Le lampade a incandescenza

Un conduttore, percorso da corrente elettrica e posto in un ambiente privo di atmosfera si riscalda, diventa incandescente e non brucia, emettendo radiazioni in gran parte infrarosse, in piccola parte visibili ed in quantità ancor più ridotta ultraviolette. La quantità di luce emessa è tanto maggiore quanto più alta è la temperatura raggiunta. Questo è il principio che rende possibile il funzionamento della lampada a incandescenza. A guardarla, una lampada a incandescenza è semplice. Un filamento metallico all'interno di un bulbo in vetro dove è stato praticato il vuoto ed immesso un gas inerte, azoto, argo o cripto che impedisce al filamento di tungsteno di bruciare.
Alla base della lampada, un attacco a vite, il cui nome è Edison, al quale sono saldate le due estremità del filamento, tutto qui. Basta avvitare la lampada, dare tensione, e abbiamo la luce. Generalmente, la temperatura di funzionamento delle lampade ad incandescenza va da 2700 a 2900 K. La quantità di luce emessa dal filamento della lampada è direttamente proporzionale alla temperatura di funzionamento. In ogni caso la lampada a incandescenza è, e sempre rimarrà, una sorgente di luce a bassa efficienza, ciò vuol dire che solo una piccola parte della potenza elettrica assorbita viene trasformata in luce, mentre la maggior parte diventa radiazione infrarossa, invisibile all'occhio umano, ma percepita come calore. Il tungsteno di cui è costituito il filamento di una lampada a incandescenza, portato ad alta temperatura incomincia a sublimare, andandosi a depositare sulla superficie interna del bulbo in vetro. Questo fenomeno fisico è alla base dell'invecchiamento e della riduzione del flusso luminoso, in quanto il bulbo annerito lascerà passare una minor quantità di flusso e il filamento, assottigliato a causa della sublimazione, si infragilisce e si spezza.
Le lampade a incandescenza sono realizzate in diversi formati, distinti per potenza e caratteristiche fotometriche, oltre che per le diverse esigenze d'impiego. Distinguiamo i seguenti tipi: con bulbo trasparente; con bulbo diffondente; con riflettore incorporato; per impieghi speciali (luminarie, semafori, frigoriferi, per illuminazione in serie); per irradiazione.
- le lampade a incandescenza con alogeni
Dalla volontà di migliorare le caratteristiche prestazionali della semplice lampada a incandescenza nasce, negli anni Sessanta, la lampada ad alogeni. Le prime versioni sono a tensione di rete e con elevata potenza, pensate per applicazioni in esterno. Bisogna attendere il 1972 per vedere la nascita delle lampade ad alogeni a bassissima tensione, che apriranno la strada alla miniaturizzazione delle sorgenti luminose. Queste lampade sono state concepite in modo da evitare la progressiva perdita di luce causata dall'evaporazione del tungsteno che costituisce il filamento. Nel gas che riempie la lampada vengono aggiunte piccole quantità di un alogeno (iodio, bromo) o di miscele di alogeni.
- le lampade a alogeni nude e con riflettore incorporato
Le lampade ad alogeni a bassissima tensione sono commercializzate nelle due versioni a lampada nuda o con riflettore incorporato. Nel primo caso possono essere utilizzate a vista oppure all'interno di apparecchi di illuminazione dotati di riflettore per ottenere un fascio luminoso di determinata ampiezza. Nel secondo caso la lampada, essendo dotata di riflettore, dovrà essere scelta in funzione dell'ampiezza del fascio luminoso e l'apparecchio di illuminazione nel quale andrà collocata ha la sola funzione di proteggerla e collegarla alla rete di alimentazione. Il riflettore può essere in alluminio oppure in vetro con trattamento della superficie riflettente (dicroico, dal greco: "due colori").
- le lampade a scarica
Le lampade a scarica sono radiatori "a luminescenza", a differenza delle lampade a incandescenza (normali o ad alogeni), che sono radiatori "termici". Mentre nelle lampade ad incandescenza la radiazione viene emessa per effetto dell'alta temperatura raggiunta dal filamento, nelle lampade a scarica è provocata dagli urti reciproci di particelle, cariche elettricamente, di un gas o di un vapore. Una lampada a scarica è costituita da un tubo di materiale trasparente di elevata resistenza termica e meccanica, alle estremità del quale sono saldati due elementi metallici, detti "elettrodi", a cui fanno capo i conduttori di alimentazione. L'elettrodo positivo è detto "anodo", mentre l'elettrodo negativo è chiamato "catodo". Nel tubo, preventivamente vuotato dell'aria atmosferica, viene introdotto un gas in quantità ben determinata ed eventualmente una piccola quantità di un certo metallo. Le lampade a scarica hanno generalmente una durata assai più lunga delle lampade a incandescenza anche se abbisognano di una apparecchiatura ausiliaria per la limitazione della corrente e talvolta per ottenere una sicura accensione.
Per scopi di illuminazione generale esistono i seguenti tipi di lampade a scarica:
lampade fluorescenti; lampade a vapori di mercurio; lampade a vapori di alogenuri; lampade a luce miscelata; lampade a vapori di sodio; lampade allo xeno; sistemi ad induzione.
I sistemi di illuminazione ad induzione utilizzano una tecnologia rivoluzionaria in cui l'energia ad alta frequenza viene indotta in un gas di mercurio ad alta pressione mediante una spirale a induzione. In questo processo si associano due tecniche ben note: la scarica in gas e l'induzione elettromagnetica.
È per questo motivo che le lampade a induzione sono caratterizzate da una durata eccezionale (circa 60.000 ore di funzionamento pressoché prive di manutenzione).Le prestazioni sopraelencate rendono questo sistema particolarmente adatto per i luoghi in cui è difficile accedere agli apparecchi di illuminazione e dove la sostituzione delle lampadine costituisce un'operazione costosa e pericolosa. Ne sono alcuni esempi le stazioni, i centri commerciali, gli aeroporti, le gallerie, le insegne luminose, le strade, i ponti, i tralicci.