della metà e quindi la tensione viene ridotta di circa 1,5 volte.
Tuttavia, questo metodo di collegamento di una lampada a incandescenza è economicamente svantaggioso. Dopotutto, un circuito del genere consumerà più elettricità, il che rende più redditizio sostituire una lampadina bruciata con una nuova piuttosto che spendere kilowattora per prolungare la vita di quella vecchia. Pertanto, per alimentare le lampadine a incandescenza, viene fornita una tensione leggermente superiore a quella nominale, il che consente di risparmiare energia.

Quanto dura la lampada?

La durata di vita di una lampada è ridotta da molti fattori, ad esempio l'evaporazione di una sostanza dalla superficie del conduttore o difetti nel filamento conduttore. Con diversa evaporazione del materiale conduttore, sezioni del filo con alta resistenza, provocando un surriscaldamento ed un'evaporazione ancora più intensa della sostanza. Sotto l'influenza di questo fattore, il filamento diventa più sottile e localmente evapora completamente, provocando la combustione della lampada.
Il conduttore del filamento si consuma maggiormente durante l'avvio a causa della corrente di spunto. Per evitare ciò, vengono utilizzati dispositivi di accensione morbida della lampada.
Il tungsteno è caratterizzato da una resistività della sostanza che è 2 volte maggiore rispetto, ad esempio, all'alluminio. Quando una lampada è collegata alla rete, la corrente che la attraversa è di un ordine di grandezza maggiore di quella nominale. I picchi di corrente sono la causa della bruciatura delle lampadine a incandescenza. Per proteggere il circuito dai picchi di corrente, le lampadine a volte hanno un fusibile. Ad un esame più attento lampadina Il fusibile è visibile come un conduttore più sottile che va alla base. Quando una normale lampadina elettrica da 60 watt è collegata alla rete, la potenza del filamento può raggiungere 700 watt o più e quando viene accesa una lampadina da 100 watt può raggiungere più di 1 kilowatt. Quando riscaldato, il conduttore radiante aumenta la resistenza e la potenza diminuisce al valore normale.
Per garantire un avvio regolare di una lampada a incandescenza, è possibile utilizzare un termistore. Il coefficiente di resistenza alla temperatura di tale resistore deve essere negativo. Quando è collegato al circuito, il termistore è freddo e ha un'elevata resistenza, quindi la lampadina non riceverà la piena tensione finché questo elemento non si sarà riscaldato. Queste sono solo le nozioni di base; il tema del collegamento fluido delle lampadine a incandescenza è vasto e richiede uno studio più approfondito.

Grazie alla tabella seguente, puoi scoprire approssimativamente il rapporto tra potenza e flusso luminoso per una normale lampadina a forma di pera (attacco E27, 220 V).

Quali tipi di lampadine a incandescenza esistono?

Come accennato in precedenza, l'aria nel contenitore della lampada a incandescenza è stata evacuata. In alcuni casi (ad esempio a bassa potenza), il pallone viene lasciato sotto vuoto. Ma molto più spesso la lampada è riempita con un gas speciale che prolunga la vita del filamento e migliora la resa luminosa del conduttore.
In base al tipo di riempimento del vaso, le lampadine si dividono in diversi tipi:
Aspirapolvere (tutte le prime lampadine e quelle moderne a basso consumo)
Argon (in alcuni casi riempito con una miscela di argon + azoto)
Krypton (questo tipo di lampadina è il 10% più luminosa rispetto alle lampade ad argon sopra menzionate)
Xenon (in questa versione le lampade brillano 2 volte più forti delle lampade ad argon)
L'alogeno (iodio, possibilmente bromo, viene posto nei contenitori di tali lampade, consentendo loro di brillare fino a 2,5 volte più forte delle stesse lampade ad argon. Questo tipo di lampada è durevole, ma richiede una buona incandescenza del filamento affinché il ciclo alogeno possa lavoro)
Xenon-alogeno (tali lampade sono riempite con una miscela di xeno con iodio o bromo, che è considerato il miglior gas per le lampadine, perché tale fonte brilla 3 volte più luminosa di una lampada ad argon standard)
Xenon-alogeno con riflettore IR (gran parte della luminosità delle lampadine a incandescenza si trova nel settore IR. Riflettendola, è possibile aumentare significativamente l'efficienza della lampada)
Lampade con conduttore a incandescenza con convertitore di radiazioni IR (sul vetro della lampadina viene applicato uno speciale fosforo che emette luce visibile quando riscaldato)

