Cara vecchia lampada ad incandescenza

In un precedente articolo si è parlato del superamento delle lampadine ad incandescenza e del loro futuro ritiro dal marcato e progressiva sostituzione con altre più efficienti in termini energetici.
In quest’articolo vorrei riassumerne in maniera (spero) più chiara possibile il principio di funzionamento.
Tralasciamo la travagliata storia dell’invenzione della lampada ad incandescenza, attribuita all’americano Edison e parliamo di come e cosa è costituita una lampadina.
Tutti più o meno hanno presente come è fatta una lampada ad incandescenza: un corpo sferoidale in vetro e una base a vite in metallo.
Ma cosa c’è all’inteno del globo di vetro? prima di tutto troviamo un filamento di un metallo, il Tungseno, caratterizzato da una bassa resistenza elettrica, questo è supportato a mezzo di bacchette di metallo e da un supporto in vetro, all’interno di un ambiente in cui è presente un gas inerte a bassa pressione: l’Argon o il Kripton, da notare come il filamento di tungsteno non sia lineare ma “doppio spiralizzato”

Il funzionamento della lampada con filamento di Tungsteno è riconducibile ad una serie di leggi della fisica tradizionale: prima fra tutte la legge di “Stefan-Boltzman“, secondo la quale l’energia irradiata per secondo da un corpo nero è proporzionale alla temperatura espressa in Kelvin, elevata alla quarta potenza; ovvero E = σT⁴ dove E=energia irradiata, T=temperatura espressa in Kelvin e σ= costante di Stefan-Boltzmann ( ).
Da ciò ne deriva che se noi sottoponiamo un corpo nero ad una certa temperatura questo emetterà energia e tanto più elevatà sarà la temperatura a cui esso è sottoposto tanto tanto minore sarà la lunghezza d’onda a cui emettrà radiazione (legge di Wien).

Ora, il Tungsteno non è un corpo nero vero e proprio ma può essere assimilato ad esso.
Pertanto attraverso il passaggio di corrente il filamento di Tungsteno viene portato ad una temperatura di circa 2700K (il punto di fusione del Tungsteno è 3422°C), con consegente emissione di energia, parte della quale, molto poca a dire il vero, nello spettro del visibile.

Ne consegue il motivo della scarsa efficienza luminosa dalla lampada tradizionale, infatti solo 5-7% dell’energia emessa dal Tungsteno ricade all’interno dello spettro del visibile (compreso tra 380 e 780 nm), circa il 93-95% viene emesso sopra i 780 nm, cioè nell’infrarosso (IR), e quindi disperso come calore.

Si noti che per efficienza luminosa si intende il rapporto tra il flusso luminoso (lm) emesso e la potenza elettrica assorbita (W) e si esprime in [lm/W].
Normalmente una lampada ad incandescenza che assorbe 100W ha un emissione di flusso di circa 1000lm, ne consegue un’efficienza luminosa di 10lm/W