sábado, 2 de octubre de 2010

EL BOMBILLO

¿QUE ES EL BOMBILLO?

Ampolla de vidrio en la que se ha hecho el vacío y que lleva en su interior un filamento fabricado con un material de punto de fusión muy elevado, el cual se pone incandescente al paso de la corriente eléctrica, produciendo luz. También se llama foco, lámpara de filamento o lámpara de incandescencia.



 
¿COMO FUNCIONA?
 
En esencia, el funcionamiento de un bombillo es tan sencillo como hacer clic para apagarlo: La electricidad hace arder un delgado filamento metálico que dura mucho tiempo sin consumirse o "quemarse", ya que se encuentra sellado al vacío (es decir, sin oxígeno que lo consuma), dentro de un vidrio que casi siempre tiene forma de pera.
Una lámpara incandescente, llamada también lamparita, bombilla, ampolleta o foco, es un dispositivo que produce luz mediante el calentamiento de un filamento metálico, hasta ponerlo al rojo blanco, mediante el paso de corriente eléctrica (por efecto Joule).

Partes del bombillo
1 Envoltura- Ampolla de vidrio-Bulbo
2 Gas inerte
3 Filamento de Tungsteneo
4 Alambre de contacto (va al pie)
5 Alambre de contacto (va a la base)
6 Alambre de soporte
7 Soporte de vidrio
8 Base de contacto
9 Casquillo Metálico
                               10 Aislamiento
EVOLUCIÓN DEL BOMBILLO