Pro e contro delle lampade ad incandescenza

Come altri elettrodomestici, le lampadine hanno molti pro e contro. Ecco perché alcune persone utilizzano queste fonti luminose, mentre altri hanno optato per dispositivi di illuminazione più moderni.

Professionisti:

Buona resa cromatica;
Produzione consolidata e su larga scala;
Basso costo del prodotto;
Piccole dimensioni;
Semplicità di esecuzione senza componenti inutili;
Resistenza alle radiazioni;
Ha solo resistenza attiva;
Avvio e riavvio istantanei;
Resistenza alle sovratensioni e ai guasti di rete;
Non contiene sostanze chimiche sostanze nocive;
Lavora sia alternando che corrente continua;
Mancanza di polarità degli ingressi;
È possibile la produzione per qualsiasi tensione;
Non sfarfallio corrente alternata;
Nessun ronzio dalla corrente CA;
Spettro luminoso completo;
Colore luminoso familiare e confortevole;
Resistenza agli impulsi del campo elettromagnetico;
È possibile collegare la regolazione della luminosità;
Brilla alle basse e alle alte temperature, resistenza alla condensa.

Aspetti negativi:

• Flusso luminoso ridotto;
  Breve tempo di funzionamento;
  Sensibilità al tremore e allo shock;
  Grande salto di corrente all'avvio (un ordine di grandezza superiore alla corrente nominale);
  Se il conduttore del filamento si rompe, la lampadina potrebbe essere distrutta;
  La vita operativa ed il flusso luminoso dipendono dalla tensione;
  Pericolo di incendio (mezz'ora di accensione di una lampada a incandescenza riscalda il vetro, a seconda del valore di potenza: da 25 W a 100 gradi Celsius, da 40 W a 145 gradi, da 100 W a 290 gradi, da 200 W a 330 gradi. In caso di contatto con il tessuto il riscaldamento diventa più intenso (una lampadina da 60 watt può, ad esempio, incendiare la paglia dopo un'ora di funzionamento.);
  La necessità di portalampade e elementi di fissaggio resistenti al calore;
  Bassa efficienza (il rapporto tra l'intensità della radiazione visibile e il volume di elettricità consumata);
  Indubbiamente, il vantaggio principale di una lampada a incandescenza è il suo basso costo. Con la diffusione dei materiali luminescenti e, inoltre, Lampadine a LED la sua popolarità è diminuita in modo significativo.

Sai come vengono realizzate le lampade a incandescenza? NO? Quindi ecco un video introduttivo di Discovery

E ricorda, una lampadina infilata in bocca non si spegne, quindi non farlo. 🙂

Dispositivo di illuminazione, sorgente di luce artificiale. La luce viene emessa da una bobina metallica riscaldata quando la corrente elettrica la attraversa.
Principio operativo
Una lampada a incandescenza sfrutta l'effetto di riscaldare un conduttore (filamento) quando la corrente elettrica lo attraversa. La temperatura del filamento di tungsteno aumenta bruscamente dopo aver acceso la corrente. Il filo emette radiazioni elettromagnetiche secondo la legge di Planck. La funzione di Planck ha un massimo, la cui posizione sulla scala delle lunghezze d'onda dipende dalla temperatura. Questo massimo si sposta con l'aumentare della temperatura verso lunghezze d'onda più corte (legge dello spostamento di Wien). Per ottenere la radiazione visibile, la temperatura deve essere dell'ordine di diverse migliaia di gradi, idealmente 6000 K (la temperatura della superficie del Sole). Più bassa è la temperatura, minore è la percentuale di luce visibile e più “rossa” appare la radiazione.

