Come funzionano le lampadine?
Le lampadine a incandescenza standard funzionano essenzialmente allo stesso modo di oggi al momento della loro invenzione, oltre cento anni fa. A Thomas Edison viene generalmente attribuita l'invenzione della lampadina nel 1879, anche se Sir Joseph Swan d'Inghilterra arrivò all'idea nel 1878. Molti inventori dell'epoca stavano tentando di creare una fonte di luce per sostituire candele e lampade a olio che non fossero solo pericolose, ma sporco. Alla fine del secolo milioni di famiglie avevano sostituito il fuoco e il petrolio con l'umile lampadina elettrica.
Al livello più elementare, le lampadine funzionano con atomi eccitanti che rilasciano fotoni di luce. Tuttavia, non tutti i fotoni emettono luce visibile. Infatti, a causa del modo in cui funzionano le lampadine, la maggior parte delle radiazioni viene emessa come calore anziché come luce visibile. Per questo motivo le lampadine non sono generatori di luce molto efficienti per gli standard odierni.
La moderna lampadina è una sottile camera di vetro riempita con gas inerti, di solito argon. Due aste metalliche si estendono verso l'alto nella camera dai contatti alla base del bulbo. Un filamento di tungsteno collega le aste. Il tungsteno è un elemento chiave per il funzionamento delle lampadine perché ha una temperatura di fusione molto elevata. Quando l'elettricità viene applicata al bulbo, passa attraverso i contatti, le aste e il filamento di collegamento, eccitanti atomi nel tungsteno che generano fotoni.
Gli atomi eccitati vibrano. Nel tempo, il filamento di tungsteno si indebolisce mentre i singoli atomi vibrano liberi dal filamento. Questa è un'area in cui è stato apportato un miglioramento al modo in cui funzionano le lampadine. Originariamente le lampadine non contenevano gas inerti, ma il vuoto che non faceva nulla per impedire al filamento di perdere gli atomi. I gas inerti aiutano ad allungare la vita del filamento fornendo atomi "paraurti" per aiutare a respingere gli atomi nel filamento mentre fuggono. Il modo in cui funzionano le lampadine ora è leggermente più efficiente rispetto al design del vuoto originale.
Le lampade fluorescenti hanno un design diverso che è più efficiente del modo in cui funzionano le lampadine. L'elettricità carica il vapore di mercurio all'interno del bulbo tubolare, che a sua volta eccita gli atomi di fosforo che emettono luce bianca. Le luci fluorescenti sono più fredde, richiedono meno energia e durano più a lungo delle lampadine a incandescenza. Tuttavia, alcune persone trovano difficile l'illuminazione fluorescente. L'illuminazione fluorescente tremolante può anche potenzialmente innescare attacchi negli epilettici.