Lámparas incandescentes eléctricas. Tipos de lámparas incandescentes

Antes de determinar qué lámpara incandescente necesita, vale la pena estudiar las características y marcas de los tipos existentes. Con toda su diversidad, es necesario comprender con precisión el propósito de la lámpara que elija y cómo y dónde se utilizará. El incumplimiento de las características de una lámpara para los fines para los que se adquiere no sólo puede generar gastos innecesarios, sino también situaciones de emergencia, incluidos daños a la red eléctrica e incendios.

Un entretenido vídeo que describe el funcionamiento de tres tipos de bombillas.

Una bombilla incandescente es un objeto familiar para todos. La electricidad y la luz artificial se han convertido desde hace mucho tiempo en una parte integral de nuestra realidad. Pero pocas personas piensan en cómo apareció esa primera y familiar lámpara incandescente.

Nuestro artículo le dirá qué es una lámpara incandescente, cómo funciona y cómo apareció en Rusia y en todo el mundo.

Qué es

Una lámpara incandescente es una versión eléctrica de una fuente de luz, cuya parte principal es un conductor refractario que desempeña el papel de un cuerpo de filamento. El conductor se coloca en un matraz de vidrio, cuyo interior se puede bombear con un gas inerte o completamente sin aire. Al hacer pasar corriente eléctrica a través de un conductor de tipo refractario, esta lámpara puede emitir un flujo luminoso.

Resplandor de la lámpara incandescente

El principio de funcionamiento se basa en el hecho de que cuando una corriente eléctrica fluye a través del cuerpo del filamento, este elemento comienza a brillar, calentando el filamento de tungsteno. Como resultado, el filamento comienza a emitir radiación de tipo electromagnético-térmico (ley de Planck). Para crear un brillo, la temperatura del filamento debe ser de unos miles de grados. A medida que la temperatura disminuye, el espectro de luminiscencia se volverá cada vez más rojo.
Todas las desventajas de una lámpara incandescente radican en la temperatura del filamento. Cuanto mayor sea el flujo luminoso necesario, mayor será la temperatura requerida. En este caso, el filamento de tungsteno se caracteriza por un límite de filamento por encima del cual esta fuente de luz falla permanentemente.
¡Nota! El límite de temperatura de calentamiento para las lámparas incandescentes es de 3410 °C.

Caracteristicas de diseño

Dado que la lámpara incandescente se considera la primera fuente de luz, es bastante natural que su diseño sea bastante simple. Especialmente si se compara con las fuentes de luz actuales, que poco a poco la están expulsando del mercado.
En una lámpara incandescente, los elementos principales son:

• foco;
• cuerpo de filamento;
• conductores actuales.

¡Nota! La primera lámpara de este tipo tenía exactamente esta estructura.

Diseño de lámpara incandescente.

Hasta la fecha, se han desarrollado varias variantes de lámparas incandescentes, pero esta estructura es típica de los primeros y más simples modelos.
En una bombilla incandescente estándar, además de los elementos descritos anteriormente, hay un fusible, que es un enlace. Consiste en una aleación de ferroníquel. Está soldado en el hueco de uno de los dos conductores de corriente del producto. El enlace se encuentra en el tramo principal actual. Es necesario para evitar la destrucción de la bombilla de vidrio durante la rotura del filamento. Esto se debe al hecho de que cuando se rompe el filamento de tungsteno, se crea un arco eléctrico. Puede derretir el hilo restante. Y sus fragmentos pueden dañar el matraz de vidrio y provocar un incendio.
El fusible rompe el arco eléctrico. Un enlace de ferroníquel de este tipo se coloca en una cavidad donde la presión es igual a la presión atmosférica. En esta situación, el arco se apaga.
Esta estructura y principio de funcionamiento han garantizado que las lámparas incandescentes se utilicen ampliamente en todo el mundo, pero debido a su alto consumo de energía y su corta vida útil, hoy en día se utilizan con mucha menos frecuencia. Esto se debe al hecho de que han aparecido fuentes de luz más modernas y eficientes.

Historia del descubrimiento

Investigadores tanto de Rusia como de otros países del mundo contribuyeron a la creación de la lámpara incandescente en la forma en que se la conoce hoy.

Alejandro Lodygin

Hasta el momento en que el inventor Alexander Lodygin de Rusia comenzó a trabajar en el desarrollo de lámparas incandescentes, cabe señalar algunos acontecimientos importantes en su historia:

• en 1809, el famoso inventor Delarue de Inglaterra creó su primera lámpara incandescente equipada con un filamento de platino;
• Casi 30 años después, en 1938, el inventor belga Jobard desarrolló un modelo de carbono de una lámpara incandescente;
• El inventor alemán Heinrich Gobel ya presentó en 1854 la primera versión de una fuente de luz funcional.

La bombilla de estilo alemán tenía un filamento de bambú carbonizado que se colocó en un recipiente evacuado. Durante los siguientes cinco años, Heinrich Goebel continuó su trabajo y finalmente ideó la primera versión experimental de una bombilla incandescente que funciona.

La primera bombilla práctica

Joseph Wilson Swan, un famoso físico y químico de Inglaterra, mostró al mundo sus primeros éxitos en el desarrollo de una fuente de luz en 1860 y fue recompensado con una patente por sus resultados. Pero algunas dificultades que surgieron al crear el vacío demostraron que la lámpara Swan no funcionó de manera efectiva y no duró mucho.
En Rusia, como se señaló anteriormente, Alexander Lodygin se dedicó a la investigación en el campo de las fuentes de luz efectivas. En Rusia, logró lograr que brillara un recipiente de vidrio hecho de una varilla de carbono de la que previamente se había evacuado el aire. En Rusia, la historia del descubrimiento de la bombilla incandescente comenzó en 1872. Este año Alexander Lodygina tuvo éxito en sus experimentos con una varilla de carbono. Dos años más tarde, en Rusia recibió la patente número 1619, que le fue concedida para un tipo de lámpara de filamento. Reemplazó el hilo con una varilla de carbono ubicada en un matraz de vacío.
Exactamente un año después, V.F. Didrikhson mejoró significativamente la apariencia de la lámpara incandescente creada en Rusia por Lodygin. La mejora consistió en sustituir la varilla de carbono por varios pelos.