Parte del consumato energia elettrica una lampada a incandescenza si trasforma in radiazione, parte della quale viene persa a causa dei processi di conduttività termica e convezione. Solo una piccola parte della radiazione si trova nella regione della luce visibile, la parte principale proviene dalla radiazione infrarossa. Per aumentare l'efficienza della lampada e ottenere la luce più “bianca”, è necessario aumentare la temperatura del filamento, che a sua volta è limitata dalle proprietà del materiale del filamento: il punto di fusione. La temperatura ideale di 6000 K è irraggiungibile, perché a questa temperatura qualsiasi materiale fonde, si decompone e smette di condurre elettricità. Le moderne lampade a incandescenza utilizzano materiali con temperature massime fusione - tungsteno (3410 °C) e, molto raramente, osmio (3045 °C).

A temperature praticamente raggiungibili di 2300-2900 °C, la luce emessa è ben lontana dal bianco e non dalla luce del giorno. Per questo motivo le lampadine a incandescenza emettono una luce che appare più “giallo-rossa” rispetto a quella diurna. Per caratterizzare la qualità della luce, il cosiddetto Temperatura colorata.

Nell'aria normale a tali temperature, il tungsteno si trasformerebbe immediatamente in ossido. Per questo motivo il filamento di tungsteno è protetto da un bulbo di vetro riempito con un gas neutro (solitamente argon). Le prime lampadine furono realizzate con lampadine sottovuoto. Tuttavia, nel vuoto ad alte temperature, il tungsteno evapora rapidamente, assottigliando il filamento e scurindo il bulbo di vetro quando si deposita su di esso. Successivamente, i palloni iniziarono a essere riempiti con gas chimicamente neutri. Le beute sottovuoto vengono ora utilizzate solo per lampade a bassa potenza.
Progetto
Una lampada a incandescenza è costituita da una base, conduttori di contatto e un bulbo di vetro che protegge il filamento ambiente.
Borraccia

Il bulbo di vetro protegge il filo dalla combustione nell'aria circostante. Le dimensioni del pallone sono determinate dalla velocità di deposizione del materiale filamentoso. Le lampade ad alta potenza richiedono lampadine più grandi in modo che il materiale filamentoso depositato sia distribuito su un'area più ampia e non abbia un forte effetto sulla trasparenza.
Gas tampone

I bulbi delle prime lampade furono evacuati. Le lampade moderne sono riempite con un gas tampone (ad eccezione delle lampade a basso consumo, che sono ancora realizzate sotto vuoto). Ciò riduce la velocità di evaporazione del materiale del filamento. Le perdite di calore che si verificano in questo caso a causa della conduttività termica vengono ridotte scegliendo un gas con le molecole più pesanti possibili. Le miscele di azoto e argon rappresentano un compromesso accettato in termini di riduzione dei costi. Le lampade più costose contengono kripton o xeno (pesi atomici: azoto: 28,0134 g/mol; argon: 39,948 g/mol; kripton: 83,798 g/mol; xeno: 131,293 g/mol)
Filamento

Il filamento delle prime lampadine era fatto di carbone (punto di sublimazione 3559 °C). Le lampadine moderne utilizzano quasi esclusivamente filamenti in lega di osmio-tungsteno. Il filo ha spesso la forma di una doppia elica per ridurre la convezione riducendo lo strato di Langmuir.

Le lampade sono prodotte per varie tensioni operative. L'intensità della corrente è determinata dalla legge di Ohm (I = U / R) e la potenza dalla formula, ovvero P = U 2 / R. Con una potenza di 60 W e una tensione di esercizio di 230 V, attraverso la lampadina dovrebbe fluire una corrente di 0,26 A, ovvero la resistenza del filamento dovrebbe essere di 882 Ohm. Poiché i metalli hanno una bassa resistività, per ottenere tale resistenza è necessario un filo lungo e sottile. Lo spessore del filo nelle lampadine convenzionali è di 40-50 micron.

