Lampadine a incandescenza: funzionamento e caratteristiche

Le lampadine a incandescenza sono andate in pensione dal 2012 in tutti i paesi europei, a causa della loro scarsa efficienza in termini di consumi. Tra tutti i tipi di lampadine infatti, quelle a incandescenza sono le meno ecologiche e hanno un rapporto tra luce emessa e luce consumata del 5%. Questo significa che il costo del calore generato è molto più alto rispetto alla luce creata. Non si deve dimenticare però che questo tipo di illuminazione è stata una delle prime, per questo è importante ripercorrerne la storia, il funzionamento e le caratteristiche.

• Come sono nate le lampadine a incandescenza
• Caratteristiche e funzionamento
• Lampadine a incandescenza e lampadine a LED

Come sono nate le lampadine a incandescenza

La loro storia inizia nel 1860 quando Joseph Wilson Swan aveva iniziato a costruire un primo prototipo di lampadina, che perfezionò in seguito insieme a Thomas Alva Edison nel 1878. La prima illuminazione è avvenuta il 31 dicembre di quello stesso anno a Menlo Park, dove aveva sede il laboratorio di ricerca dello scienziato. Le lampadine erano costituite da un bulbo di vetro vuoto, in cui era posizionato all’interno un filo di cotone carbonizzato, attraversato dalla corrente elettrica. La prima illuminazione pubblica ufficiale quindi è stata quella del teatro Savoy nella City of Westminster, a Londra nel 1881.

Anche se Edison è passato alla storia come l’inventore di questo tipo di illuminazione moderna, in realtà erano stati realizzati alcuni prototipi già diversi anni prima in Francia nel 1856 da de Changy e in Russia nel 1972 da Lodyguine. Thomas Alva Edison però, insieme al suo collaboratore Swan è stato il primo a rendere interessante a livello commerciale questa incredibile invenzione. In un primo momento le lampade prodotte utilizzavano le fibre vegetali carbonizzate come filamento interno, ma la loro durata era ancora molto limitata: dopo circa 100 ore erano da buttare.

Dai primi del ‘900 invece, grazie al lavoro di William David Coolidge, il metallo utilizzato è stato il tungsteno che permetteva una durata decisamente maggiore e a differenza dei materiali utilizzati in precedenza, non anneriva il bulbo e permetteva un’illuminazione maggiore. Il modello di Coolidge, con alcune variazioni, è arrivato fino ad oggi.

Caratteristiche e funzionamento

Le lampadine a filamento di tungsteno vengono attraversate dalla corrente elettrica e gli elettroni accumulano un livello energetico più alto del normale. In seguito gli elettroni tornano al loro livello e l’energia si trasforma in particelle luminose, chiamate fotoni: in questo modo si genera la luce. Il problema della lampada a incandescenza è che solo il 10% dell’energia ricevuta si trasforma in luce, il resto invece diventa calore, per questo le vecchie lampadine diventavano molto calde, quasi ustionanti per la pelle umana.

Quando avviene il passaggio del calore, le bobine di tungsteno raggiungono circa 2.500°C, per questo all’interno del bulbo è inserito anche un gas inerte come l’azoto, che impedisce al filamento di bruciare. Le lampadine a incandescenza sono state messe al bando dalle leggi europee nel 2012 in via definitiva a causa della loro scarsa efficienza energetica e oggi, il modello di lampada più moderno ed efficiente è quello al led, che permette una maggiore luminosità e un notevole risparmio energetico.

Lampadine a incandescenza e lampadine a LED

Le lampadine a incandescenza, nonostante siano state superate in termini di efficienza dalle moderne tecnologie di illuminazione, hanno avuto un ruolo fondamentale nella storia dell’illuminazione artificiale.

Il funzionamento delle lampadine a incandescenza si basano su un filamento di cotone carbonizzato all’interno di un bulbo di vetro vuoto, attraverso il quale passa la corrente elettrica, generando luce. Tuttavia, questo tipo di lampadina ha un’efficienza molto bassa: solo il 5% dell’energia consumata viene trasformata in luce, mentre il resto si disperde in calore.

Con l’avvento del XX secolo, William David Coolidge introdusse l’uso del tungsteno come materiale per il filamento, migliorando significativamente la durata e l’efficienza delle lampadine. Il tungsteno, infatti, non anneriva il bulbo e permetteva una maggiore emissione di luce.

Nonostante questi miglioramenti, le lampadine a incandescenza sono state gradualmente sostituite da soluzioni più efficienti come le lampadine a LED, che trasformano una percentuale molto più alta di energia in luce e generano meno calore. Questo passaggio è stato incentivato anche dalle normative europee che, nel 2012, hanno messo al bando le lampadine a incandescenza per promuovere l’uso di tecnologie più sostenibili e rispettose dell’ambiente.