¡Nota! En una situación en la que uno de ellos se quemó, el otro se encendió automáticamente.

Joseph Wilson Swan, que continuó sus intentos de mejorar el modelo de fuente de luz existente, recibió una patente para las bombillas. En este caso, la fibra de carbono actuó como elemento calefactor. Pero aquí ya se encontraba en una atmósfera enrarecida de oxígeno. Esta atmósfera permitió una luz muy brillante.

Las contribuciones de Thomas Edison

En los años 70 del siglo pasado, un inventor estadounidense, Thomas Edison, se unió a la carrera inventiva para crear un modelo funcional de lámpara incandescente.

Thomas Edison

Realizó investigaciones sobre el uso de filamentos fabricados a partir de diversos materiales en forma de elemento incandescente. Edison recibió una patente en 1879 para una bombilla equipada con un filamento de platino. Pero después de un año, vuelve a la ya probada fibra de carbono y crea una fuente de luz con una vida útil de 40 horas.

¡Nota! Simultáneamente con su trabajo para crear una fuente de luz eficiente, Thomas Edison creó un interruptor doméstico de tipo giratorio.

Dado que las bombillas de Edison duran solo 40 horas, comenzaron a desplazar activamente del mercado la versión antigua de iluminación de gas.

Resultados del trabajo de Alexander Lodygin.

Mientras Thomas Edison realizaba sus experimentos al otro lado del mundo, Alexander Lodygin continuaba realizando investigaciones similares en Rusia. En los años 90 del siglo XIX inventó varios tipos de bombillas, cuyos filamentos estaban hechos de metales refractarios.

¡Nota! Fue Lodygin quien decidió por primera vez utilizar un filamento de tungsteno como cuerpo incandescente.

La bombilla de Lodygin

Además del tungsteno, también propuso utilizar filamentos de molibdeno y retorcerlos en forma de espiral. Lodygin colocó esos hilos en matraces de los que se extrajo todo el aire. Como resultado de tales acciones, las roscas quedaron protegidas de la oxidación del oxígeno, lo que prolongó significativamente la vida útil de los productos.
El primer tipo de bombilla comercial producida en Estados Unidos contenía un filamento de tungsteno y se fabricó según la patente de Lodygin.
También vale la pena señalar que Lodygin desarrolló lámparas llenas de gas que contienen filamentos de carbono y llenas de nitrógeno.
Así, la autoría de la primera bombilla incandescente lanzada a la producción en masa pertenece al investigador ruso Alexander Lodygin.

Características de la bombilla Lodygin.

Las lámparas incandescentes modernas, descendientes directas del modelo de Alexander Lodygin, se caracterizan por:

• excelente flujo luminoso;
• excelente reproducción cromática;

Representación cromática de una lámpara incandescente.

• baja convección y conducción de calor;
• temperatura del filamento - 3400 K;
• en el nivel máximo del indicador de temperatura del filamento, el coeficiente de eficiencia es del 15%.

Además, este tipo de fuente de luz consume mucha electricidad durante su funcionamiento, en comparación con otras bombillas modernas. Debido a sus características de diseño, estas lámparas pueden funcionar durante aproximadamente 1000 horas.
Pero, a pesar de que, según muchos criterios de evaluación, este producto es inferior a las fuentes de luz modernas más avanzadas, debido a su bajo costo, sigue siendo relevante.

Conclusión

Inventores de diferentes países participaron en la creación de una eficaz lámpara incandescente. Pero solo el científico ruso Alexander Lodygin pudo crear la opción más óptima, que, de hecho, seguimos utilizando hasta el día de hoy.

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Una lámpara incandescente es un dispositivo de iluminación, una fuente de luz artificial. La luz es emitida por una bobina de metal calentada cuando una corriente eléctrica fluye a través de ella.

Principio de operación

Una lámpara incandescente utiliza el efecto de calentar un conductor (filamento) cuando una corriente eléctrica fluye a través de él. La temperatura del filamento de tungsteno aumenta bruscamente después de conectar la corriente. El hilo emite radiación electromagnética de acuerdo con la ley. Tablón. La función de Planck tiene un máximo cuya posición en la escala de longitud de onda depende de la temperatura. Este máximo se desplaza con el aumento de temperatura hacia longitudes de onda más cortas (ley de cambio Culpa). Para obtener radiación visible, la temperatura debe ser del orden de varios miles de grados, idealmente 6000 K (temperatura de la superficie Sol). Cuanto más baja es la temperatura, menor es la proporción de luz visible y más “roja” aparece la radiación.

La lámpara incandescente convierte parte de la energía eléctrica consumida en radiación, mientras que otra parte se pierde como consecuencia de los procesos de conductividad térmica y convección. Sólo una pequeña fracción de la radiación se encuentra en la región de la luz visible, la mayor parte proviene de la radiación infrarroja. Para aumentar la eficiencia de la lámpara y obtener la luz más "blanca", es necesario aumentar la temperatura del filamento, que a su vez está limitada por las propiedades del material del filamento: el punto de fusión. La temperatura ideal de 6000 K es inalcanzable, porque a esta temperatura cualquier material se funde, colapsa y deja de conducir corriente eléctrica. Las lámparas incandescentes modernas utilizan materiales con puntos de fusión máximos: tungsteno (3410 °C) y, muy raramente, osmio (3045 °C).

A temperaturas prácticamente alcanzables de 2300-2900 °C, la luz emitida dista mucho de ser blanca y no es diurna. Por esta razón, las bombillas incandescentes emiten una luz que parece más "amarilla-roja" que la luz del día. Para caracterizar la calidad de la luz, el llamado Temperatura colorida.

