Fonti domestiche di luce elettrica

Fonti domestiche di luce elettrica

Questa animazione mostra le caratteristiche delle sorgenti luminose domestiche, dalle tradizionali lampadine ai LED.

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Scene

Sorgenti elettriche luminose

  • lampadina ad incandescenza - Il filamento di tungsteno emette luce perché diviene incandescente col passaggio della corrente elettrica. La sua durata media è di circa 1000 ore.
  • lampada alogena - Il suo principio di funzionamento è lo stesso delle lampadine a incandescenza tradizionali, ma ha una durata maggiore. Ciò si deve al fatto che il bulbo contiene atomi di alogeno, che fanno in modo di restituire gli atomi di tungsteno persi dal filamento. La durata è di circa 1500-5000 ore .
  • lampadina fluorescente compatta - Viene riempita con gas nobili e atomi di mercurio. Gli atomi di mercurio emettono fotoni UV che vengono assorbiti dal rivestimento fluorescente della lampadina, che a sua volta emette fotoni visibili. \La durata è di circa 10000 ore (10 volte maggiore rispetto alla durata della lampadina tradizionale ad incandescenza).
  • LED - I diodi emettitori di luce sono molto economici e hanno una lunga durata: circa 100000 ore (100 volte la durata delle lampadine a incandescenza tradizionali).

Lampadina ad incandescenza

Nelle tradizionali lampadine ad incandescenza, il filamento di tungsteno emette luce in quanto si illumina con il passaggio della corrente elettrica. Essa fa sì che gli atomi di tungsteno vibrino e rilascino parte della loro energia emettendo fotoni.

Il bulbo di vetro è riempito con gas inerte: gas nobile o azoto, perché, se esposto all'ossigeno dell'aria, il filamento di tungsteno brucerebbe quasi immediatamente dopo l'accensione della luce.

Le lampadine ad incandescenza hanno una bassa efficienza energetica, solo circa il 2% dell'energia consumata viene emessa sotto forma di luce e la loro durata media è di circa 1.000 ore.

Lampada alogena

Il principio di funzionamento della lampada alogena è lo stesso delle lampadine ad incandescenza tradizionali, in cui un filamento di tungsteno, attraversato dalla corrente elettrica, emette luce. La loro durata media è più lunga di quella delle lampadine ad incandescenza in quanto vengono impiegati dei gas nobili, contenenti atomi di alogeno, per riempire il bulbo.

Gli atomi di tungsteno evaporano a causa del calore legandosi con atomi di alogeno. Il risultante alogenuro di tungsteno, trovandosi vicino al filamento, si dissolve a causa del caldo depositando così atomi di tungsteno sul filamento.

Questo processo rallenta l'assottigliarsi del filamento e aumenta la durata della lampadina. La temperatura del filamento può essere aumentata, generando così una maggiore efficienza energetica.

Lampadina fluorescente compatta

Nelle lampadine fluorescenti compatte gli elettrodi emettono elettroni. Il tubo viene riempito con gas nobili e atomi di mercurio. Questi sono eccitati dagli elettroni ed emettono invisibili fotoni UV a onde corte. La parete interna del tubo è ricoperta da un rivestimento fluorescente che assorbe i fotoni UV e rilascia fotoni visibili.

Gli atomi di mercurio emettono fotoni perché gli elettroni li eccitano, facendoli passare ad un livello energetico superiore per poi “ricadere”. Alcuni di essi rilasciano energia sotto forma di luce UV che viene convertita in luce visibile dal rivestimento fluorescente.

Rispetto alle tradizionali lampadine a incandescenza, le lampadine fluorescenti compatte hanno poca perdita di calore e quindi sono più efficienti: una lampadina fluorescente compatta da 20 Watt emette tanta luce come una tradizionale lampadina da 100 Watt. La durata media è di circa 10 mila ore, 10 volte quella delle lampadine a incandescenza.

LED

  • LED
  • bulbo del LED
  • chip del LED - Diodo emettitore di luce in cui la sorgente luminosa è un semiconduttore. Emette luce a partire dalla corrente elettrica .
  • involucro
  • +
  • -
  • presa elettrica
  • stabilizzatore
  • bulbo - La sua parete interna è ricoperta con un rivestimento fluorescente. La lunghezza d'onda della la luce emessa dal diodo è corta, quindi è colorata. La luce viene assorbita dal rivestimento fluorescente che a sua volta emette luce bianca. Nei modelli più antichi di lampadine a LED, venivano usati diodi rossi, verdi e blu, in cui la somma dei tre colori risultava in una luce bianca.
  • chip del LED - Al fine di aumentare la luminosità, vengono predisposti diversi diodi nelle lampadine a LED. Il diodo è una fonte luminosa in cui la sorgente è un semiconduttore. Emette luce a partire dalla corrente elettrica.
  • chip del LED
  • tipo-n strato semiconduttore
  • tipo-p strato semiconduttore
  • carica positiva “lacuna”
  • elettrone

Nelle lampadine a LED la luce è emessa da diodi. Le lampadine a LED usate per l'illuminazione d'interni contengono più diodi per ottenere la luminosità sufficiente. Un chip LED è costituito da due strati semiconduttori che contengono portatori di carica liberi di muoversi.

Nello strato n essi sono elettroni, mentre nello strato p sono “buchi”, carichi positivamente. La corrente elettrica muove i portatori di carica; quando gli elettroni incontrano i “buchi” di energia, rilasciano i fotoni.

I diodi emettitori di luce hanno una durata di circa 100 mila ore, 100 volte la durata delle lampadine tradizionali. La loro efficienza energetica è molto buona, una lampadina LED di 4 watt emette tanta luce come una lampadina ad incandescenza da 100 watt. Le lampadine a LED offrono il miglior rapporto qualità-prezzo e rappresentano il sistema di illuminazione più ecologicamente sostenibile.

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