Lampade

Lampade a filamento Lampade al tungsteno e tungsteno/alogeno Lampade a fluorescenza Lampade ai vapori di mercurio e allo xenon Lampade a scarica in gas Lampade ai vapori di sodio

Lampade a filamento II principio di funzionamento di una lampada a incandescenza fonda sull’effetto Joule: una corrente elettrica viene fatta passare attraverso un conduttore di opportune lunghezza e sezione e ne provoca il riscaldamento. Il materiale impiegato per la costruzione del filamento è il tungsteno, che ha il suo punto di fusione a 3650 K. La scelta del tungsteno è dovuta alla sua temperatura di fusione, che è tra le più elevate, e alla sua capacità di evaporare più lentamente rispetto al carbonio. Il gas di riempimento è una miscela di argon (85%) e di azoto (15%). Ciò si rende necessario per prevenire la formazione di un arco. La temperatura di funzionamento del filamento va dai 2850 K fino ai 3400 K La durata di una lampada a incandescenza è mediamente tra le più basse: i costruttori la fissano intorno alle 1000 ore.

Lampade a scarica in gas ( a vapori di mercurio) Lampada costituite da un tubo di scarica di quarzo contenuto in ampolla esterna di protezione in vetro borosilicato. Il tubo di quarzo sopporta una temperatura di 1.300 K, mentre il vetro esterno raggiunge una temperatura massima di 700 K. L’azoto viene usato come gas di riempimento tra il bulbo interno e quello esterno per isolare termicamente il tubo di scarica e per proteggere le connessioni metalliche dall’ossidazione. Il tubo di scarica contiene mercurio e argon. Nel tubo di scarica ci sono due elettrodi principali e un elettrodo ausiliario per l’accensione. Ogni elettrodo principale è formato da una asticella di tungsteno sulla quale è avvolto un doppio strato di filo di tungsteno spiralizzato. Gli elettrodi sono connessi al tubo di quarzo attraverso sottili lamine di molibdeno. Quando alla lampada viene applicata una tensione opportuna, si stabilisce una corrente attraverso l’anodo di accensione e l’elettrodo principale ad esso adiacente (successivamente tra i due elettrodi principali): ciò provoca un arco locale di argon in cui la corrente viene limitata dalla resistenza di avviamento. Il calore generato dalla piccola scarica nell’argon vaporizza una parte del mercurio presente e di lì a poco si innesca l’arco principale. La resistenza del circuito dell’arco principale è di gran lunga inferiore a quella del circuito dell’arco di innesco e, pertanto, l’arco di innesco cessa di esistere. In seguito all’inizio dell’arco principale, la vaporizzazione del mercurio continua e, dopo 5 o 7 minuti, tutto il mercurio è vaporizzato e la lampada raggiunge lo stato di regime.

Lampade a vapori di mercurio a bassa pressione (Fluorescenti) impropriamente dette tubi al neon, realizzate in quarzo e riempite con argon a pressione molto bassa (circa 1 Pa) per innescare la scarica e qualche goccia di mercurio che riscaldandosi evapora. La scarica emette prevalentemente radiazioni UV ( 253,7 nm) riconvertite in radiazioni visibili dai fosfori depositati sulla parte interna del tubo per assorbire gli UV ed emettere radiazioni visibili (trasduttori di frequenza). Anche in forma compatta apparse negli anni 80, resa cromatica intorno a 85, scarsa presenza estetica. Lampade miniaturizzate con tubi di diametro di 10 mm piegati ad U o affiancati Forma tubolare con alte rese cromatiche Interessanti alternative alle lampade ad incandescenza: notevoli risparmi energetici (fino al 75%), costo leggermente maggiore, temperature notevolmente più basse

Lampade a scarica in gas ( a vapori di sodio ad alta pressione) In una lampada al sodio ad alta pressione, il tubo di scarica interno è riempito con gas xenon e con un’amalgama di sodio e mercurio. I due elettrodi sono rivestiti di tungsteno e sono montati alle estremità del tubo. II tubo di scarica viene inserito in un bulbo esterno resistente al calore ed è tenuto da un dispositivo di chiusura estensibile che permette all’intera struttura di espandersi e di contrarsi senza deformarsi. Nello spazio esistente tra il tubo e il bulbo esterno è praticato il vuoto.

In una lampada al sodio ad alta pressione non c’è l’anodo di accensione perché il diametro è troppo ridotto per consentirne la presenza. L’accensione viene ottenuta con l’impiego di un accenditore a impulsi (circuito ausiliario): l’impulso ionizza il gas xenon quanto basta per consentire alla tensione presente ai capi degli elettrodi (circuito principale) di innescare e mantenere l’arco nello xenon. Inizialmente l’arco è bianco bluastro, per effetto dell’eccitazione del mercurio e dello xenon. All’aumentare della temperatura, gli atomi di sodio si eccitano e producono uno spettro giallo monocromatico dovuto al sodio a bassa pressione. Con l’aumentare della temperatura lo spettro si arricchisce di altre linee, e a regime, emette uno ampio spettro nel visibile.

Lampade a scarica in gas ( a vapori di sodio a bassa pressione) Le lampade a vapori di sodio sono costituite da tubi a catodo caldo i cui elettrodi sono ricoperti da ossidi di terre rare. La pressione interna è insufficiente per innescare la scarica: è dunque necessario riscaldare il metallo per ottenere la sua evaporazione. Per raggiungere questo scopo la lampada contiene un po’ di neon. Essa si accende cioè come tubo al neon e incomincia a funzionare come una vera e propria lampada al sodio quando la temperatura raggiunge i 200° C. Sono necessari da 8 a 15 minuti per arrivare a regime, ma dopo le interruzioni di corrente si riaccende quasi subito. Nei tipi di lampade di più normale impiego, il tubo nel quale avviene la scarica è ripiegato a forma di U stretta e l’innesco è facilitato da un elettrodo ausiliario.