La fuente de luz eléctrica que funciona según el principio del fenómeno incandescente se llama Lámpara incandescente. En otras palabras, la lámpara funciona debido al brillo del filamento causado por La corriente eléctrica a través de ella, se llama lámpara incandescente.
¿Cómo funcionan las lámparas incandescentes?
Cuando un objeto se calienta, el átomos dentro del objeto se excitan térmicamente. Si el objeto no se derrite, los electrones de la órbita exterior de la átomos saltar a un nivel de energía más alto debido a la energía suministrada. Los electrones en estos niveles de energía más altos no son estables, vuelven a caer a niveles de energía más bajos. Mientras caen de niveles de energía más altos a más bajos, los electrones liberan su energía extra en forma de fotones. Estos fotones se emiten entonces desde la superficie del objeto en forma de radiación electromagnética.
Esta radiación tendrá diferentes longitudes de onda. Una parte de las longitudes de onda está en el rango visible de las longitudes de onda, y una parte significativa de las longitudes de onda están en el rango infrarrojo. La onda electromagnética con longitudes de onda dentro del rango del infrarrojo es energía térmica y la onda electromagnética con longitudes de onda dentro del rango visible es energía lumínica.
Incandescente significa producir luz visible calentando un objeto. Un lámpara incandescente trabaja en el mismo principio. La forma más simple de la fuente de luz artificial que utiliza electricidad es una lámpara incandescente. Aquí usamos La corriente eléctrica para que fluya a través de un filamento fino y fino para producir luz visible. La corriente aumenta la temperatura del filamento hasta tal punto que se vuelve luminoso.
Historia de la lámpara incandescente
Normalmente se considera que Thomas Edison fue el inventor de la lámpara incandescente, pero la historia real no fue así. Hubo muchos científicos que trabajaron y diseñaron el prototipo de la lámpara incandescente antes que Edison. Uno de ellos fue el físico británico Joseph Wilson Swan. En el registro, se encuentra que él obtuvo la primera patente para la lámpara incandescente. Más tarde, Edison y Swan se fusionaron para producir lámparas incandescentes a escala comercial.
Construcción de una lámpara incandescente
El filamento está unido a través de dos cables de plomo. Un cable conductor está conectado al contacto de pie y el otro está terminado en la base metálica de la bombilla. Ambos cables pasan a través de un soporte de vidrio montado en la parte inferior del centro de la bombilla. Dos cables de soporte también unidos al soporte de vidrio, se usan para soportar el filamento en su parte media. El contacto de pie está aislado de la base metálica por materiales aislantes. Todo el sistema está encapsulado por una bombilla de vidrio transparente o de color o con recubrimiento de fósforo. La bombilla de vidrio puede ser llenada con gases inertes o se mantiene al vacío dependiendo de la potencia de la lámpara incandescente.
El filamento de lámparas incandescentes es evacuado herméticamente con una bombilla de vidrio de forma y tamaño adecuados. Esta bombilla de vidrio se utiliza para aislar el filamento del aire circundante para evitar la oxidación del filamento y para minimizar la corriente convencional que rodea al filamento y así mantener alta la temperatura del mismo.
La bombilla de vidrio se mantiene al vacío o se llena con gases inertes como el argón con un pequeño porcentaje de nitrógeno a baja presión. Los gases inertes se utilizan para minimizar la evaporación del filamento durante el servicio de las lámparas. Pero debido al flujo de convección del gas inerte dentro de la bombilla, habrá mayores posibilidades de perder el calor del filamento durante el funcionamiento.
De nuevo el vacío es un gran aislante del calor, pero acelera la evaporación del filamento durante la operación. En el caso de las lámparas incandescentes llenas de gas, se utiliza el 85% de argón mezclado con el 15% de nitrógeno. Ocasionalmente se puede utilizar criptón para reducir la evaporación del filamento porque el peso molecular del gas criptón es bastante más alto.
Pero cuesta más. A cerca del 80% de la presión atmosférica, los gases se llenan en la bombilla. El gas se llena en la bombilla con la potencia de más de 40 W. Pero para una bombilla de menos de 40 W, no se utiliza gas.