En el aire normal a tales temperaturas, el tungsteno se convertiría instantáneamente en óxido. Por este motivo, el filamento de tungsteno está protegido por una ampolla de vidrio llena de un gas neutro (normalmente argón). Las primeras bombillas se fabricaron con bombillas al vacío. Sin embargo, en el vacío a altas temperaturas, el tungsteno se evapora rápidamente, lo que hace que el filamento sea más delgado y oscurece la bombilla de vidrio cuando se deposita sobre él. Posteriormente, los matraces comenzaron a llenarse con gases químicamente neutros. Los matraces de vacío ahora se utilizan sólo para lámparas de bajo consumo.

Diseño

Una lámpara incandescente consta de una base, conductores de contacto, un filamento, un fusible y una bombilla de vidrio que protege el filamento del medio ambiente.

Matraz

El bulbo de vidrio protege el hilo de la combustión en el aire circundante. Las dimensiones del matraz están determinadas por la velocidad de deposición del material filamentoso. Las lámparas de mayor potencia requieren bombillas más grandes para que el material incandescente depositado se distribuya en un área mayor y no tenga un fuerte efecto sobre la transparencia.

gas tampón

Se evacuaron las bombillas de las primeras lámparas. Las lámparas modernas se llenan con gas amortiguador (a excepción de las lámparas de bajo consumo, que todavía se fabrican al vacío). Esto reduce la tasa de evaporación del material del filamento. Las pérdidas de calor debidas a la conductividad térmica se reducen eligiendo un gas con las moléculas más pesadas posibles. Las mezclas de nitrógeno y argón son un compromiso aceptado en términos de reducción de costes. Las lámparas más caras contienen criptón o xenón (pesos atómicos: nitrógeno: 28,0134 g/mol; argón: 39,948 g/mol; criptón: 83,798 g/mol; xenón: 131,293 g/mol)

Filamento

El filamento de las primeras bombillas era de carbón (punto de sublimación 3559 °C). Las bombillas modernas utilizan casi exclusivamente filamentos de aleación de osmio-tungsteno. El alambre suele tener forma de doble hélice para reducir la convección reduciendo la capa de Langmuir.

Las lámparas se fabrican para varios voltajes de funcionamiento. La intensidad de la corriente está determinada por la ley de Ohm (I = U / R) y la potencia por la fórmula P = U\cdot I, o P = U2 / R. Con una potencia de 60 W y un voltaje de funcionamiento de 230 V, una corriente Por la bombilla debe circular una corriente de 0,26 A, es decir, la resistencia del filamento debe ser de 882 ohmios. Dado que los metales tienen baja resistividad, se necesita un cable largo y delgado para lograr dicha resistencia. El grosor del cable en las bombillas convencionales es de 40 a 50 micrones.

Dado que cuando se enciende el filamento está a temperatura ambiente, su resistencia es mucho menor que la resistencia de funcionamiento. Por lo tanto, cuando se enciende, fluye una corriente muy grande (de dos a tres veces la corriente de funcionamiento). A medida que el filamento se calienta, su resistencia aumenta y la corriente disminuye. A diferencia de las lámparas modernas, las primeras lámparas incandescentes con filamentos de carbono funcionaban según el principio opuesto cuando se encendían: cuando se calentaban, su resistencia disminuía y el brillo aumentaba lentamente.

En las bombillas de luz intermitente, se construye un interruptor bimetálico en serie con el filamento. Gracias a esto, estas bombillas funcionan de forma independiente en modo intermitente.

Base

Se ha propuesto la forma de base roscada de una lámpara incandescente convencional. Thomas Alva Edison. Las tallas de los zócalos están estandarizadas.

Fusible

Un fusible (un trozo de cable delgado) ubicado en la base de una lámpara incandescente está diseñado para evitar que se produzca un arco eléctrico cuando la lámpara se funde. Para lámparas domésticas con una tensión nominal de 220 V, estos fusibles suelen tener una potencia nominal de 7 A.

Eficiencia y durabilidad

Casi toda la energía suministrada a la lámpara se convierte en radiación. Las pérdidas debidas a la conductividad térmica y la convección son pequeñas. Sin embargo, el ojo humano sólo puede acceder a una pequeña gama de longitudes de onda de esta radiación. La mayor parte de la radiación se encuentra en el rango infrarrojo invisible y se percibe como calor. La eficiencia de las lámparas incandescentes alcanza su valor máximo del 15% a una temperatura de aproximadamente 3400 K. A temperaturas prácticamente alcanzables de 2700 K, la eficiencia es del 5%.

A medida que aumenta la temperatura, aumenta la eficiencia de una lámpara incandescente, pero al mismo tiempo su durabilidad disminuye significativamente. A una temperatura del filamento de 2700 K, la vida útil de la lámpara es de aproximadamente 1000 horas, a 3400 K de sólo unas pocas horas. Cuando el voltaje aumenta un 20%, el brillo se duplica. Al mismo tiempo, la vida útil se reduce en un 95%.

Reducir el voltaje a la mitad (por ejemplo, cuando se conecta en serie), aunque reduce la eficiencia, aumenta la vida útil casi mil veces. Este efecto se utiliza a menudo cuando es necesario proporcionar una iluminación de emergencia fiable sin requisitos especiales de luminosidad, por ejemplo, en los rellanos.

La vida útil limitada de una lámpara incandescente se debe en menor medida a la evaporación del material del filamento durante el funcionamiento y en mayor medida a las faltas de homogeneidad que se producen en el filamento. La evaporación desigual del material del filamento conduce a la aparición de áreas adelgazadas con mayor resistencia eléctrica, lo que a su vez conduce a un calentamiento y evaporación aún mayores del material en dichos lugares. Cuando una de estas constricciones se vuelve tan delgada que el material del filamento en ese punto se derrite o se evapora por completo, la corriente se interrumpe y la lámpara falla.

