Cos'è una lampadina, design e principio di funzionamento

Ti sei mai chiesto cos'è una normale lampadina? Molti di noi sanno che il dispositivo di illuminazione più semplice è costituito da una base, una lampadina e un filamento di tungsteno, ma come funziona, perché si brucia con il tempo e perché i bulbi delle lampade sono riempiti di gas inerti?

In questo articolo parleremo di tutte le caratteristiche delle semplici "lampadine Ilyich" e dei moderni dispositivi fluorescenti e LED.

Cos'è una lampadina a incandescenza

Una normale lampada a incandescenza è una sorgente luminosa alimentata, la cui parte principale è costituita da un materiale refrattario che funge da corpo del filamento. Nella maggior parte dei casi, tale materiale (conduttore) viene posto in un pallone da vuoto o in un pallone riempito con gas inerti. Quando la corrente passa attraverso un conduttore, si riscalda e inizia a emettere una luce brillante.

Interessante! Affinché il filamento di tungsteno di una lampadina si accenda, deve essere riscaldato ad una temperatura di circa 2000 °C. Il limite della temperatura incandescente può essere considerato 3410 °C.

Storia della creazione

Nessuno scienziato, infatti, ha mai inventato nulla da solo: è quello che è successo con la lampadina “classica”. Nel 1840, un inventore britannico di nome Warren De la Rue progettò la prima lampada a incandescenza alimentata da un conduttore di platino. Due anni prima, nel 1838, uno scienziato belga di nome Jobard aveva inventato la prima sorgente luminosa al mondo con nucleo di carbonio. Ebbene, esattamente cento anni prima della fine della Seconda Guerra Mondiale, Heinrich Goebel crea i primi prototipi di moderne lampadine.

È interessante notare che la prima lampada di Goebel aveva un filo di bambù carbonizzato posto nel vuoto. Lo scienziato ha continuato a lavorare sulla sua idea per circa altri 5 anni, dopo di che lo ha presentato al grande pubblico.

Anche gli scienziati russi hanno dato un contributo significativo all'invenzione, che ora è utilizzata in tutto il mondo. Così, nel 1874, la prima lampadina con un nucleo di carbonio collocata in un ambiente senz'aria fu registrata a nome di Alexander Nikolaevich Lodygin. Il grosso problema con una sorgente luminosa di questo tipo era che il carbonio come conduttore non poteva durare abbastanza a lungo e si bruciava subito dopo l’uso. Nel corso del tempo, le menti brillanti del pianeta hanno avuto l'idea di sostituire il carbone con il tungsteno.

Interessante! Quando si parla di elettricità e di dispositivi di illuminazione non si può non citare il grande Thomas Edison. Fu lui il primo a creare e brevettare una lampada a incandescenza, economica da produrre e durevole (rispetto alla maggior parte dei dispositivi di quel tempo).

Dalla sua invenzione, la familiare sorgente luminosa non è cambiata molto, ma in essa si sono verificati comunque cambiamenti tecnici: il conduttore è stato sostituito con uno più avanzato e lo spazio all'interno del bulbo ha cominciato a essere riempito con un gas speciale.

Caratteristiche del progetto e principio di funzionamento

LN standard è costituito da:

• un pallone riempito con un gas inerte (o privo di aria);
• una base che funge contemporaneamente sia da “coperchio” della lampadina sia da elemento per collegare la lampada alla rete;
• elettrodi;
• bobina di filamento posizionata su appositi supporti;
• contatto di base.

Come materiale conduttore è stato scelto il tungsteno per minimizzare il consumo di corrente per il riscaldamento e ridurre al minimo possibile la sezione del filamento.

Interessante! Il parametro di resistività del tungsteno è tre volte maggiore di quello del rame.

La spirale è alimentata dalla corrente proveniente dagli elettrodi e come materiale principale delle “corna” su cui è installata la spirale viene utilizzato il molibdeno: è refrattario e non si espande se riscaldato. L'utilizzo di un gas inerte aumenta la potenziale durata della spirale: in un ambiente gassoso è “più difficile” che si bruci. Per quanto riguarda la base, le sue dimensioni e la filettatura su di essa possono variare.