Las diversas partes de una lámpara incandescente se muestran a continuación.
Filamento de la lámpara incandescente
En la actualidad, lámparas incandescentes están disponibles en diferentes potencias como 25, 40, 60, 75, 100 y 200 vatios, etc. Hay diferentes formas de bombillas, pero básicamente, todas tienen forma redondeada. Hay principalmente tres materiales utilizados para producir el filamento de las lámparas incandescentes, y estos son el carbono, el tántalo y el tungsteno. El carbono se usaba anteriormente para el material del filamento, pero actualmente el tungsteno se usa más para este propósito.
El punto de fusión del filamento de carbono es de alrededor de 3500oC, y la temperatura de funcionamiento de este filamento es de unos 1800oC, por lo que la posibilidad de evaporación es bastante menor. Debido a ese filamento de carbono, las lámparas incandescentes no se oscurecen por la evaporación del filamento. El oscurecimiento de la lámpara de filamento se produce cuando las moléculas de material de filamento se depositan en la pared interior de la bombilla de vidrio debido a la evaporación del filamento durante las operaciones.
Este oscurecimiento se hace evidente después de la larga vida de la lámpara. La eficiencia de la lámpara de filamento de carbono no es buena, es de unos 4,5 lúmenes por vatio. El tántalo fue usado como filamento, pero su eficiencia es muy pobre, es de unos 2 lúmenes por vatio. Esto se debe a que el tántalo se utiliza muy rara vez como elemento de filamento.
El material de filamentos más utilizado actualmente es el tungsteno por su alta eficacia luminosa. Puede dar 18 lúmenes por vatio cuando funciona a 2000oC. Esta eficacia puede ser de hasta 30 lúmenes por vatio cuando funciona a 2500oC. El alto punto de fusión es un criterio importante para el material de filamentos, ya que tiene que trabajar a una temperatura muy alta sin ser evaporado.
Aunque el tungsteno tiene un punto de fusión un poco más pobre que el del carbono, pero aún así el tungsteno es más preferible como material de filamento. Esto se debe a las altas temperaturas de funcionamiento que hacen que el tungsteno sea muy eficiente en cuanto a la luminosidad. La resistencia mecánica del filamento de tungsteno es bastante alta para soportar las vibraciones mecánicas.
Duración de la vida de las lámparas incandescentes
Cualquiera que sea la tecnología de fabricación, cada tipo de lámpara incandescente tiene una vida útil aproximada. Esto se debe al fenómeno de evaporación de los filamentos, que puede minimizarse pero no puede evitarse por completo.
Debido a la evaporación de los filamentos, la bombilla de vidrio se oscurece durante un período. Debido a la evaporación de los filamentos, el filamento se hace más delgado lo que hace que el filamento sea menos eficiente en cuanto a luminosidad y al final, el filamento se rompe. Como las lámparas de filamento están conectadas directamente a la línea de alimentación, las fluctuaciones de voltaje en la línea, afectan el rendimiento de la bombilla.
Se ha comprobado que la eficacia luminosa de una lámpara incandescente es directamente proporcional al cuadrado de la tensión de alimentación, pero al mismo tiempo, la vida útil de la lámpara es inversamente proporcional al 13th a 14th de la tensión de alimentación. Las principales ventajas de las lámparas incandescentes son que son bastante baratas y muy adecuadas para la iluminación de pequeñas áreas. Pero estas lámparas no son energéticamente eficientes y alrededor del 90% de la energía eléctrica de entrada se pierde en forma de calor.
Disponibilidad de las bombillas incandescentes en el mercado
Hay varias formas y tamaños atractivos de los bulbos disponibles en el mercado. Las lámparas PS30 tienen forma de pera, la bombilla T12 es tubular con un diámetro de 1,5 pulgadas, la bombilla R40 es con envoltura de bombilla reflectora con un diámetro de 5 pulgadas. Según la disponibilidad de potencia, las bombillas son comunes en el mercado con 25, 40, 60, 75, 100, 150 y 200W, etc. Podemos seguir la siguiente tabla para obtener datos importantes sobre la lámpara incandescente.
