Quanti lumen per watt produce una tipica lampada da 100 watt e 120 volt?
doc-7874
Le lampade progettate per diverse tensioni hanno una diversa efficacia luminosa. Ad esempio, una lampada da 100 watt e 120 volt produrrà circa 17,1 lumen per watt. Una lampada con la stessa durata di vita nominale ma progettata per 230 V produrrebbe solo circa 12,8 lumen per watt e una lampada simile progettata per 30 volt (illuminazione del treno) produrrebbe fino a 19,8 lumen per watt. Le lampade a bassa tensione hanno un filamento più spesso, per la stessa potenza nominale. Possono funzionare più caldi per la stessa durata prima che il filamento evapori.
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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-7868
La resistenza effettiva del filamento dipende dalla temperatura. La resistenza a freddo delle lampade al tungsteno filamento è di circa 1/15 la resistenza a caldo filamento quando la lampada è in funzione. Ad esempio, una lampada da 100 watt e 120 volt ha una resistenza di 144 ohm quando è accesa, ma la resistenza al freddo è molto più bassa (circa 9,5 ohm). Poiché le lampade ad incandescenza sono carichi resistivi, per controllare la luminosità è possibile utilizzare semplici dimmer TRIAC a controllo di fase. I contatti elettrici possono essere contrassegnati da un simbolo a "T" che indica che sono progettati per il controllo di circuiti con una corrente di spunto elevata caratteristica delle lampade al tungsteno. Per una lampada di servizio generale da 100 watt, 120 volt, la corrente si stabilizza in circa 0,10 secondi, e la lampada raggiunge il 90% della sua piena luminosità dopo circa 0,13 secondi.
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doc-7859
Per migliorare l' efficienza della lampada, il filamento è generalmente costituito da bobine multiple di filo sottile arrotolato, noto anche come "bobina arrotolata". Per una lampada da 60 watt a 120 volt, la lunghezza non rivestita del filamento di tungsteno è di solito 22,8 pollici (580 mm) e il diametro del filamento è 0,0018 pollici (0,046 mm). Il vantaggio della bobina arrotolata è che l' evaporazione del filamento di tungsteno è al tasso di un cilindro di tungsteno avente un diametro uguale a quello della bobina arrotolata. Il filamento della bobina a spirale evapora più lentamente di un filamento rettilineo della stessa superficie e della stessa potenza di emissione della luce. Come risultato, il filamento può quindi funzionare più caldo, che si traduce in una sorgente di luce più efficiente, riducendo l' evaporazione in modo che il filamento durerà più a lungo di un filamento dritto alla stessa temperatura.
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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-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-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-5280
In biologia, l' energia è un attributo di tutti i sistemi biologici dalla biosfera al più piccolo organismo vivente. All' interno di un organismo è responsabile della crescita e dello sviluppo di una cellula biologica o di un organello di un organismo biologico. L' energia è quindi spesso detto essere immagazzinato da cellule nelle strutture delle molecole di sostanze come i carboidrati (compresi gli zuccheri), lipidi e proteine, che rilasciano energia quando reagito con ossigeno nella respirazione. In termini umani, l' equivalente umano (H-e) (conversione dell' energia umana) indica, per una data quantità di spesa energetica, la quantità relativa di energia necessaria per il metabolismo umano, ipotizzando un consumo medio di energia umana di 12.500 kJ al giorno e un metabolismo basale di 80 watt. Ad esempio, se i nostri corpi funzionano (in media) a 80 watt, allora una lampadina da 100 watt funziona a 1,25 equivalente umano (100 ÷ 80), cioè a 100 watt. 1,25 H-e. Per un compito difficile della durata di pochi secondi, una persona può spegnere migliaia di watt, molte volte i 746 watt in un cavallo ufficiale. Per compiti della durata di pochi minuti, un uomo in forma può generare circa 1.000 watt. Per un' attività che deve essere sostenuta per un' ora, la potenza scende a circa 300; per un' attività tenuta al passo tutto il giorno, 150 watt è circa il massimo. L' equivalente umano aiuta la comprensione dei flussi di energia nei sistemi fisici e biologici esprimendo le unità di energia in termini umani: fornisce un "sentire" per l' uso di una data quantità di energia.
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doc-7854
Vengono utilizzati molti contatti elettrici. Le lampade di grandi dimensioni possono avere una base a vite (uno o più contatti sulla punta, uno sul guscio) o una base a baionetta (uno o più contatti sulla base, guscio usato come contatto o utilizzato solo come supporto meccanico). Alcune lampade tubolari hanno un contatto elettrico alle due estremità. Le lampade in miniatura possono avere una base a cuneo e contatti a filo, mentre alcune lampade per uso automobilistico e speciale hanno terminali a vite per il collegamento ai fili. I contatti nello zoccolo della lampada permettono alla corrente elettrica di passare attraverso la base fino al filamento. Le potenze nominali delle lampadine a incandescenza variano da circa 0,1 watt a circa 10.000 watt.
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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-9165
Nel settembre 2003, un nuovo tipo di LED blu è stato dimostrato da Cree che consuma 24 mW a 20 milliamperes (mA). Ne è derivata una luce bianca commercialmente confezionata che produce 65 lm/W a 20 mA, diventando il LED bianco più luminoso disponibile in commercio all' epoca e oltre quattro volte più efficiente degli incandescenti standard. Nel 2006 hanno presentato un prototipo con un' efficacia luminosa LED bianco record di 131 lm/W a 20 mA. Nichia Corporation ha sviluppato un LED bianco con un' efficacia luminosa di 150 lm/W ad una corrente di 20 mA. I LED XLamp XM-L di Cree, disponibili in commercio nel 2011, producono 100 lm/W con una potenza massima di 10 W e fino a 160 lm/W con una potenza in ingresso di circa 2 W. Nel 2012, Cree ha annunciato un LED bianco con 254 lm/W e 303 lm/W nel marzo 2014. L' illuminazione generale pratica richiede LED ad alta potenza, da un watt o più. Le correnti d' esercizio tipiche di tali dispositivi iniziano a 350 mA.
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