Lámparas halógenas

La adición de halógenos de bromo o yodo al gas amortiguador aumenta la vida útil de la lámpara a 2000-4000 horas. En este caso, la temperatura de funcionamiento es de aproximadamente 3000 K. La eficiencia de las lámparas halógenas alcanza los 28 lm/W.

El yodo (junto con el oxígeno residual) entra en combinación química con los átomos de tungsteno evaporados. Este proceso es reversible: a altas temperaturas el compuesto se descompone en sus sustancias constituyentes. De esta manera se liberan átomos de tungsteno en la propia hélice o cerca de ella.

La adición de halógenos evita la deposición de tungsteno sobre el vidrio, siempre que la temperatura del vidrio sea superior a 250 °C. Gracias a la ausencia de ennegrecimiento de la bombilla, las lámparas halógenas se pueden fabricar en una forma muy compacta. El pequeño volumen del matraz permite, por un lado, utilizar una presión de funcionamiento más alta (lo que de nuevo conduce a una disminución de la tasa de evaporación del filamento) y, por otro lado, sin un aumento significativo del coste, llenar el matraz con gases inertes pesados, lo que conduce a una reducción de las pérdidas de energía debido a la conductividad térmica. Todo ello alarga la vida útil de las lámparas halógenas y aumenta su eficiencia.

Debido a la alta temperatura del matraz, cualquier contaminante de la superficie (por ejemplo, huellas dactilares) se quema rápidamente durante el funcionamiento y deja marcas negras. Esto conduce a aumentos locales de la temperatura del matraz, lo que puede provocar su destrucción. Además, debido a la alta temperatura, los matraces están hechos de cuarzo.

Una nueva dirección en el desarrollo de lámparas es la llamada. Lámparas halógenas IRC (IRC significa revestimiento infrarrojo). Se aplica un recubrimiento especial a las bombillas de estas lámparas, que deja pasar la luz visible, pero retiene la radiación infrarroja (térmica) y la refleja de regreso a la espiral. Gracias a esto, se reduce la pérdida de calor y, como resultado, aumenta la eficiencia de la lámpara. Según OSRAM, el consumo de energía se reduce en un 45% y la vida útil se duplica (en comparación con una lámpara halógena convencional).

Aunque las lámparas halógenas IRC no alcanzan la eficiencia de las lámparas fluorescentes, su ventaja es que pueden usarse como reemplazo directo de las lámparas halógenas convencionales.

Lámparas especiales

Lámparas de proyección: para proyectores de diapositivas y películas. Tienen una mayor temperatura del filamento (y, en consecuencia, un mayor brillo y una vida útil reducida); Generalmente el hilo se coloca de manera que el área luminosa forme un rectángulo.

Lámparas de doble filamento para faros de automóviles. Una rosca para luz de carretera y la otra para luz de cruce. Además, estas lámparas contienen una pantalla que, en el modo de luz de cruce, corta los rayos que podrían cegar a los conductores que vienen en sentido contrario.

Historia de la invención

En 1854, un inventor alemán Heinrich Goebel desarrolló la primera bombilla "moderna": un filamento de bambú carbonizado en un recipiente al vacío. Durante los cinco años siguientes, desarrolló lo que muchos llaman la primera bombilla práctica.

11 de julio de 1874 Ingeniero ruso. Alexander Nikolaevich Lodygin Recibió la patente número 1619 para una lámpara de incandescencia. Usó una varilla de carbono colocada en un recipiente al vacío como filamento.

inventor inglés José Wilson cisne Recibió una patente británica para una lámpara de filamento de carbono en 1878. En sus lámparas, el filamento se encontraba en una atmósfera de oxígeno enrarecido, lo que permitía obtener una luz muy brillante.

En la segunda mitad de la década de 1870, el inventor estadounidense Thomas Edison Realiza trabajos de investigación en los que prueba varios metales como hilos. Finalmente vuelve a la fibra de carbono y crea una bombilla con una vida útil de 40 horas. A pesar de su corta vida útil, sus bombillas están sustituyendo a la iluminación de gas utilizada hasta entonces.

En la década de 1890, Lodygin inventa varios tipos de lámparas con filamentos metálicos.

En 1906, Lodygin vendió una patente para un filamento de tungsteno a General Electric. Debido al alto coste del tungsteno, la patente sólo tiene un uso limitado.

En 1910 William David Coolidge inventa un método mejorado para producir filamento de tungsteno. Posteriormente, el filamento de tungsteno desplaza a todos los demás tipos de filamentos.

El problema restante de la rápida evaporación del filamento en el vacío fue resuelto por un científico estadounidense. Irving Langmuir, quien, habiendo trabajado en la empresa desde 1909 Energia General, se le ocurrió la idea de llenar las bombillas con gas inerte, lo que aumentó significativamente la vida útil de las lámparas.

Una lámpara incandescente es una fuente de luz artificial que produce mucho calor durante su funcionamiento. En el interior hay una espiral de metal, generalmente hecha de tungsteno refractario. Este elemento se coloca en un matraz, que se llena con un gas inerte, con menos frecuencia, con uno de vacío. Este relleno evita que el metal se oxide. Estas lámparas son populares debido a su bajo precio.

Camino de creación

La historia de estas lámparas es larga y espinosa, en su creación participó más de un creador. El proceso de creación se puede dividir en las siguientes etapas:

1. La invención de Lodygin. Un científico ruso descubrió cómo iluminar una barra de carbón en un recipiente de vidrio sin acceso al aire. El problema fue que el hilo empezó a quemarse rápidamente. Un poco más tarde, fue él quien propuso sustituir la varilla de carbono por una de tungsteno.
2. La contribución de Thomas Edison. Logró crear un modelo económico y relativamente duradero de dicha lámpara. Estableció una producción continua para poder producir la lámpara en los volúmenes necesarios. Casi toda su vida mejoró la lámpara, utilizando diferentes materiales para lograr el mejor efecto.