Caratteristiche e tipologie

Oltre ai soliti farmaci domestici a cui siamo abituati, gli esperti identificano molte altre varietà, tra cui:

1. Decorativo. Si distinguono per forme di lampadina non standard, spirale allargata e illuminazione scarsa. Tali dispositivi vengono spesso utilizzati dai designer per realizzare progetti in stile “vintage”.
2. Illuminazione. Hanno la lampadina verniciata internamente e hanno una bassa potenza (fino a 25 W). Cambiano rapidamente la tonalità del bagliore, quindi richiedono frequenti sostituzioni.
3. Segnale. In precedenza, erano ampiamente utilizzati in vari dispositivi di illuminazione, ma oggi in quest'area vengono attivamente sostituiti dalle opzioni LED.
4. Rispecchiato.Il bulbo di una lampada del genere è parzialmente ricoperto da uno strato di alluminio che riflette bene la luce, permettendogli di concentrare l'illuminazione in un certo punto dello spazio della stanza.
5. Trasporto. Sono utilizzati per equipaggiare l'ottica di automobili, trattori, aeroplani, varie navi marittime, ecc. Hanno una maggiore resistenza e sono resistenti alle vibrazioni.
6. Doppio filo. Un sottotipo speciale utilizzato nei semafori ferroviari, negli aerei e nelle automobili.

Riferimento. Esistono altri tipi di LN, ma oggi la maggior parte di essi è stata sostituita da dispositivi più moderni, di cui parleremo più avanti.

Vantaggi e svantaggi

Le qualità positive del classico LP includono basso costo, dimensioni ridotte, immunità a piccole cadute di tensione nella rete, uno spettro di illuminazione piacevole per la visione umana, un'ampia gamma di opzioni di alimentazione, l'assenza di componenti tossici o altri componenti dannosi nella composizione e rumore durante il funzionamento. Se parliamo degli svantaggi, tra questi vale la pena menzionare una durata relativamente breve, un consumo di corrente sufficientemente elevato e un pericolo di incendio.

Importante! La superficie attorno alle potenti lampade a incandescenza può riscaldarsi fino a +330 gradi Celsius. Stai attento!

Ambito di applicazione

Gli LN classici vengono utilizzati per l'illuminazione domestica di locali e aree locali, immobili commerciali, utilizzati nel trasporto automobilistico, ferroviario e aereo, installati in dispositivi di illuminazione portatili (torce tascabili, ecc.), utilizzati nel cinema, nel design, nella medicina e in molti altri settori della vita.

Design e principio di funzionamento dei moderni tipi di lampade

I moderni dispositivi di illuminazione includono dispositivi alogene, fluorescenti, a risparmio energetico e LED. Consideriamo ogni tipo individualmente.

Alogeno

Tali dispositivi sono una versione modernizzata dei classici LN. Il pallone di un tale dispositivo è pieno di alogeno, che reagisce con il tungsteno, che evapora quando si riscalda. Ciò consente di prolungare la vita del dispositivo. Inoltre, il quarzo viene utilizzato nelle lampade alogene. I dispositivi di illuminazione alogene hanno solitamente caratteristiche prestazionali più elevate rispetto alle lampade convenzionali.

Luminescente

Questi dispositivi sono anche chiamati lampade fluorescenti. Hanno un'elevata qualità di resa cromatica, che ne consente l'utilizzo nell'illuminazione di vetrine e scaffalature. Rispetto a LN, un apparecchio luminescente consuma 4-5 volte meno energia e ha una durata maggiore. Hanno anche i loro svantaggi: scarse prestazioni alle basse temperature e contenuto di sostanze nocive (incluso il mercurio) in alcuni modelli.

Risparmio energetico

La caratteristica principale dei dispositivi di illuminazione a risparmio energetico è l'unità elettronica, che garantisce sia l'accensione che il funzionamento della lampada. Tale dispositivo è caratterizzato da un funzionamento più stabile, un consumo energetico inferiore, una maggiore durata e un'ampia gamma di colori disponibili.

Importante! Nella produzione di lampade a risparmio energetico vengono utilizzate sostanze pericolose per la natura e per l'uomo, pertanto il loro smaltimento deve essere effettuato esclusivamente attraverso appositi punti di raccolta.

GUIDATO

Il design di tali lampade utilizza cristalli semiconduttori: creano un bagliore quando la corrente elettrica li attraversa.Rispetto agli stessi dispositivi alogeni, i dispositivi LED sono circa 4-7 volte più efficienti e in termini di durata tale dispositivo può durare fino a 50.000 ore. L'unico inconveniente delle lampade a LED è considerato il loro costo elevato, tuttavia, tenendo conto del risparmio sulla manutenzione e sui consumi, a lungo termine risulta molto più vantaggioso acquistarle.

Quindi abbiamo scoperto cos'è una lampadina, abbiamo esaminato la maggior parte dei tipi di opzioni moderne e non così moderne. Ci auguriamo che ora tu abbia un'idea generale delle caratteristiche del loro funzionamento.