Quando i produttori di lampadine hanno creato un cartello per limitare la durata della lampadina?
doc-7871
Ciò significa che una riduzione del 5% della tensione di funzionamento raddoppierà più del doppio la durata della lampadina, a scapito di una riduzione della sua potenza luminosa di circa il 16%. Questo può essere un compromesso molto accettabile per una lampadina che si trova in un luogo di difficile accesso (ad esempio, semafori o apparecchi appesi a soffitti alti). Le lampadine a lunga vita approfittano di questo compromesso. Poiché il valore dell' energia elettrica che consumano è molto più del valore della lampada, le lampade generiche enfatizzano l' efficienza nel tempo. L' obiettivo è ridurre al minimo il costo della luce, non quello delle lampade. Le prime lampadine avevano una durata di vita fino a 2500 ore, ma nel 1924 un cartello accettò di limitare la vita a 1000 ore. Quando questo fu esposto nel 1953, General Electric e altri importanti produttori americani furono vietati di limitarne la vita.
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doc-7837
Le lampadine ad incandescenza sono molto meno efficienti della maggior parte degli altri tipi di illuminazione elettrica; le lampadine ad incandescenza trasformano meno del 5% dell' energia che utilizzano in luce visibile, con lampadine standard mediamente intorno al 2,2%. L' energia rimanente viene convertita in calore. L' efficacia luminosa di una tipica lampadina ad incandescenza è di 16 lumen per watt, rispetto a 60 lm/W per una lampadina fluorescente compatta o a 150 lm/W per alcune lampade LED bianche. Alcune applicazioni della lampadina ad incandescenza utilizzano deliberatamente il calore generato dal filamento. Tali applicazioni includono incubatrici, box per cova del pollame, luci di calore per vasche di rettile, riscaldamento a infrarossi per processi industriali di riscaldamento ed essiccazione, lampade lava e il giocattolo Easy-Bake Oven. Le lampadine ad incandescenza in genere hanno una durata di vita breve rispetto ad altri tipi di illuminazione: circa 1.000 ore per le lampadine domestiche contro le 10.000 ore per le lampade fluorescenti compatte e 30.000 ore per i LED di illuminazione.
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doc-7853
La maggior parte delle lampadine hanno vetro trasparente o rivestito. Le lampadine di vetro rivestite hanno all' interno una sostanza polverosa bianca chiamata caolino. Il caolino, o caolinite, è un' argilla bianca gessosa in polvere finissima, soffiata e depositata elettrostaticamente all' interno del bulbo. Diffonde la luce emessa dal filamento, producendo una luce più delicata ed uniformemente distribuita. I fabbricanti possono aggiungere pigmenti al caolino per regolare le caratteristiche della luce finale emessa dalla lampadina. Le lampadine Kaolin diffuse sono ampiamente utilizzate nell' illuminazione interna a causa della loro luce relativamente delicata. Altri tipi di lampadine colorate sono anche fatti, tra cui i vari colori utilizzati per "lampadine da festa", luci albero di Natale e altre luci decorative. Questi sono creati da colorare il vetro con un agente di drogaggio, che è spesso un metallo come il cobalto (blu) o cromo (verde). Il vetro contenente neodimio è talvolta utilizzato per fornire una luce più naturale.
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doc-7865
La lampada alogena riduce l' evaporazione irregolare del filamento ed elimina l' oscuramento dell' involucro riempiendo la lampada con un gas alogeno a bassa pressione, piuttosto che con un gas inerte. Il ciclo alogeno aumenta la durata di vita della lampadina e ne previene l' oscuramento riposizionando il tungsteno dall' interno della lampadina sul filamento. La lampada alogena può far funzionare il suo filamento ad una temperatura superiore a quella di una lampada standard a gas di potenza simile senza perdita di vita operativa. Tali lampadine sono molto più piccole delle normali lampadine ad incandescenza, e sono ampiamente utilizzati dove l' illuminazione intensa è necessaria in uno spazio limitato. Lampade a fibra ottica per microscopia ottica è una tipica applicazione.
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doc-7855
Nella produzione della lampadina di vetro viene utilizzato un tipo di "macchina a nastro". Un nastro continuo di vetro viene fatto passare lungo un nastro trasportatore, riscaldato in un forno e poi soffiato da ugelli dell' aria allineati con precisione attraverso i fori nel nastro trasportatore in stampi. Così le lampadine di vetro sono creati. Dopo che i bulbi sono stati soffiati e raffreddati, vengono tagliati fuori dalla macchina a nastro; una tipica macchina di questo tipo produce 50.000 lampadine all' ora. Il filamento e i relativi supporti sono assemblati su uno stelo di vetro, che viene fuso con il bulbo. L' aria viene pompata dalla lampadina e il tubo di evacuazione nella pressa dello stelo viene sigillato da una fiamma. La lampadina viene quindi inserita nella base della lampada e l' intero gruppo viene testato.