Poiché all'accensione il filamento è a temperatura ambiente, la sua resistenza è molto inferiore alla resistenza di funzionamento. Pertanto, quando è acceso, scorre molto corrente elevata(da due a tre volte la corrente operativa). Quando il filamento si riscalda, la sua resistenza aumenta e la corrente diminuisce. A differenza delle lampade moderne, le prime lampade a incandescenza con filamenti di carbonio funzionavano secondo il principio opposto quando erano accese: quando riscaldate, la loro resistenza diminuiva e il bagliore aumentava lentamente.

Nelle lampadine lampeggianti è incorporato in serie al filamento un interruttore bimetallico. Per questo motivo, tali lampadine funzionano in modo indipendente in modalità lampeggiante.
Base

La forma della base filettata di una lampada a incandescenza convenzionale è stata proposta da Thomas Alva Edison. Le dimensioni degli zoccoli sono standardizzate.
Efficienza e durata
Quasi tutta l'energia fornita alla lampada viene convertita in radiazione. Le perdite dovute alla conduttività termica e alla convezione sono piccole. Tuttavia, solo una piccola gamma di lunghezze d’onda di questa radiazione è accessibile all’occhio umano. La maggior parte della radiazione si trova nella banda invisibile degli infrarossi e viene percepita come calore. Coefficiente azione utile delle lampade ad incandescenza raggiunge il suo valore massimo del 15% ad una temperatura di circa 3400 K. Alla temperatura praticamente raggiungibile di 2700 K l'efficienza è del 5%.

All'aumentare della temperatura, l'efficienza di una lampada a incandescenza aumenta, ma allo stesso tempo la sua durata diminuisce in modo significativo. Ad una temperatura del filamento di 2700 K la durata della lampada è di circa 1000 ore, a 3400 K solo poche ore. Come mostrato nella figura a destra, quando la tensione aumenta del 20%, la luminosità raddoppia. Allo stesso tempo, la durata è ridotta del 95%.

Ridurre la tensione della metà (ad esempio, quando collegato in serie), sebbene riduca l'efficienza, ma aumenta la durata di quasi mille volte. Questo effetto viene spesso utilizzato quando è necessario fornire un'illuminazione di emergenza affidabile senza requisiti particolari di luminosità, ad esempio sui pianerottoli.

La durata limitata di una lampada a incandescenza è dovuta in misura minore all'evaporazione del materiale del filamento durante il funzionamento e in misura maggiore alle disomogeneità che si presentano nel filamento. L'evaporazione irregolare del materiale del filo porta alla comparsa di aree assottigliate con aumento resistenza elettrica, che a sua volta porta a un riscaldamento e ad un'evaporazione ancora maggiori del materiale in tali luoghi. Quando una di queste costrizioni diventa così sottile che il materiale del filamento in quel punto si scioglie o evapora completamente, la corrente viene interrotta e la lampada si guasta.
Lampade alogene
L'aggiunta di alogeni bromo o iodio al gas tampone aumenta la durata della lampada fino a 2.000-4.000 ore. In questo caso la temperatura di esercizio è di circa 3000 K. I cosiddetti “alogeni” raggiungono un'efficienza di 28 lm/W.

Lo iodio (insieme all'ossigeno residuo) entra in una combinazione chimica con gli atomi di tungsteno evaporati. Questo processo è reversibile: ad alte temperature il composto si scompone nelle sue sostanze costituenti. Gli atomi di tungsteno vengono rilasciati in questo modo sull'elica stessa o in prossimità di essa.

L'aggiunta di alogeni impedisce la deposizione di tungsteno sul vetro, a condizione che la temperatura del vetro sia superiore a 250 °C. Grazie all'assenza di annerimento del bulbo, le lampade alogene possono essere prodotte in una forma molto compatta. Il volume ridotto del pallone consente, da un lato, di utilizzare una pressione operativa più elevata (che porta ancora una volta ad una diminuzione della velocità di evaporazione del filamento) e, dall'altro, senza un aumento significativo dei costi, di riempire il pallone con gas inerti pesanti, il che porta ad una riduzione delle perdite di energia dovute alla conduttività termica. Tutto ciò allunga la vita delle lampade alogene e ne aumenta l'efficienza.

