Classificazione delle sorgenti luminose: lampade ad incandescenza

Lampade ad incandescenza

Le lampade ad incandescenza tradizionali , in produzione da oltre un secolo e ancor oggi molto diffuse, sono strutturalmente molto semplici e basano il loro funzionamento su di un principio noto ai più (fig. xx). Un sottilissimo filamento di tungsteno, inserito in un bulbo di vetro nel quale è stato praticato il vuoto spinto e successivamente riempito di gas inerti, è percorso da una corrente elettrica che lo riscalda fino all\'incandescenza. Il filamento raggiunge una temperatura elevatissima, prossima al punto di fusione del metallo, emettendo radiazioni visibili e una certa quantità di radiazioni infrarosse ed ultraviolette. La luce prodotta dal filamento aumenta e diventa tanto più bianca quanto più elevata è la temperatura a cui esso viene portato. Il filamento di tungsteno ha un punto di fusione molto elevato (3400 C°) ma quando è sottoposto alle alte temperature tende purtroppo ad evaporare e a depositarsi sulle pareti del bulbo con riduzione della quantità di luce emessa. Il fenomeno si ripete provocando l\'assottigliamento progressivo del filamento che alla fine si spezza rendendo inutilizzabile la lampada.

Si tratta di una sorgente luminosa non molto efficiente perché la trasformazione dell\'energia elettrica in energia luminosa è piuttosto modesta. Oltre il 90% dell\'energia elettrica assorbita è dissipata in calore e solo una minima parte (5-8%) in radiazioni visibili. Presenta però un\'eccellente resa cromatica perché l\'incandescenza del filamento di tungsteno genera uno spettro continuo con caratteristiche che si avvicinano molto alla luce naturale.

Esistono diversi tipologie di lampada ad incandescenza che si distinguono, per forma del bulbo , tipo di attacco , ecc.. I bulbi delle lampade ad incandescenza generiche sono di vetro comune mentre quelli delle lampade a riflettore (PAR - Parabolic Aluminised Reflector) sono in vetro pressato. Le lampade ad incandescenza in commercio sono caratterizzate dalla forma del bulbo (a goccia, sferica, oliva, tortiglione, tubolare, ecc..) e dalla finitura (trasparente, opalizzata, smerigliata, colorata, a riflettore incorporato). Un altro elemento caratteristico che distingue le lampade ad incandescenza fra loro è la base d\'attacco al circuito elettrico. Può assumere varie forme fra le quali le più diffuse sono quelle di tipo a vite (dette anche tipo edison, sono divise in due parti, la chiocciola e la virola, sulle quali sono saldati i capi del filamento) e a baionetta, con i contatti elettrici collocati sui fianchi della base. Le norme definiscono un codice alfanumerico di identificazione degli attacchi e dei relativi portalampade. Il primo identificatore è costituito da una o più lettere maiuscole e specifica il tipo (a baionetta, edison, ecc.., tab. 6), il secondo identificatore è un numero che indica approssimativamente la dimensione in millimetri dell\'attacco mentre un ulteriore numero preceduto da una barra fornisce approssimativamente la lunghezza dell\'attacco. Altri identificatori , se presenti, forniscono informazioni più specifiche che riguardano la non intercambiabilità, il numero di contatti, ecc. Le lampade ad incandescenza migliorano l\'efficienza luminosa con l\'aumentare della temperatura del filamento e quindi della corrente che lo attraversa. Come è noto la corrente assorbita da una lampada ad incandescenza è data dal rapporto tra la potenza e la tensione di alimentazione per cui la corrente aumenta, a parità di tensione, quando aumenta la potenza della lampada ma anche, a parità di potenza, quando diminuisce la tensione. Per questo, a parità di tensione di alimentazione, le lampade di potenza elevata hanno un\'efficienza luminosa superiore rispetto a quelle di potenza più bassa.

A parità di potenza, invece, l\'efficienza è superiore per le lampade costruite per funzionare a tensioni basse rispetto a quelle previste per tensioni di alimentazione più elevate. Variazioni di tensione rispetto a quella nominale di alimentazione determinano delle modifiche nelle caratteristiche di funzionamento delle lampade ad incandescenza (fig. 24). Aumentando la tensione aumenta anche la corrente che percorre il filamento e conseguentemente la temperatura dello stesso e la produzione di luce. Purtroppo la temperatura del filamento si avvicina così al punto di fusione del tungsteno con effetti negativi sulla durata di vita della lampada.