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doc-7849
Il costo iniziale di una lampadina a incandescenza è ridotto rispetto al costo dell' energia che utilizza per tutta la sua durata di vita. Le lampadine ad incandescenza hanno una vita più breve rispetto alla maggior parte delle altre lampade, un fattore importante se la sostituzione è scomoda o costosa. Alcuni tipi di lampade, tra cui quelle ad incandescenza e fluorescenti, emettono meno luce con l' invecchiamento; questo può essere un inconveniente, o può ridurre la vita utile effettiva a causa della sostituzione della lampada prima di un guasto totale. Un confronto dei costi di funzionamento della lampada ad incandescenza con altre sorgenti luminose deve includere i requisiti di illuminazione, il costo della lampada e il costo del lavoro per la sostituzione delle lampade (tenendo conto della vita utile effettiva della lampada), il costo dell' elettricità utilizzata, l' effetto del funzionamento della lampada sui sistemi di riscaldamento e condizionamento dell' aria. Quando viene utilizzato per l' illuminazione di case ed edifici commerciali, l' energia persa per il riscaldamento può aumentare significativamente l' energia richiesta dall' impianto di climatizzazione di un edificio. Durante la stagione di riscaldamento il calore prodotto dalle lampadine non viene sprecato, anche se nella maggior parte dei casi è più economico ottenere calore dal sistema di riscaldamento. Indipendentemente da ciò, nel corso di un anno un sistema di illuminazione più efficiente consente di risparmiare energia in quasi tutti i climi.
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doc-7873
Nel caso delle lampade ad inondazione utilizzate per l' illuminazione fotografica, il compromesso è fatto nella direzione opposta. Rispetto alle lampadine di servizio generale, per la stessa potenza, queste lampadine producono molta più luce, e (più importante) luce ad una temperatura di colore più alta, a scapito della vita notevolmente ridotta (che può essere breve come due ore per una lampada di tipo P1). Il limite superiore di temperatura per il filamento è il punto di fusione del metallo. Il tungsteno è il metallo con il punto di fusione più alto, 3.695 K (6.191 °F). Ad esempio, una lampadina di proiezione della durata di 50 ore è progettata per funzionare a soli 50 °C (122 °F) al di sotto di tale punto di fusione. Tale lampada può raggiungere fino a 22 lumen per watt, rispetto ai 17,5 lumen per una lampada di servizio generale da 750 ore.
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doc-7860
Uno dei problemi della lampadina elettrica standard è l' intaglio del filamento dovuto all' evaporazione del filamento. Piccole variazioni di resistività lungo il filamento provocano la formazione di "hot spot" nei punti di resistività più elevata; una variazione del diametro di solo l' 1% determinerà una riduzione del 25% della vita utile. Questi punti caldi evaporano più velocemente del resto del filamento, il che aumenta la resistenza a quel punto, creando un feedback positivo che termina nel piccolo divario familiare in un filamento altrimenti sano. Irving Langmuir ha scoperto che un gas inerte, invece del vuoto, ritardava l' evaporazione. General service lampadine ad incandescenza lampadine oltre 25 watt circa in rating sono ora riempito con una miscela di argon per lo più e qualche azoto, o a volte krypton. Lampade funzionanti in corrente continua sviluppano irregolarità casuali di gradini di scale sulla superficie del filamento che possono tagliare la durata di vita a metà rispetto al funzionamento AC; leghe diverse di tungsteno e renio può essere utilizzato per contrastare l' effetto.
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doc-7836
Una lampadina a incandescenza, una lampada ad incandescenza o un globo di luce ad incandescenza è una luce elettrica con un filamento di filo riscaldato ad una temperatura elevata, facendo passare una corrente elettrica attraverso di essa, fino a quando si illumina con luce visibile (incandescenza). Il filamento caldo è protetto dall' ossidazione con una lampadina al vetro o al quarzo riempita di gas inerte o evacuata. In una lampada alogena, l' evaporazione del filamento è impedita da un processo chimico che trasferisce il vapore metallico sul filamento, prolungandone la vita. La lampadina viene alimentata con corrente elettrica tramite morsetti passanti o fili incassati nel vetro. La maggior parte delle lampadine sono utilizzati in una presa che fornisce supporto meccanico e connessioni elettriche.
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doc-7852
Le lampadine a incandescenza sono costituite da un involucro di vetro stagno all' aria (l' involucro, o lampadina) con un filamento di filo di tungsteno all' interno della lampadina, attraverso il quale passa una corrente elettrica. I fili di contatto e una base con due (o più) conduttori forniscono collegamenti elettrici al filamento. Le lampadine a incandescenza contengono di solito un supporto in stelo o in vetro ancorato alla base della lampadina che permette ai contatti elettrici di scorrere attraverso l' involucro senza perdite di aria o gas. Piccoli fili incorporati nello stelo sostengono a loro volta il filamento e i suoi fili conduttori.
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doc-7872
Le relazioni di cui sopra sono valide solo per poche variazioni percentuali di tensione intorno alle condizioni nominali, ma indicano che una lampada funzionante a una tensione molto inferiore a quella nominale potrebbe durare per centinaia di volte più a lungo rispetto alle condizioni nominali, anche se con una resa luminosa notevolmente ridotta. La "Centennial Light" è una lampadina che viene accettata dal Guinness dei Primati Mondiali come accesa quasi continuamente in una stazione dei vigili del fuoco di Livermore, California, dal 1901. Tuttavia, la lampadina emette la luce equivalente di una lampadina da quattro watt. Una storia simile si può raccontare di una lampadina da 40 watt in Texas illuminata dal 21 settembre 1908. Una volta risiedeva in un teatro d' opera dove celebrità notevoli si fermarono a prendere il suo splendore, e fu spostato in un museo di zona nel 1977.
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