Lampadina
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La lampadina è un dispositivo elettrico specificamente progettato per produrre luce.
Ci sono diversi tipi di lampadina per usi diversi. Anzitutto una lampadina viene classificata attraverso i suoi due parametri più importanti: la tensione di alimentazione (V = Volt) e la potenza (W = Watt). La potenza non è indice diretto del flusso luminoso emesso (misurato in lumen), poiché questo è determinato anche dall'efficienza luminosa, ovvero il rapporto tra l'energia luminosa visibile emessa e l'energia elettrica assorbita. L'energia perduta è emessa in zone dello spettro elettromagnetico non percepibili dall'occhio umano: Infrarosso e ultravioletto.
Inoltre una lampadina viene anche catalogata attraverso la sua forma: la forma più comune è la lampadina a goccia, poi c'è la forma a oliva, a tortiglione, a sfera, a peretta, tubolare, ecc.
Un altro elemento caratteristico di una lampadina è la tonalità della luce emessa, più calda o più fredda. Normalmente si definisce questo parametro come temperatura di colore, ovvero la tonalità che avrebbe la luce emessa da un corpo nero ideale riscaldato alla temperatura data. Questo valore è espresso in kelvin. È da sottolineare che quando si parla di luce calda, si intende in realtà una luce tendente alla parte rossa dello spettro e quindi emessa in realtà da un corpo più freddo.
Un'altra caratteristica importante della lampadina è costituita dal suo attacco che si chiama virola; questa può essere di alluminio, di ottone o di acciaio nichelato e ha, generalmente due forme tipiche: a vite o a baionetta. A sua volta la virola ha diverse dimensioni in funzione della potenza della lampadina. La forma più comune della virola nell'Europa continentale è quella a vite con diametro di 27 mm e viene detta quindi virola tipo E27 (la E è l'abbreviazione di Edison). In Gran Bretagna ed in alcune zone della Francia viene invece usata la virola a baionetta con diametro di 22mm. Da qui la denominazione di virola tipo B22 (la B è l'abbreviazione di Bayonet).
Indice |
[modifica] Cronologia storica
- 1802 Humphry Davy dimostra il funzionamento della lampada ad arco in aria atmosferica;
- 1835 James Bowman Lindsay mostra un sistema di illuminazione con lampada ad incandescenza;
- 1841 A Parigi vengono installate lampade ad arco sperimentali per l'illuminazione pubblica;
- 1856 Il soffiatore di vetro Heinrich Geissler realizza il primo arco elettrico all'interno di un tubo;
- 1867 Antoine Henri Becquerel propone il primo esempio di lampada fluorescente
- 1875 Henry Woodward brevetta la lampadina elettrica;
- 1876 Pavel Yablochkov inventa al candela di Yablochkov, la prima lampada ad arco con elettrodi in carbone di pratico utilizzo; fu utilizzata per l'illuminazione pubblica a Parigi;
- 1879 Alessandro Cruto ricercatore di Piossasco (TO), dopo aver assistito ad una serie di conferenze tenute da Galileo Ferraris sui progressi dell'elettricità, si dedicò alla realizzazione di un filamento di uso pratico per le lampadine elettriche ad incandescenza e poté così produrre l'anno successivo un filamento che, unico fra quelli ottenuti da altri sperimentatori, aveva un coefficiente di resistenza positivo (che aumentava cioè con l'aumentare della temperatura). Cruto pur avendo realizzato per primo un filamento in grado di superare quello degli americani, non fu in grado di brevettare l'invenzione su scala mondiale per la mancanza di finanziatori, cosa che invece fece Thomas Edison, che di fatto si appropriò dell'invenzione, tutta Italiana.
- 1880 Thomas Edison e Joseph Wilson Swan brevettano la lampada ad incandescenza con filamento di carbonio;
- 1893 Nikola Tesla sviluppa lampade a scarica ad induzione, senza elettrodi, alimentate ad alta frequenza e le usa per illuminare il proprio laboratorio;
- 1894 McFarlane Moore inventa il tubo di Moore, precursore delle attuali lampade a scarica;
- 1901 Peter Cooper Hewitt sviluppa la lampada a scarica a vapori di mercurio;
- 1903 William Coolidge introduce l'uso del filamento di tungsteno;
- 1911 Georges Claude realizza la lampada al neon;
- 1926 Edmund Germer brevetta la lampada fluorescente
- 1962 Nick Holonyak sviluppa il primo LED in luce visibile di pratico utilizzo;
[modifica] Tecnologie
Esistono lampadine basate su tecnologie molto diverse tra loro:
[modifica] Incandescenza
Nella lampada ad incandescenza la produzione avviene portando un filamento metallico di tungsteno all'incandescenza alla temperatura di 2700 K per effetto Joule. Il filamento di tungsteno è posto sotto vuoto, l'assenza di ossigeno a contatto con il filamento è garantito dalla relativa ampolla, generalmente di vetro, della lampadina.
