Ciò che è vero alla luce della lampada non è sempre vero alla luce del sole.
TIPOLOGIE DI SORGENTI LUMINOSE
Le sorgenti luminose possono essere ricondotte a 3 categorie principali:
- Lampade a incandescenza;
- Lampade a scarica nei gas;
- Lampade a semiconduttore.
LAMPADE A INCANDESCENZA
Le lampade a incandescenza dal 2012 sono soggette al divieto di produzione e vendita, ma, nonostante questo, meritano comunque di essere citate essendo che per tanti anni hanno illuminato le nostre abitazioni. Queste sono costituite da un filamento contenuto all’interno di un’ampolla di vetro, detta bulbo. Il principio di funzionamento è molto semplice: il filamento si surriscalda per effetto Joule e genera luce. Il filamento è costituito da un metallo, il tungsteno. L’utilizzo di questo metallo è dovuto alla sua elevata temperatura di fusione, 3655 Kelvin, che consente di ottenere notevoli temperature. Raggiungendo alte temperature, il tungsteno è soggetto a sublimazione e via via si assottiglia con il rischio di una conseguente rottura. Al fine di contrastare questo comportamento, viene riempito il bulbo con un gas inerte, solitamente l’Argon, che, causando una pressione sul filamento, ne rallenta la sublimazione.
Il motivo del divieto di commercializzazione di queste lampade non è dovuto ai materiali o alle caratteristiche costruttive ma risiede nel suo principio di funzionamento. Infatti, l’effetto Joule è un processo inefficiente per la generazione di luce essendo che il 90% di energia elettrica viene dispersa sotto forma di calore. Per questo una lampada a incandescenza può essere paragonata più ad un generatore di calore che ad una sorgente luminosa.
LAMPADE ALOGENE
Rappresentano un’evoluzione delle classiche lampade a incandescenza. Il principio di funzionamento rimane pressoché il medesimo, ciò che varia è semplicemente una caratteristica costruttiva: infatti, all’interno del loro bulbo viene aggiunto gas alogeno, solitamente bromo o iodio. Questo gas innesca un ciclo di cattura chimica degli atomi sublimati di tungsteno provocandone il rilascio sul filamento stesso. In questo modo la durata, la temperatura e la luce emessa nello spettro visibile aumentano.
Le lampade alogene sono disponibili in differenti potenze e forme e possono essere ricondotte a:
- Lampade a bassa tensione (6V / 12V / 24V): come i faretti, per essere allacciate alla rete elettrica nazionale che è di 230V richiedono un trasformatore;
- Lampade a tensione di rete.
LAMPADE FLUORESCENTI
Appartengono alla categoria delle lampade a scarica in gas. Possono essere distinte in tubolari o compatte.
FLUORESCENTI TUBOLARI
Il loro principale impiego avviene nel settore industriale e terziario, mentre in ambito domestico sono scarsamente utilizzate
Sono costituite da un tubo di vetro avente due elettrodi alle estremità e riempito con una miscela di vapori di mercurio e gas argon. La superficie interna del tubo di vetro è rivestita da uno strato di polveri fluorescenti.
Il principio di funzionamento è più complesso di quanto visto precedentemente. Tra i 2 elettrodi, messi sotto tensione, si genera una corrente, ovvero un flusso di elettroni che eccitano gli atomi del gas interno. Questi ultimi, diseccitandosi, emettono fotoni nella banda dell’ultravioletto. Le polveri fluorescenti della superficie interna, colpite da queste radiazioni ultraviolette, emettono luce nello spettro visibile.
Le lampade fluorescenti necessitano di componenti dedicati:
- uno starter per avviare la ionizzazione a catena preriscaldando gli elettrodi in modo da favorire l’accensione;
- un reattore per limitare la corrente all’interno del gas.
Un reattore elettronico svolge entrambe le funzioni alimentando la lampada fluorescente ad alta frequenza rispetto alla frequenza di rete (50Hz) in modo da eliminare lo sfarfallio.
Le caratteristiche della luce emessa dipendono dalle polveri fluorescenti che rivestono la superficie interna e possono essere di diverse “qualità”:
- Polveri standard;
- Polveri trifosforo: tonalità di luce simile a quella delle lampadine a incandescenza;
- Polveri pentafosforo: indice di resa cromatica elevato ma a sfavore dell’efficienza molto inferiore rispetto alle trifosforo.
FLUORESCENTI COMPATTE
Le fluorescenti compatte trovano la loro applicazione in ambito domestico. L’uscita dal mercato delle lampade a incandescenza le ha rese note come le “lampade a risparmio energetico”. Le modalità di funzionamento sono pressoché identiche a quanto espresso precedentemente per le tubolari. Nel caso delle compatte, il reattore spesso si trova integrato alla lampada.
LAMPADE AL SODIO A BASSA E ALTA PRESSIONE
Anche questa tipologia di lampada è costituita essenzialmente da un tubo che viene riempito con vapore di sodio a bassa pressione unito a tracce di gas raro (solitamente il neon). A differenza delle fluorescenti, la superficie interna non necessita di rivestimento di poveri in quanto il sodio emette radiazioni visibili.
L’efficienza è elevatissima ma la resa cromatica scarsa rendendo questa tipologia di lampada adatta ad un’illuminazione funzionale più che estetica, ad esempio parcheggi e strade. Aumentando la pressione del sodio si possono ottenere rese cromatiche migliori ma, dall’altra parte, viene sacrificata l’efficienza. In questo modo si amplia il campo di utilizzazione.
LED
LED è acronimo di Light Emitting Diode, ovvero “diodo che emette luce”. I LED sono impiegati da tempo nell’elettronica in svariati dispositivi come componenti di segnalazione. Essendo i LED sorgenti puntiforme, per la costruzione di corpi illuminanti ne vengono utilizzati un numero elevato. Questa tecnologia annulla di conseguenza la dualità sorgente luminosa – corpo illuminante che si è osservata nella trattazione delle sorgenti precedenti.
A differenza delle precedenti soluzioni, la luce viene realizzata da semiconduttori invece che da filamenti o gas percorsi da corrente. Anche nei LED avviene comunque un processo di scarica degli elettroni i quali, contenuti nella giunzione p-n di un diodo, vengono eccitati al passaggio di una corrente e diseccitandosi emettono fotoni.