    La producción de radiación luminosa por medio de la Electricidad se fundamenta en varios de los fenómenos físicos producidos por el paso de un flujo de corriente eléctrica a través de un medio conductor, ya sea sólido o gaseoso. En el primero de los casos, encontramos el fenómeno de la INCANDESCENCIA, por el cual, un conductor sometido al paso de una corriente eléctrica a su través experimenta una elevación de temperatura debido al llamado "Efecto Joule".
     Si las características de resistencia de dicho conductor, la tensión o voltaje a que queda sometido y la intensidad o amperaje que lo recorre son las adecuadas, el conductor alcanzará una temperatura suficientemente elevada como para comenzar a emitir radiaciones en forma de calor, energía infrarroja y, por supuesto, luz visible. La proporción de radiación luminosa emitida por un cuerpo incandescente siempre será muy inferior comparada con la radiada en otras longitudes de onda más largas, como  las infrarrojas. Debido al hecho de que  a igualdad de potencia consumida, la cantidad de radiación visible es proporcional a la temperatura del cuerpo luminoso, existe un marcado interés por la elevación de la misma. Pero en seguida nos tropezamos con un inconveniente: todo cuerpo al calentarse llega un momento en que alcanza una temperatura en la que se reblandece y funde. Es la llamada "Temperatura de Fusión" que es característica de cada material; por ello, los primeros cuerpos luminosos que se produjeron para las lámparas incandescentes estaban constituidos por varillas de carbón relativamente gruesas. Se eligió el carbón debido a su elevado punto de fusión (3530°C).
     Lógicamente, cualquier materia sometida a altas temperaturas en contacto con la atmósfera, se quema inmediatamente debido al oxígeno del aire; es por ello que, desde un primer momento se optó por encerrar el cuerpo incandescente en un recipiente de vidrio en forma de vaso, campana o ampolla, del que se extrae el aire en la forma más perfecta posible para preservar dicho cuerpo de la acción oxidante atmosférica. Más tarde, varios investigadores, entre los que cabe citar a Grove, Moleyns, Goebel, Swan, Sawyer-Man y por supuesto Edison,  experimentaron con piezas de carbón en forma de hebra o FILAMENTO, sistema con el que se llegaron a construir las primeras lámparas incandescentes comerciales de uso general. 
     El grave problema que presenta el uso del carbón como materia prima para la construcción de filamentos incandescentes es su marcada tendencia a la evaporación, lo cual provoca su adelgazamiento y posterior rotura. Dicha evaporación comienza a temperaturas notablemente inferiores a la de fusión, motivo por el cual hay que mantener su temperatura de incandescencia muy por debajo de dicho límite. Como resultado, el rendimiento de tales lámparas es muy bajo, emitiendo además una luz excesivamente rojiza. Por ello, hacia 1902 se investigó la posibilidad de utilizar filamentos metálicos, aprovechando para ello, las características de determinados metales como el osmio, que funde a 2500°C. No obstante, dicho metal no reunía unas adecuadas características de robustez mecánica, lo que conducía a la rotura del filamento debida a leves choques o vibraciones a que pudiera quedar sometida la lámpara.
     Más tarde, hacia 1905, aparecieron las primeras lámparas de filamento de tántalo estirado, con una temperatura de fusión de 2800°C cuyas características eran notablemente mejores que las de osmio en cuanto a resistencia mecánica y que las de carbón en cuanto a rendimiento, pero aún así, éste metal seguía presentando serios inconvenientes para llegar a ser el material de base con el que confeccionar el filamento "definitivo"  que convirtiera a la lámpara eléctrica en un manantial luminoso realmente práctico.
     El tungsteno o wolframio, se presentaba como el material de base con más posibilidades para la fabricación de filamentos incandescentes, si bien, su preparación era sumamente difícil y costosa especialmente por el hecho de su elevado punto de fusión (3395°C) que impedía la utilización de moldes y crisoles para su licuefacción. El único método que parecía viable (y que sigue siendo la base de la actual fabricación de filamentos) consistía en reducir previamente el tungsteno a polvo impalpable, para después comprimirlo haciendo uso de potentes prensas hidráulicas, formando estrechas barras o lingotes que son sometidas a calentamiento hasta la incandescencia mediante el paso de una corriente eléctrica de gran amperaje, en el seno de una atmósfera inerte. De ahí se pasa a la fase de martillado y trefilado, donde mediante un proceso de golpeado repetitivo a alta velocidad y posteriormente el paso por hileras de calibre decreciente, dan como resultado un hilo de tungsteno puro de longitudes y diámetros variables, dependientes de los parámetros eléctricos (tensión-intensidad-potencia) que deban tener los diferentes tipos de lámparas a elaborar.
     Una vez vencidos todos los inconvenientes para la preparación del hilo de tungsteno, a partir de 1910 se comenzaron a producir lámparas de filamento estirado de una sola pieza y con  vacío interior, lográndose un rendimiento muy superior al de los otros tipos anteriores, aunque aún seguían presentando grandes deficiencias, sobre todo en cuanto a la fragilidad de los filamentos y al inevitable y paulatino ennegrecimiento de la superficie interna del vidrio constitutivo de la ampolla.
     Después, en 1913 Langmuir descubrió que si el filamento se arrollaba en espiral adoptando la forma de un cilindro corto y grueso, en lugar de una estructura de zig-zag o jaula como en las lámparas de vacío, era posible la introducción de un gas inerte que no provocara la oxidación del filamento a las altas temperaturas de trabajo y que además permitía frenar en alto grado la evaporación del tungsteno, fenómeno responsable de la disgregación del filamento y por tanto de su adelgazamiento y rotura, así como de su posterior condensación y deposición sobre la superficie interna de la ampolla, con el consiguiente ennegrecimiento y pérdida de transmisión luminosa. Así se llegó a la construcción de lámparas cuyo filamento podía trabajar a temperaturas superiores sin un desgaste adicional pero con un rendimiento muy superior, además de emitir una luz notablemente más blanca. Los gases utilizados para el relleno suelen ser el nitrógeno y el argón, en forma de mezcla, a una presión interna de uno a dos tercios de atmósfera aproximadamente.
     Otros gases utilizados corrientemente son el kriptón y el xenón, que tienen la ventaja de su menor conductividad térmica y mayor peso atómico, lo que permite al filamento alcanzar temperaturas aún mayores y por tanto, rendimientos más elevados con mejor calidad de luz, si bien el uso de dichos gases resulta algo mas caro. En otros casos, al gas de relleno se añaden determinados compuestos halógenos, como el yodo, que tiene la propiedad de evitar la condensación del vapor de tungsteno sobre la cara interna de la ampolla, devolviéndolo al menos en parte, a la superficie del filamento, evitando tanto el ennegrecimiento interior de aquella, como la desintegración prematura del filamento. Normalmente, para éste tipo de lámparas llamadas HALÓGENAS, se utilizan ampollas de muy pequeño tamaño, debido a que su superficie ha de encontrarse a una temperatura muy elevada para que se produzca el ciclo del yoduro de tungsteno; por ello, ésta se fabrica a base de vidrio de cuarzo de elevado punto de fusión.
    Este tipo de lámpara, de gran difusión en la actualidad, supera a todos los anteriores en cuanto a rendimiento y calidad de luz, alcanzando el máximo perfeccionamiento   que   pueda   llegar   a   obtenerse  mediante  el  uso  del  
filamento metálico incandescente, ya que en algunos modelos de lámparas halógenas de gran potencia para iluminación de estudios fotográficos, de cine o televisión, así como para proyectores cinematográficos, se llega a forzar la temperatura de sus filamentos casi hasta los 3200°C, muy cercana al punto de fusión del tungsteno, precisando del uso de sistemas de refrigeración mediante aire forzado, a base de ventiladores. Su campo de utilización abarca casi cualquier aplicación que se nos pudiera ocurrir: desde los grandes sistemas de proyección e iluminación escénica hasta las más modestas linternas de bolsillo, pasando por la iluminación decorativa, automoción y alumbrado de interiores, por citar sólo algunos ejemplos de uso de las bombillas halógenas, también conocidas como "de cuarzo-yodo".
   Ésta es a grandes rasgos, la evolución histórica de la lámpara eléctrica de incandescencia;  ése familiar artefacto al cual la costumbre nos hace ver con tal indiferencia  que, cuando encendemos una simple bombilla o la tenemos en la mano, muy pocas  veces  se llega a pensar en todo el árido trabajo de investigación, experimentación y desarrollo que durante más de cien años ha sido llevado a cabo por cientos de inventores, científicos y fabricantes, venciendo un sinnúmero de dificultades técnicas para conseguir que éste invento llegara a alcanzar la popularidad y utilidad de que goza hoy día. 


