origen de las lamparas incandescentes

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

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.

futuro de las lamparas incandescentes

La primera bombilla incandescente práctica, duradera fue desarrollada por Thomas Edison en 1879. Mientras que Edison no inventó el concepto de la bombilla, él era el primer para crear una versión del bulbo de la luz eléctrica que era seguro, práctico y rentable para la iluminación casera. Para alcanzar éxito con la bombilla, Edison desempeñó un papel crítico en la superación de los desafíos que obstaculizaban la innovación del bulbo de la luz eléctrica desarrollando los descubrimientos eléctricos tales como el circuito paralelo, un marco subterráneo del conductor y los socketes de la luz con los interruptores.

Hoy, la iluminación eléctrica es una materia y se considera un componente imprescindible de la vida y del negocio. Junto a consumidor extenso el uso de bombillas incandescentes ha venido una realización de las desventajas ambientales y económicas de la tecnología una vez coveted. Mientras que una tecnología más avanzada tal como iluminación fluorescente comenzó a proveer de consumidores una alternativa a los bulbos incandescentes, se ponía de manifiesto que los bulbos incandescentes producen una cantidad excesiva de basura de la energía con respecto a sus contrapartes más económicas de energía. El solamente cerca de de 5 por ciento una energía consumida por una bombilla incandescente es utilizada para producir la luz, mientras que el 95 por ciento release/versión como basura bajo la forma de calor. El conocimiento y el activismo frecuentes referente a las repercusiones ambientales de la basura eléctrica, tales como emisiones de gases de efecto invernadero en la atmósfera, perpetúan la urgencia de reducir el consumo de energía y la pierden así.

Los arranques de cinta del ahorro de energía tales como Australia, Ontario y California han tomado medidas innovadoras hacia la eliminación del uso de la iluminación incandescente en conjunto. Las nuevas regulaciones empujan consumidores para substituir la energía que pierde bulbos incandescentes por los bulbos fluorescentes compactos, o CFLs. Con las metas dirigidas reduciendo centenares de millares de toneladas de emisiones del dióxido de carbono y prohibiendo bulbos incandescentes en apenas algunos años, otras comunidades están seguras de seguir en estos pasos conscientes del ’ de los arranques de cinta ambientalmente. 

Hay preocupación por el coste económico que las regulaciones de iluminación agresivas pasarán encendido a los consumidores, como los bulbos incandescentes se venden en mucho más barato los bulbos fluorescentes que compactos. Mientras que inicialmente una inversión más alta, los bulbos fluorescentes prueba su valor en costes energéticos salvados y una vida útil mucho más larga que bulbos incandescentes. Además, como más gobiernos instituyen la legislación del ahorro de energía que favorecen bulbos fluorescentes, su volumen de la consumición aumentará y los precios están seguros de caer consecuentemente.

La tecnología incandescente eléctrica de la iluminación ha cambiado poco a ningunos en durante 125 años desde su inicio. Pues el mundo llega a ser más enterado y en cuestión sobre efectos humanos sobre el ambiente, las regulaciones innovadoras tienen seguramente un impacto enorme y cada vez mayor en uso de la iluminación y el consumo de energía. Mientras que el futuro no parece brillante para las bombillas incandescentes, la iluminación fluorescente moderna y la tecnología rápidamente de progreso de la iluminación del LED están ganando una ciudadela en la industria de iluminación y la preferencia de consumidor.

la historia de las lamparas incandescentes

La historia de las lámparas ?

Las primeras formas de lámpara eran palos ardientes o recipientes llenos de brasas. Luego se utilizaron para alumbrar antorchas de larga duración, formadas por haces de ramas o astillas de madera resinosa, atados y empapados en sebo o aceite para mejorar sus cualidades de combustión. Se desconoce el origen exacto de la lámpara de aceite, la primera lámpara auténtica, pero ya se empleaba de forma generalizada en Grecia en el siglo IV a.C. Las primeras lámparas de este tipo eran recipientes abiertos fabricados con piedra, arcilla, hueso o concha, en los que se quemaba sebo o aceite. Más tarde pasaron a ser depósitos de sebo o aceite parcialmente cerrados, con un pequeño agujero en el que se colocaba una mecha de lino o algodón. El combustible ascendía por la mecha por acción capilar y ardía en el extremo de la misma. Este tipo de lamparilla también se denomina candil. Algunas lámparas grandes griegas y romanas tenían numerosas mechas para dar una luz más brillante. En la Europa septentrional la forma de lámpara más común era una vasija abierta de piedra llena de sebo, en la que se introducía una mecha. Los inuit (esquimales) aún emplean lámparas de ese tipo.

Lámparas modernas

En el siglo XVIII se produjo un gran avance en las lámparas cuando las mechas redondas fueron sustituidas por mechas planas, que proporcionaban una llama mayor. El químico suizo Aimé Argand inventó una lámpara que empleaba una mecha tubular encerrada entre dos cilindros metálicos, alimentada a petróleo. El cilindro interior se extendía hasta más abajo del depósito de combustible y proporcionaba un tiro interno. Argand también descubrió el principio del quinqué, en el que un tubo de vidrio mejora el tiro de la lámpara y hace que arda con más brillo y no produzca humo, además de proteger la llama del viento. El tiro cilíndrico interior se adaptó después para utilizarlo en lámparas de gas inventadas por Lebon..

Después de que se introdujera el gas del alumbrado a principios del siglo XIX este combustible empezó a usarse para la iluminación de las ciudades. Se empleaban tres tipos de lámpara de gas: el quemador de tipo Argand, los quemadores de abanico, en los que el gas salía de una rendija o de un par de agujeros en el extremo del quemador y ardía formando una llama plana, y la lámpara de gas incandescente, en la que la llama de gas calentaba una redecilla muy fina de óxido de torio (llamada camisa) hasta el rojo blanco. En los lugares a los que no llegaba el suministro de gas se seguían empleando quinqués de aceite. Hasta mediados del siglo XIX el principal combustible para esas lámparas era el aceite de ballena. Dicho material fue completamente sustituido por el queroseno, que tenía la ventaja de ser limpio, barato y seguro. En 1852 aparece el mechero Bunsen, inventado por el químico alemán Robert W. Bunsen (1811-1899), que habría de provocar el invento del químico austríaco Karl Auer (1858-181929) y en 1855 construye el estadounidense N. William una lámpara de petróleo que, a causa de la baratura de éste, hizo bajar el precio del alumbrado por gas, que por aquel entonces comenzaba a sufrir la competencia de la luz eléctrica. En 1878 Erizón perfeccionaría un sistema que venia de 1813, la luz eléctrica, inventando la lamparita o bombilla incandescente, que llevó la luz, cómoda, limpia y barata, hasta los hogares más modestos.

A finales del siglo XIX, ambas formas de iluminación dieron paso a las lámparas eléctricas incandescentes y fluorescentes. En algunas zonas rurales siguen empleándose de forma limitada lámparas de queroseno o lámparas de gas incandescente.