Perché le lampadine a incandescenza sono inefficienti

L’efficienza luminosa delle lampade a incandescenza è molto bassa, perché?

Mezzo secolo fa, se la tua lampadina si rompeva, l’unica alternativa praticabile erano le lampadine a incandescenza. A quel tempo, le lampade a incandescenza erano vendute ovunque, potevano essere sostituite rapidamente ed erano molto economiche.

Tuttavia, dagli anni ’90, è stato difficile trovare lampadine a incandescenza di qualsiasi forma.

Quindi, cosa ha causato l’aumento e la caduta delle lampadine a incandescenza come le montagne russe?

Le lampadine a incandescenza sono molto dispendiose perché il 90% della loro energia viene convertita in calore e solo il 10% dell’energia viene convertita in luce, quindi l’efficienza è piuttosto bassa. In generale, l’efficienza luminosa delle lampadine a incandescenza è di circa il 5% dell’energia consumata.

Pertanto, in termini di prestazioni, le lampadine a incandescenza sono più riscaldatori e le sorgenti luminose sono solo sottoprodotti. Pertanto, dopo mezzo secolo di sviluppo, nuove tecnologie come le lampade a risparmio energetico e le lampade a LED hanno sostituito le lampade a incandescenza su larga scala in tutto il mondo, perché le prime due hanno pochissimo calore e un’elevata efficienza luminosa.

A dire il vero, così come la nuova generazione nata nel 21° secolo è piena di curiosità infinita per i film hollywoodiani del 20° secolo, molte persone hanno ancora una forte curiosità per le lampade a incandescenza. Questo è il nostro unico istinto umano di esplorare il mondo sconosciuto.

Quindi qui introdurrò il tipo di luce emessa da una lampada a incandescenza, come funziona e la quantità di calore che genera.

Il principio di funzionamento della lampada a incandescenza

Come tutti sappiamo, da quando Edison ha inventato la lampada a incandescenza nel 1879, ha avuto una storia gloriosa di quasi 150 anni come principale fonte di illuminazione del mondo.

Allora sai come funziona?

La lampadina a incandescenza è costituita da un sottile filamento di carbonio a forma di spirale più sottile di un capello umano in un paralume di vetro sottovuoto.

Quando la corrente passa attraverso il filamento, il filamento prima genera calore, quindi emette luce per diventare una fonte di luce. Il principio è che gli atomi del filamento catturano molta energia extra dalla corrente. Ma questa energia farà sì che l’atomo diventi estremamente attivo.

Poiché l’atomo stesso non può rispondere correttamente a questa nuova energia, l’atomo rilascia energia sotto forma di fotoni, che è la luce visibile che vediamo ad occhio nudo.

In poche parole, il filamento viene riscaldato elettricamente fino a quando non si riscalda ed emette luce.

Potresti aver notato che dopo oltre 100 anni di sviluppo, la forma e la base della lampada a incandescenza sono cambiate molto, ma il principio di emissione della luce e il meccanismo di funzionamento non sono cambiati molto.

Quando è nata la lampada a incandescenza, all’interno della lampadina c’era il vuoto. Successivamente, scienziati e ingegneri hanno aggiunto gas inerti come argon e azoto al bulbo di vetro per massimizzare la durata del bulbo, ridurre l’evaporazione del filamento e mantenere la trasmissione della luce del coperchio di vetro.

Confronto tra resa luminosa e termica delle lampade a incandescenza

Hai già capito il principio di funzionamento delle lampadine a incandescenza ormai? Come prodotto di illuminazione, uno degli indicatori più importanti delle lampade a incandescenza è l’efficienza. È solo che la sua efficienza è relativamente bassa.

Per più di un secolo, il prezzo delle lampadine a incandescenza sul mercato è sempre più basso. Ma i consumatori spesso non si rendono conto che ciò è causato dalla sua scarsa efficienza luminosa.

Uno dei difetti delle lampadine a incandescenza è che non possono utilizzare l’energia elettrica in modo molto efficiente.

Come accennato in precedenza, le lampadine a incandescenza convertono il 90% dell’energia elettrica in calore, ma in realtà meno del 10% dell’energia elettrica viene convertita in luce visibile. Poiché il filamento di tungsteno nella lampadina a incandescenza deve essere riscaldato a circa 4800 gradi Fahrenheit per emettere luce, questa è la ragione principale del suo spreco di energia.

L’efficienza luminosa è l’indicatore più critico per misurare l’inefficienza delle lampadine a incandescenza ed è uno standard per misurare la capacità luminosa di una sorgente luminosa. Il suo metodo di calcolo è quanto flusso luminoso viene prodotto per watt di energia elettrica.

L’efficienza luminosa della maggior parte delle lampadine a incandescenza è compresa tra il 3 e il 5%. In confronto, i LED di solito rappresentano dal 10% al 30%.

Pertanto, c’è ancora molto spazio per migliorare l’efficienza energetica delle lampade a incandescenza.

Abbiamo imparato un principio fisico di base del risparmio energetico alle scuole medie. Ci dice che l’energia non può essere creata o scomparsa, ma avviene solo la trasformazione della forma.

Quando accendiamo una lampada da 50 watt, l’energia elettrica da 50 watt verrà convertita in calore e luce da 50 watt. A causa dell’efficienza estremamente bassa delle lampadine a incandescenza, fino al 2% dell’efficienza luminosa, viene solitamente convertita in soli 2 watt di luce e fino a 48 watt di calore.