LAMPARA FLUORESCENTE

A veces también denominada tubo fluorescente, es una lámpara de vapor de mercurio a baja presión, utilizada para la iluminación doméstica e industrial. Su gran ventaja frente a otro tipo de lámparas, como las incandescentes, es su eficiencia energética.Está formada por un tubo o bulbo fino de revestido interiormente con una sustancia que contiene fósforo y otros elementos que emiten luz al recibir una radiación ultravioleta de onda corta. El tubo contiene una pequeña cantidad de vapor de y un gas inerte, habitualmente argón o neón, sometidos a una presión ligeramente inferior a la presión atmosférica. Asimismo, en los extremos del tubo existen dos filamentos hechos de tungsteno.
mercurio
vidrio
PARTES DE UNA LAMPARA FLUORESCENTE

      Lámpara de filamento de carbón.



Lámpara de filamento de tungsteno estirado, en vacío.



Lámpara de filamento de tungsteno en espiral, en atmósfera gaseosa.



Lámpara halógena de baja tensión 
para proyector de cine.
























Las lámparas fluorescentes tienen un rendimiento luminoso que puede estimarse entre 50 y 80 lúmenes por vatio (lm/W).
 Su vida útil es también mejor, del orden de 5000 h Su rendimiento de color puede llegar a ser muy alto (5500 K, es decir luz de día), pero como si no se tienen altos niveles de iluminación, esa luz es fría, hay en el mercado distintos modelos de luz corregida.
 

 

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