Lo spettro di emissione della superficie incandescente del filamento è approssimabile allo spettro di corpo nero.
Una variante è la lampada alogena.
I classici attacchi standard sono E27 (attacco grande) ed E14 (attacco piccolo).
Nelle lampadine a incandescenza, solo il 5% dell'energia che le alimenta viene convertita in luce, il rimanente 95% viene sprecato in calore.
[modifica] Scarica
Nelle lampade a scarica luce viene prodotta da un gas ionizzato per effetto di una scarica elettrica. Sono tipicamente costituite da un tubo di vetro o quarzo al cui interno è presente un particolare gas o vapore (es. di sodio o di mercurio), alle cui estremità sono collocati due elettrodi. Una opportuna differenza di potenziale provoca la formazione un arco di plasma nel gas.
L'emissione avviene in corrispondenza delle righe di assorbimento tipiche del gas impiegato. Per esempio, nelle lampade al sodio a bassa pressione l'emissione è pressoché monocromatica gialla. Più spesso la luce è prodotta per fluorescenza, come nelle comuni lampade fluorescenti, erroneamente chiamate tubi al neon, anche se il neon in realtà non è alla base del funzionamento. In queste lampadine la scarica avviene in vapore di mercurio, prevalentemente nello spettro ultravioletto. Sulla superficie interna del tubo è deposto un materiale fluorescente che assorbe l'energia dei raggi ultravioletti e la riemette nel campo della luce visibile.
La scarica nei gas è stata realizzata prima della lampadina ad incandescenza, ma l'utilizzo del fenomeno nelle lampadine si è avuto nella prima metà del novecento. Le lampadine a fluorescenza usano il 25% dell'elettricità per illuminare di quella che gli viene inviata.
[modifica] LED
Alternativa alle lampadine comuni, di recente sviluppo, sono costituite da uno o più spesso diversi diodi LED alimentati da un apposito circuito elettronico. La luce viene generata da un processo fisico chiamato "Ricombinazione Elettrone-Lacuna" che da origine all emissione di una particella luminosa: il fotone. Ormai consolidati i led a colore singolo come il rosso,il verde e il blu. Più difficile la realizzazione di led bianchi con emissioni e costi concorrenziali con i comuni dispositivi di illuminazione. Il problema della realizzazione del bianco è la necessità di dover coprire l'intero spettro di emissione di radiazione visibile. Infatti la luce della lampadina ad incandescenza, o del sole stesso, se analizzata nelle singole componenti spettrali, risulta formata da tutti i colori. I più innovative led bianchi sfruttano o 3 led posti assieme, verde blu e rosso, per realizzare il bianco, oppure la combinazione di un led blu e di uno strato di fosfori(giallo) che combinandone gli spettri di emissione restituiscono una luce bianca. Hanno anche la caratteristica, a fine vita, di esaurirsi lentamente piuttosto che bruciare istantaneamente.
Lo svantaggio principale è l'elevato costo rispetto ad altre tecnologie. Con questo tipo di lampadina viene usato il 50% dell'elettricità per l'illuminazione.
[modifica] Polimeri organici
Questa tecnologia, che potrebbe diventare predominante nel futuro, si basa su materiali plastici (polimeri) in grado di emettere luce per elettroluminescenza se attraversati da corrente elettrica. Una classe di questi materiali sono gli OLED. I principali vantaggi risiedono nell'economicità, buon rendimento e lavorabilità in fogli di forma arbitraria. Potrebbero per esempio tappezzare il soffitto generando una luce diffusa, non abbagliante e senza ombre. Con questa tecnologia si sfrutterebbe oltre il 50% di elettricità che arriva per illuminare.
[modifica] Voci correlate
- efficienza luminosa
- Candela
- Lampada
- Lampada ad incandescenza
- Lampada a scarica
- Lampada fluorescente
- Lampada al neon
[modifica] Altri progetti
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