Pertanto, preferiamo dire che la lampadina a incandescenza è in realtà un riscaldatore e la fonte di luce è solo un sottoprodotto.

Tuttavia, negli ultimi 1/5 secoli, le lampadine a incandescenza sono diventate rapidamente l’illuminazione che è stata eliminata dai paesi di tutto il mondo a causa della crescente attenzione globale che circonda il riscaldamento globale e l’energia verde.

Oggi, la maggior parte dei paesi/regioni, inclusi Stati Uniti, Unione Europea, Cina, Russia, Canada, Australia e Giappone, hanno vietato la produzione e l’uso di lampadine a incandescenza.

Secondo le statistiche dell’International Lighting Association, le restrizioni sulle lampadine a incandescenza hanno ridotto le loro vendite da 11 miliardi di un anno 20 anni fa a 1 miliardo di oggi. Secondo le statistiche, la restrizione ha ridotto in media le emissioni di CO2 di ben 18,6 milioni di tonnellate all’anno.

Attualmente, la maggior parte dei paesi/regioni sta promuovendo l’uso di CFL e LED per sostituire le lampade a incandescenza.

La lampada a incandescenza emette luce a infrarossi

Come accennato all’inizio dell’articolo, le lampadine a incandescenza convertono il 90% dell’energia elettrica in calore e solo il 10% dell’energia in luce. Da un punto di vista scientifico, questa energia termica ha un termine scientifico: luce infrarossa.

L’infrarosso (infrarosso) è un’onda elettromagnetica con una lunghezza d’onda compresa tra le microonde e la luce visibile. La lunghezza d’onda è compresa tra 1 mm e 760 nanometri (nm), che è una luce invisibile più lunga della luce rossa.

La lunghezza d’onda dell’infrarosso è approssimativamente definita nell’intervallo da 0,75 a 1.000 micron, che può essere suddivisa in tre bande di lunghezze d’onda: vicino infrarosso da 0,75 a 1,5 micron, medio infrarosso da 1,5 a 3,0 micron e lontano infrarosso da 3,0 a 1.000 micron.

Anche il nostro corpo umano è un radiatore e anche la lunghezza d’onda emessa è nel lontano infrarosso; il qigong cura le malattie anche dal lontano infrarosso. Gli esseri umani non hanno compreso l’esistenza dei raggi infrarossi lontani sin dai tempi antichi, ma sanno come utilizzare i raggi infrarossi lontani nelle loro vite.

Ad esempio, il principio dell’utilizzo di bagni di sabbia e bagni termali per il recupero è rappresentato dai raggi infrarossi lontani. La castagna viene fritta con la sabbia per renderla più dolce e gustosa; la patata dolce viene farcita con terra e sassi, la buccia esterna non è carbonizzata e l’interno è cotto; questo deriva anche dai raggi infrarossi lontani. Stufato in una casseruola, il cibo è più delizioso, anche grazie ai raggi infrarossi lontani.

Caratteristiche dell’infrarosso

1. Può essere assorbito dal corpo umano e causare un effetto riscaldante.
2. Ha potere penetrante.
3. Può causare la risonanza di sostanze nel corpo per attivare le cellule umane.
4. Nessun effetto collaterale. Pertanto, i raggi infrarossi lontani vengono utilizzati per il mantenimento medico e sanitario del corpo umano, che è di grande valore per lo sviluppo.La gamma di lunghezze d’onda di risonanza e assorbimento delle molecole che compongono tutte le sostanze nel corpo umano è quasi nell’intervallo da 4 a 14 micron. Pertanto, l’emettitore del lontano infrarosso con una lunghezza d’onda da 4 a 14 micron non ha bisogno di raggiungere un calore elevato, ma è anche molto buono per il corpo umano. Effetto.Le onde magnetiche prodotte dai radiatori dell’infrarosso lontano hanno effetti di assorbimento, penetrazione e riscaldamento della risonanza che altre lunghezze d’onda non hanno e sono il ruolo più critico nella promozione della salute umana.In alcune situazioni particolari, come l’habitat degli animali o la preparazione del cibo, la luce infrarossa è molto necessaria. Perché la luce a infrarossi è indispensabile per cose come incubatrici per rettili o lampade di lava.

   Se lo consideri dal punto di vista del risparmio energetico e della riduzione delle emissioni, l’elevato consumo energetico delle lampadine a incandescenza e il livello di infrarossi che producono indurranno le persone a non utilizzarle più. Ma ci sono anche alcuni casi in cui le lampade a incandescenza hanno il loro valore.

   Se la luce infrarossa della lampada a incandescenza è troppo forte, possiamo coprirla con un filtro a infrarossi. Questo aiuta a concentrare i vantaggi dell’infrarosso.

    

   Conclusione

   Tutto sommato, è irreversibile sostituire le lampadine a incandescenza con lampade CFL e LED. Perché le loro valutazioni di bassa efficienza non possono più soddisfare i requisiti di basse emissioni di carbonio, risparmio energetico e riduzione delle emissioni di una moderna società verde.

   Gli standard per le sorgenti luminose nei paesi di tutto il mondo stanno diventando più severi. Gli Stati Uniti stabiliscono che l’efficienza luminosa di tutte le lampadine deve essere di almeno 45 lumen per watt, mentre l’Unione Europea e la Cina stabiliscono che questo valore non può essere inferiore a 50.

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