Con el tiempo, las lámparas comenzaron a llenarse con gases inertes, lo que aumentó significativamente su vida útil.

Ámbito de uso

No hace mucho tiempo, las lámparas incandescentes estaban presentes en diversos ámbitos de la vida, en la vida cotidiana y en las empresas. Esto se debe a la sencillez de su instalación, operación y mantenimiento. Utilizado en las siguientes áreas:

• Uso general para iluminación interior y exterior en viviendas particulares, apartamentos y oficinas.
• Aplicación local: para iluminar lugares de trabajo.
• También hay lámparas incandescentes especiales para automóviles.
• Instalado en trenes, barcos y aviones.
• Los LN en miniatura se utilizan en linternas y básculas de instrumentos.
• Subminiatura en dispositivos médicos individuales y paneles de control.
• También hay salas de conmutación, faro y proyección de películas.

Opinión experta

Alexei Bartosh

¡Importante! Hoy en día, en muchas áreas se utilizan lámparas de bajo consumo, pero aún así el interés de los consumidores por el uso de LN no disminuye.

Las lámparas incandescentes tienen las siguientes características:

1. Dispersión de capacidades. Depende del área de uso, por lo que para fines domésticos se utilizan lámparas de 25 a 150 W, para otros, hasta 1000 W.
2. El hilo se calienta a 2000-2800 grados.
3. Voltaje: 220–330 V.
4. Eficiencia luminosa – 9–19 Lm/1W.
5. Los tamaños de base son E 14, E 27 y E 40, que corresponden a 14, 27 y 40 mm. Tipo de base: roscada y pasador. Este último puede ser de uno o dos pines.
6. Vida útil: 1000 horas en condiciones óptimas.
7. Emiten mucho calor durante el proceso de combustión y son sensibles a paradas frecuentes.
8. En cuanto a precio, son las más asequibles de las lámparas que se ofrecen en las tiendas.
9. Peso medio – 15 g.

Principio de operación

La esencia del funcionamiento de todos los LN es utilizar el principio de calentar una sustancia cuando una corriente la atraviesa. En este caso, la temperatura del filamento aumenta una vez cerrado el circuito eléctrico. Como resultado, se activa el efecto de la radiación térmica electromagnética. Para que sea visible para los humanos, la temperatura de calentamiento debe superar los 570 ⁰C; este es el comienzo del resplandor rojo.

Dentro de la lámpara, el filamento se calienta hasta 2000-2800 ⁰C. Cuando se calienta a esta temperatura en el aire, el tungsteno se convierte en óxido: se forma una capa blanca, por lo que se bombean gases neutros al matraz. En los albores del desarrollo de esta tecnología de iluminación, se creaba un vacío en la bombilla; ahora esto se practica sólo para productos de potencia mínima. Cuando se atornilla la base de la lámpara al casquillo y se cierra el circuito, comienza el proceso de filamento y se produce luz.

La estructura de todos los LN es similar; contienen:

1. La parte de trabajo es un hilo de alambre de tungsteno enrollado en espiral. La resistividad de este metal es 3 veces mayor que la del cobre. Se utiliza tungsteno porque es refractario y la sección transversal del filamento se puede reducir tanto como sea posible. Debido a esto, aumenta la resistencia eléctrica. La espiral recibe energía de los electrodos.
2. La espiral se mantiene en su lugar mediante elementos de molibdeno. También es refractario y tiene un bajo coeficiente de expansión térmica.
3. Matraz de vidrio. En su interior hay un gas inerte que evita que el filamento se queme. Por eso estas lámparas no son de vacío, sino que es el gas el que crea la presión dentro de la bombilla.
4. Los electrodos se conectan a los elementos de contacto de la base mediante conductores de cobre.
5. Base. Este elemento está presente en todas las bombillas consideradas, a excepción de las especiales para automóviles. El hilo de la base y su tamaño pueden variar.

Base

Las bombillas que más nos resultan familiares son las que tienen base roscada, sus tamaños están estandarizados. Para los modelos que se utilizan en condiciones domésticas, se demandan E 14, E 27 y E 40. Se utilizan con menos frecuencia para este tipo de fuentes de luz sin rosca, pero son comunes en la industria automotriz.

¡Interesante! En Estados Unidos y Canadá se utilizan otros debido a los diferentes voltajes de red. Para ellos, los tamaños de rosca habituales en mm son: 12, 17, 26 y 39. Al reflejar el tamaño de la base de una bombilla, los números van precedidos de la letra E, como la nuestra.

Calificación

No es difícil entender las marcas de las lámparas incandescentes, los principales símbolos que se pueden encontrar son:

• Diseño y propiedades específicas. “B” indica un LN de argón de doble espiral, “B” – el contenido de un vacío en su interior, “G” – ese gas se bombea a la lámpara, “BK” – una lámpara de criptón de doble espiral, “ML” – el color lechoso del matraz, “MT” – mate, “O” – ópalo.
• La segunda parte de la marca le informará sobre el propósito de la bombilla. “Zh” – ferrocarril, “KM” – conmutación, “SM” – para aviones, “A” – para automóviles, “PZh” – lámpara de alta potencia para uso en proyectores.
• La forma se designa de la siguiente manera: “A” – pantalla, “D” – decorativa, “B” – retorcida.
• Los primeros números son el voltaje nominal.

Eficiencia y durabilidad

Las desventajas importantes de este tipo de lámparas son su corta vida útil y su baja eficiencia. La eficiencia se refiere a la relación entre potencia y radiación visible para los humanos. Como recordamos, el filamento se calienta hasta 2700 K, en este caso su eficiencia ronda el 5%. El resto de la energía, que, por cierto, se convierte completamente en radiación, cae en el espectro infrarrojo, que es invisible para los humanos. Lo percibimos como calidez.

Teóricamente es posible aumentar la eficiencia hasta un 20%, para ello es necesario aumentar la temperatura del filamento a 3400 K, la luz resultante en este caso será 2 veces más brillante, sin embargo, la vida útil se reduce en un 95%. .