Le lampade ad incandescenza ad alogeni sono un particolare tipo di lampade ad incandescenza nelle quali un filamento di tungsteno piuttosto spesso è racchiuso in un involucro di vetro riempito di gas e contenente piccole quantità di alogeno (iodio, bromo, cloro). Dal filamento di tungsteno evaporano degli atomi che si combinano con quelli degli alogeni. Si forma così un composto gassoso che, a causa dei moti convettivi presenti all\'interno del bulbo, ricade sul filamento incandescente ridepositando gli atomi di tungsteno. Gli atomi degli alogeni sono di nuovo liberi di ricombinarsi, in un successivo ciclo, con gli atomi di tungsteno. In questo ciclo, detto di rigenerazione, sta il segreto di lunga durata di questo particolare tipo di lampade ad incandescenza rispetto a quelle di tipo tradizionale (fig. 26).

A parità di potenza le lampade alogene hanno una vita media due volte quella delle lampade ad incandescenza tradizionali e un efficienza luminosa superiore del 20%. I bulbi delle lampade a ciclo di alogeno devono essere di quarzo per poter resistere alle elevate temperature presenti durante il normale funzionamento. Questa particolarità costruttiva impone l\'adozione di alcune precauzioni nel maneggiare le lampade che non possono essere toccate a mani nude. Sulla superficie del bulbo, infatti, potrebbero depositarsi sottili strati di grasso distaccatisi dalle dita che, con le alte temperature raggiunte, potrebbero dar luogo a fenomeni di vetrificazione del quarzo e conseguentemente provocare la rottura e la fine prematura della lampada. La disponibilità sul mercato di una grande varietà di lampade alogene, per tensione di

alimentazione, dimensioni, forma e tipo di attacco, ha permesso un\'ampia diffusione sia nell\'illuminazione degli interni sia degli esterni. In relazione alla tensione di alimentazione si possono distinguere in:

• a bassissima tensione (6, 12 e 24 V)


• a tensione di rete (230 V).

Sono generalmente disponibili sottoforma di capsule senza riflettore e con riflettore dicroico o di alluminio. Quelle a bassissima tensione possono essere alimentate dalla rete solo indirettamente attraverso un trasformatore ma presentano il vantaggio di avere dimensioni ridottissime. Le ridotte dimensioni e le bassissime tensioni di alimentazione ne permettono l\'inserimento in apparecchi illuminanti stilisticamente molto sofisticati ed eleganti che consentono al progettista di ottenere ottimi risultati sia dal punto di vista architettonico sia illuminotecnico. Possono essere utilizzati sia per un\'illuminazione diffusa degli ambienti sia per l\'illuminazione con luce convogliata di oggetti di vetrine, mostre, ecc.. Ad esempio, inserite in apparecchi dotati di riflettore dicroico , che limita notevolmente l\'irradiazione del calore nella direzione degli oggetti illuminati, possono essere utilizzate per illuminare elementi particolarmente sensibili al calore come, oggetti d\'arte, piante, generi alimentari ecc.

Le lampade con alogeni alimentate direttamente alla tensione di rete possono essere con o senza riflettore, con un solo attacco, con spinotti o a vite , oppure del tipo lineare con doppio attacco laterale. Quelle con attacco a vite, ad esempio nelle versioni con attacco E 14 od E 27 , sono state pensate per sostituire direttamente le lampade ad incandescenza tradizionali. A volte la sorgente luminosa può essere costituita anche da lampade a bassissima tensione alimentate direttamente dalla rete grazie ad un trasformatore elettronico incorporato nel blocco lampada. Le lampade alogene, a meno che non siano del tipo a bassa pressione o autoprotette per costruzione da un involucro esterno, devono essere protette mediante apposito schermo di vetro per prevenire gli effetti i dovuti alla possibile esplosione delle stesse. Ad esempio le lineari a doppio attacco, con attacco tipo R7s, devono essere usate in idonei apparecchi di illuminazione dotati di apposito vetro frontale. L\'utilizzo più frequente è per l\'illuminazione di interni quali abitazioni, negozi, impianti sportivi coperti, ecc. e, all\'esterno, per l\'illuminazione di fontane, monu­menti, campi sportivi, facciate di edifici storici, ecc..

Tab. 7 – Principali caratteristiche delle lampade a
ciclo di alogeni per uso generale
(durata di vita media 2000 ore)

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