A causa dell'elevata temperatura del pallone, eventuali contaminanti superficiali (ad esempio le impronte digitali) si bruciano rapidamente durante il funzionamento, lasciando segni neri. Ciò porta ad aumenti locali della temperatura del pallone, che possono causarne la distruzione. Inoltre, a causa dell'elevata temperatura, i palloni sono realizzati in quarzo.

Una nuova direzione nello sviluppo delle lampade è la cosiddetta. Lampade alogene IRC (IRC sta per “rivestimento a infrarossi”). Ai bulbi di tali lampade viene applicato uno speciale rivestimento che consente il passaggio della luce visibile, ma trattiene la radiazione infrarossa (termica) e la riflette sulla spirale. Grazie a ciò, la perdita di calore viene ridotta e, di conseguenza, aumenta l'efficienza della lampada. Secondo OSRAM, il consumo energetico è ridotto del 45% e la durata è raddoppiata (rispetto a una lampada alogena convenzionale).

Sebbene le lampade alogene IRC non raggiungano l'efficienza delle lampade fluorescenti, il loro vantaggio è che possono essere utilizzate come sostituzione diretta delle lampade alogene convenzionali.
Lampade speciali
Lampade di proiezione - per proiettori di diapositive e cinematografiche. Hanno una temperatura del filamento aumentata (e, di conseguenza, una maggiore luminosità e una durata ridotta); Solitamente il filo viene posizionato in modo che l'area luminosa formi un rettangolo.
Lampade a doppio filamento per fari auto. Un filo per gli abbaglianti, l'altro per gli anabbaglianti. Inoltre, tali lampade contengono uno schermo che, in modalità anabbagliante, interrompe i raggi che potrebbero accecare i conducenti in arrivo.

Storia dell'invenzione
Nel 1854, l’inventore tedesco Heinrich Goebel sviluppò la prima lampadina “moderna”: un filamento di bambù carbonizzato in un contenitore sotto vuoto. Nei successivi 5 anni sviluppò quella che molti chiamano la prima pratica lampadina.
L'11 luglio 1874, l'ingegnere russo Alexander Nikolaevich Lodygin ricevette il brevetto numero 1619 per una lampada a filamento. Ha utilizzato come filamento una barra di carbonio posta in un recipiente evacuato.
L'inventore inglese Joseph Wilson Swan ricevette un brevetto britannico per una lampada a filamento di carbonio nel 1878. Nelle sue lampade il filamento si trovava in un'atmosfera rarefatta di ossigeno, che permetteva di ottenere una luce molto brillante.
Nella seconda metà degli anni '70 dell'Ottocento, l'inventore americano Thomas Edison diresse lavoro di ricerca in cui prova vari metalli come filo. Alla fine ritorna alla fibra di carbonio e crea una lampadina con una durata di 40 ore. Nonostante la loro durata di vita così breve, le sue lampadine stanno sostituendo l'illuminazione a gas utilizzata fino ad allora.
Nel 1890 Lodygin inventa diversi tipi di lampade con filamenti metallici.
Nel 1906, Lodygin vendette un brevetto per un filamento di tungsteno alla General Electric. A causa dell'elevato costo del tungsteno, il brevetto trova solo un uso limitato.
Nel 1910, William David Coolidge inventò un metodo migliorato per produrre filamenti di tungsteno. Successivamente, il filamento di tungsteno sostituisce tutti gli altri tipi di filamenti.
Il problema rimanente con la rapida evaporazione del filamento nel vuoto fu risolto dallo scienziato americano Irving Langmuir, che, lavorando dal 1909 presso la General Electric, ebbe l'idea di riempire i bulbi delle lampade con un gas inerte, che aumentava significativamente la vita delle lampade.