Si se reduce la potencia, la vida útil de las lámparas incandescentes puede aumentar 5 o más veces. Reducir el voltaje reduce la eficiencia, pero la bombilla durará 1000 veces más. Este efecto se utiliza para crear una iluminación de emergencia confiable. Por supuesto, esto sólo es posible si no existen requisitos de iluminación críticos.

Tipos de lámparas y su finalidad funcional.

Existen muchas lámparas incandescentes, se clasifican según su finalidad funcional y características de diseño.

Propósito general y local.

Hasta 1970 se les llamó iluminación normal. Este grupo es el más extendido entre los LN ordinarios. Anteriormente se utilizaban con éxito para la iluminación general y decorativa de hogares, oficinas y otras instituciones. Por el momento, en muchos países, incluida Rusia, su lanzamiento es limitado.

En cuanto a las bombillas de uso local, su diseño es el mismo que las de uso general, pero están diseñadas para una tensión de funcionamiento reducida. Se puede utilizar en lámparas portátiles de mano, para máquinas de iluminación, bancos de trabajo, etc.

Decorativo

Su característica principal es una bombilla con forma, sus dimensiones pueden ser muy diferentes, así como la ubicación del filamento en su interior. Estos modelos tienen una gran demanda hoy en día, pero no cumplen tanto la función de iluminación como de decoración, especialmente en proyectos de diseño vintage o retro. La apariencia de esta lámpara es muy original.

Iluminación

Su matraz está pintado de diferentes colores, según el uso previsto. Conveniente para equipar instalaciones de iluminación. La pintura se aplica principalmente en el interior del matraz utilizando pigmentos inorgánicos. Con mucha menos frecuencia, estas lámparas están pintadas por fuera. Su potencia es pequeña, oscilando entre 10 y 25 W. Dan el efecto deseado sólo la primera vez, luego su color cambia y pierde brillo.

Señal

Utilizado en varios dispositivos de iluminación. Actualmente se están sustituyendo en esta zona por lámparas LED.

Espejo

La bombilla de esta lámpara tiene una forma específica; por dentro está recubierta con una fina capa de aluminio. Esto crea un efecto espejo y también hay una parte transparente. La tarea principal de estas lámparas es distribuir el flujo luminoso para concentrarlo en un área determinada. Son cómodos de utilizar en escaparates y salas de comercio. Estas lámparas se utilizan para calentar a los pollitos recién nacidos y otros animales.

Transporte

Este grupo es muy extenso y se utiliza en varios vehículos, para faros u otro tipo de iluminación. En demanda de:

• Carros.
• Motocicletas.
• Tractores.
• Aviones y helicópteros.
• Embarcaciones fluviales y marítimas.

Estas lámparas tienen una serie de características, entre las que se incluyen:

1. Alta resistencia.
2. Resistencia de vibracion.
3. Los casquillos especiales permiten cambiar rápidamente una lámpara defectuosa.
4. Están diseñados para alimentarse de la red eléctrica del vehículo.

Doble cadena

Este es un subtipo de lámpara incandescente especial que se utiliza en:

• Carros. Por tanto, las lámparas de los faros pueden tener 2 filamentos. Uno de ellos va a la luz de cruce, el segundo a la luz de carretera. La situación es similar para las luces traseras, solo que hay roscas separadas para las dimensiones y para las luces de freno.
• Aviones. En algunos modelos en el faro de aterrizaje y taxi.
• Semáforos ferroviarios. Aquí las lámparas de doble filamento son un elemento de seguridad: si una se funde, la segunda puede seguir emitiendo señal.

Opinión experta

Alexei Bartosh

Especialista en reparación y mantenimiento de equipos eléctricos y electrónica industrial.

¡Importante! Existen otras opciones de lámparas, por ejemplo, aquellas con un espectro de radiación especial, calefactoras, de proyección y otras. Pero hoy en día están siendo reemplazadas activamente por otros tipos de bombillas.

Ventajas y desventajas

Las lámparas más populares del mundo tienen ventajas y muchas desventajas, especialmente con el desarrollo de nuevas tecnologías de iluminación. Vale la pena empezar por las ventajas, más concretamente:

• Precio pagable. Esta es la opción más económica en este momento. Es cierto que esto se aplica sólo al coste, pero no a las facturas de electricidad.
• Tamaños compactos.
• Prácticamente no sufren sobretensiones en la red.
• No se requiere tiempo de calentamiento.
• Cuando se opera con corriente alterna, el parpadeo es invisible.
• Se pueden utilizar atenuadores electrónicos para controlar y ahorrar el consumo de energía.
• El espectro es perfectamente percibido por el ojo humano, su tipo es continuo.
• El índice de reproducción cromática es alto.
• Se puede utilizar a cualquier temperatura, independientemente de la variedad.
• Gran variación de voltaje, desde fracciones hasta cientos de voltios.
• No requieren eliminación especial, ya que no contienen componentes tóxicos en su interior. Es decir, no dañan a las personas ni a otros seres vivos.
• No se necesitan balastos adicionales, lo que supone una gran ventaja en comparación con las fuentes de luz modernas.
• Durante el funcionamiento no zumban ni crean interferencias de radio.
• Insensible a la polaridad: seguirá funcionando.
• Crean un nivel mínimo de radiación UV en comparación con otras bombillas modernas.

A la hora de comprar tal o cual lámpara en una tienda, en primer lugar debemos prestar atención a qué bombillas se adaptarán a ella. No están incluidos con el dispositivo, por lo que es importante conocer las variedades que están a la venta hoy. Las bombillas se diferencian por su forma, tamaño, potencia y también por la base con la que se fijan en el portalámparas. A través de él, la corriente eléctrica fluye hacia la lámpara.

