Che tipo di energia produce una lampadina a incandescenza?
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-9216
Comunemente chiamato' lampadine', le lampade sono la parte rimovibile e sostituibile di un apparecchio luminoso, che converte l' energia elettrica in radiazione elettromagnetica. Mentre le lampade sono state tradizionalmente classificate e commercializzate principalmente in termini di consumo energetico, espresso in watt, la proliferazione della tecnologia di illuminazione al di là della lampadina a incandescenza ha eliminato la corrispondenza della potenza watt alla quantità di luce prodotta. Ad esempio, una lampadina ad incandescenza da 60 W produce circa la stessa quantità di luce di una lampada fluorescente compatta da 13 Watt. Ognuna di queste tecnologie ha una diversa efficacia nel convertire l' energia elettrica in luce visibile. La luce visibile viene tipicamente misurata in lumen. Questa unità quantifica solo la radiazione visibile ed esclude i raggi infrarossi e ultravioletti invisibili. Una candela in cera produce nell' ordine di 13 lumen, una lampada incandescente da 60 watt produce circa 700 lumen e una lampada fluorescente compatta da 15 watt produce circa 800 lumen, ma la potenza effettiva varia in base al design specifico. La valutazione e l' enfasi sul marketing si sta spostando dal wattaggio alla produzione di lumen, per dare all' acquirente una base direttamente applicabile su cui selezionare una lampada.
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doc-7867
Le lampade ad incandescenza sono carichi resistivi quasi puri con un fattore di potenza pari a 1. Ciò significa che la potenza effettivamente consumata (in watt) e la potenza apparente (in volt) sono uguali. Le lampadine a incandescenza sono di solito commercializzate in base all' energia elettrica consumata. Ciò si misura in watt e dipende principalmente dalla resistenza del filamento, che a sua volta dipende principalmente dalla lunghezza, dallo spessore e dal materiale del filamento. Per due lampadine della stessa tensione, tipo, colore e chiarezza, la lampadina di potenza superiore dà più luce.
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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-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-7850
Dal momento che le lampadine a incandescenza consumano più energia di alternative come CFL e lampade a LED, molti governi hanno introdotto misure per vietarne l' uso, fissando standard minimi di efficacia superiori a quelli ottenibili con le lampade ad incandescenza. L' Unione europea, gli Stati Uniti, la Russia, il Brasile, il Brasile, l' Argentina, il Canada e l' Australia, tra gli altri, hanno attuato misure di divieto delle lampadine. In Europa la CE ha calcolato che il divieto contribuisce all' economia con 5-10 miliardi di euro e risparmia 40 TWh di elettricità ogni anno, il che si traduce in una riduzione delle emissioni di CO2 di 15 milioni di tonnellate.
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doc-7847
Anche se inefficienti, le lampadine a incandescenza hanno un vantaggio nelle applicazioni in cui è importante una riproduzione accurata del colore, poiché lo spettro continuo del corpo nero emesso da un filamento incandescente della lampadina produce una resa cromatica quasi perfetta, con un indice di resa del colore di 100 (il migliore possibile). Il bilanciamento del bianco è ancora necessario per evitare i colori troppo "caldi" o "freddi", ma questo è un processo semplice che richiede solo la temperatura del colore in Kelvin come input per le moderne apparecchiature digitali di riproduzione visiva come videocamere o macchine fotografiche, a meno che non sia completamente automatizzato. Le prestazioni di color-rendering delle luci ad incandescenza non possono essere eguagliate da LED o lampade fluorescenti, anche se possono offrire prestazioni soddisfacenti per applicazioni non critiche come l' illuminazione domestica. Bilanciamento del bianco tali luci è quindi più complicato, che richiede ulteriori regolazioni per ridurre ad esempio i getti di colore verde-magenta, e anche quando correttamente bilanciato in bianco, la riproduzione del colore non sarà perfetta.
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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-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-7846
Lo spettro emesso da un radiatore a corpo nero alle temperature delle lampadine ad incandescenza non corrisponde alle caratteristiche di sensibilità dell' occhio umano; la luce emessa non appare bianca, e la maggior parte di essa non rientra nella gamma di lunghezze d' onda a cui l' occhio è più sensibile. I filamenti di tungsteno irradiano per lo più radiazione infrarossa a temperature dove rimangono solidi - sotto i 3.695 K (3.422 °C; 6.191 °F). Donald L. Klipstein spiega così:"Un radiatore termico ideale produce la luce visibile in modo ottimale a temperature intorno ai 6.300 °C (6.600 K; 11.400 °F). Anche a questa temperatura elevata, molta radiazione è infrarossa o ultravioletta, e l' efficacia luminosa teorica (LER) è di 95 lumen per watt". Nessun materiale noto può essere utilizzato come filamento a questa temperatura ideale, che è più calda della superficie del sole.
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doc-7838
Le lampadine ad incandescenza sono state sostituite in molte applicazioni da altri tipi di luce elettrica, come lampade fluorescenti, lampade fluorescenti compatte fluorescenti (CFL), lampade fluorescenti a catodo freddo (CCFL), lampade a scarica ad alta intensità e lampade a diodi emettitori di luce (LED). Alcune giurisdizioni, come l' Unione europea, la Cina, il Canada e gli Stati Uniti, stanno per eliminare gradualmente l' uso delle lampadine a incandescenza, mentre altre, tra cui Colombia, Messico, Cuba, Argentina, Brasile e Australia, le hanno già proibite.
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