Las propias bases están hechas de metal o cerámica. En su interior hay contactos para suministrar corriente al elemento de trabajo de la lámpara. Cada lámpara está equipada con uno o más casquillos para montar lámparas. Los casquillos de las bombillas adquiridas deben coincidir en forma y tamaño. Por eso, a la hora de adquirir una lámpara, es importante saber qué tipos de bombillas y tipos de casquillos son adecuados para ella.

Además, la mayoría de las bombillas requieren ser reemplazadas de vez en cuando ya que no duran mucho. Para poder hacer la mejor elección y no perderse en toda su diversidad, es importante saber qué tipos de lámparas y tipos de bases existen. Además de la base, al comprar una lámpara, también es necesario tener en cuenta el consumo de energía de la lámpara, el voltaje, sus dimensiones y el diagrama de conexión a la lámpara de araña.

¿Qué tipos de bases existen?

Existe una gran variedad de tipos de bases de lámparas que se utilizan hoy en día en diversos ámbitos. En este sentido, existe una clasificación según la cual todos los tipos se pueden dividir en varios grupos. Además, en la vida cotidiana nos encontramos con mayor frecuencia con solo dos de ellos: roscados y con pasadores. Echemos un vistazo más de cerca a cada uno de estos dos tipos.

Base roscada

La tradicional se considera una base roscada, o lo que es lo mismo, una base de tornillo. Está marcado con la letra latina E. Este tipo de base se utiliza mucho en muchos tipos de lámparas, incluidas la mayoría de las domésticas. Después de la letra debe haber un número que indique el diámetro de la conexión roscada. En las bombillas domésticas se utilizan dos tamaños de conexión roscada: E14 y E27. Para lámparas más potentes, por ejemplo, el alumbrado público, existen casquillos E40.

Estamos acostumbrados a ver el tipo de base roscada en casi todos los aparatos de iluminación del hogar. La mayoría de las lámparas modernas están equipadas precisamente con este diseño de conexión. Se considera el más conveniente para un consumo amplio. Las dimensiones de las conexiones roscadas de las lámparas no han cambiado durante varias décadas, por lo que incluso una bombilla LED moderna que haya comprado hoy se puede atornillar fácilmente a una lámpara de araña antigua y poco común de los años 30 y 40 del siglo pasado. Esto es muy importante para aquellos que estén interesados ​​en revivir antigüedades.

En EE.UU. y Canadá, los tamaños de los zócalos no coinciden con los europeos. Esto se debe a que la tensión de red es de 110 V. Por tanto, para evitar que se enrosquen accidentalmente las bombillas europeas, sus diámetros son E12, E17, E26 y E39.

Base de pasador

Esta es también una base bastante popular que se utiliza con éxito en varios tipos de lámparas. Consta de dos pines metálicos que actúan simultáneamente como contactos eléctricos. La lámpara se sujeta en el casquillo mediante estas clavijas, ya que están insertadas en el casquillo con bastante fuerza. Los pasadores pueden tener diferente diámetro y distancia entre ellos. De ahí la marca con la letra G, lo que significa que se trata de una base de pasador, y el número que sigue determina el espacio entre los dos pasadores. Por ejemplo, bases G4, G9 o G13.

Este tipo de base se encuentra en casi todo tipo de lámparas: incandescentes, fluorescentes, halógenas, LED.

Además de los tradicionales enumerados anteriormente, existen varios tipos más raros de enchufes que son menos populares, pero que aún se utilizan en algunos tipos de lámparas.

• Zócalos con contacto empotrado (R). Se utilizan principalmente en aparatos de alta intensidad que funcionan con corriente alterna.
• Los casquillos de clavija (B) permiten sustituir la bombilla del casquillo de forma más cómoda y rápida gracias a que sus contactos laterales son asimétricos. De hecho, este es un análogo mejorado del tipo de base roscada.
• De un solo pasador (F), que se presentan en tres tipos diferentes: cilíndricos, ranurados y de forma especial.
• Los casquillos para plafones (S) se utilizan en lámparas de diversos hoteles y en accesorios de iluminación para automóviles. Se distinguen por una peculiar disposición simétrica bilateral de contactos.
• Los casquillos de fijación (P) se utilizan en focos y linternas potentes y especiales.
• Los enchufes telefónicos (T) se utilizan para equipar bombillas para varios paneles de control, varios tipos de iluminación y lámparas de señalización montadas en paneles de automatización.

A menudo, la marca de la lámpara en la base consta de varias letras. La segunda letra suele significar un subtipo de este dispositivo de iluminación:

• V – base con extremo cónico.
• U – fluorescente de bajo consumo.
• A – bombilla de coche.

Tipos de bombillas

Hablaremos de las lámparas más habituales que solemos utilizar en casa, en oficinas y diversos locales industriales. Estos incluyen lámparas incandescentes, de bajo consumo, halógenas, fluorescentes y LED. Veamos cada uno de estos tipos con más detalle.

Lámpara incandescente normal

Esta es probablemente la lámpara más común, a pesar de que ya tiene más de 150 años y durante los últimos 100 años prácticamente no ha sufrido cambios significativos, todavía la usamos. Lo que pasa es que su producción es muy barata y su diseño sencillo. Es un matraz sin aire en el que se coloca un filamento de tungsteno. Bajo la influencia de la corriente eléctrica, se calienta a altas temperaturas y emite luz. Las lámparas incandescentes modernas con filamento de tungsteno tienen una característica: a temperatura ambiente, la resistencia del filamento de tungsteno es muy baja, aproximadamente 15 veces menor que la de trabajo, lo que aumenta el riesgo de que se queme cuando pasa una corriente más alta en ese momento. de encendido. Las primeras lámparas utilizaban filamentos de grafito, cuya resistencia, por el contrario, disminuía al aumentar la temperatura. Esto dio el efecto de un aumento gradual del brillo. Al mismo tiempo, los hilos de grafito agotaron más rápidamente su vida útil.

En cuanto a sus características técnicas, las lámparas incandescentes son muy inferiores a otros tipos de lámparas. La vida útil de una bombilla típica es de aproximadamente 1000 horas. Cabe destacar que en el departamento de bomberos de la pequeña ciudad de Livermore, en California, hay una bombilla que permanece encendida continuamente desde 1901. Esto, por supuesto, es una excepción a la regla. Además de su corta vida útil, las lámparas incandescentes se vuelven turbias con el tiempo debido a los vapores que se forman en la bombilla. Esto reduce enormemente su luminosidad. Las lámparas incandescentes producen una luz amarilla, que se aproxima a las características espectrales de la luz solar. Casi todas las lámparas incandescentes se fabrican con casquillos E14 y E27. La excepción son las pequeñas bombillas, que hace un par de décadas se enroscaban en faroles y guirnaldas de árboles de Navidad. Hoy en día ya es difícil encontrar un casquillo para este tipo de bombillas.

Entre las lámparas de este tipo se encuentran las lámparas reflectoras especiales. Su característica distintiva es la superficie interior plateada del matraz. Estos dispositivos se utilizan para crear un haz de luz direccional cuando es necesario iluminar un objeto. En los estantes de las tiendas hay lámparas reflectoras marcadas con R50, R63 y R80, donde el número es el diámetro de la lámpara. En cuanto a la base, es la misma que para las lámparas incandescentes simples. Algunas bombillas tienen vidrio esmerilado para producir una luz más difusa. También se utilizan lámparas multicolores para crear diversos efectos de iluminación.

Lámpara halógena

Esta bombilla puede durar aproximadamente cuatro veces más que una bombilla incandescente normal. Los fabricantes afirman que su vida útil puede ser de unas 4000 horas y el llamado índice de reproducción cromática es del 100%. En su diseño, una lámpara de este tipo no es muy diferente de una normal, pero al matraz se le añaden vapores de sustancias como el yodo o el bromo. Esto aumenta enormemente la salida de luz y la vida útil. Las lámparas halógenas modernas tienen una eficiencia luminosa de 20-30 lm/vatio, que se mantiene durante toda la vida útil prevista y no se pierde con el tiempo, como una bombilla incandescente convencional.

La mayoría de las veces, las lámparas halógenas son mucho más pequeñas que las lámparas normales. Tienen muchas formas diferentes y las bases son: G9, G4, R7S, GU10. Incluso hay lámparas halógenas integradas en la bombilla de una bombilla normal con casquillo E27.

Las lámparas halógenas tienen un inconveniente: el ruido de baja frecuencia cuando se utilizan junto con atenuadores que controlan la luminosidad. Este tipo de lámpara es el más utilizado en la industria del automóvil. Los faros de los coches modernos están equipados con lámparas halógenas.

Lámparas de tubo fluorescente

Estas fuentes de luz tienen una característica forma de tubo alargado de diferentes longitudes y diámetros. Este último está indicado por la letra T en la marca. Por ejemplo, T12 (diámetro 12/8 pulgadas = 3,8 cm). Estas lámparas requieren lámparas especiales con disparador. Es necesario para crear un campo electromagnético dentro del matraz que pueda hacer que el fósforo brille bajo la influencia del vapor de mercurio. Estas lámparas no tienen partes incandescentes, lo que aumenta enormemente su eficiencia y eficiencia, ya que desaparece la necesidad de calentar la sustancia y casi toda la energía se convierte en flujo luminoso. Los casquillos de este tipo de lámpara suelen ser del tipo clavija y están ubicados a ambos lados de la bombilla.

Tipos de lámparas ahorradoras de energía.

Este término suele utilizarse para referirse a pequeñas lámparas fluorescentes. Hoy en día han ganado gran popularidad, ya que pueden reducir significativamente los costes energéticos. Se venden en cualquier tienda y su instalación en un cartucho roscado normal no es un problema, ya que están equipados con los mismos casquillos.

Gracias a los modernos avances tecnológicos, las bombillas de bajo consumo tienen tamaños muy compactos, diversas variaciones de potencia, una amplia variedad de formas, pero definitivamente una larga vida útil y una eficiencia extraordinaria. Sin embargo, hay que recordar que a estos dispositivos de iluminación “no les gusta” que los enciendan y apaguen con demasiada frecuencia y, además, como todas las lámparas fluorescentes, requieren condiciones especiales de eliminación, ya que el vapor de mercurio que contienen es muy peligroso para los seres humanos y el medio ambiente. . Hoy en día existen lámparas de bajo consumo con cualquier tipo de casquillo: E14, E27, GU10, G9, GU5.3, G4, GU4.

También se les puede llamar "ahorro de energía", pero esta no es su principal ventaja. Con un importante ahorro de energía, tienen una vida útil realmente enorme, que puede ascender a decenas de miles de horas y años. Una lámpara LED durará entre 25.000 y 100.000 horas, lo que equivale a entre 3 y 12 años de funcionamiento continuo. Además, su rendimiento lumínico es casi del cien por cien. Los LED no utilizan calor, por lo que estas lámparas son completamente seguras en el sentido de incendio. La mayoría de las lámparas LED están equipadas con casquillos estándar, lo que permite su uso en cualquier luminaria. Son totalmente respetuosos con el medio ambiente, ya que no contienen sustancias nocivas.

La única desventaja que cabe señalar es el altísimo coste. Esto, por supuesto, se compensa con una vida útil muy larga. No se recomienda comprar lámparas LED más baratas, ya que debido al ahorro en condensadores, brillan con un parpadeo invisible, que de forma oculta afecta la visión. Otra desventaja es el espectro de emisión desplazado hacia el azul, que no se corresponde con la luz solar natural. Los LED brillan con una luz bastante fría y antinatural.

El uso de fuentes de iluminación que ahorran energía le permite ahorrar mucho en electricidad. Al mismo tiempo, al comprarlos, se debe tener cuidado al elegir un fabricante y comprar solo modelos conocidos, ya que de lo contrario muchas de las ventajas no serán tan obvias.