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martedì 21 dicembre 2010


Oggi parliamo di lampade HID, dette anche a scarica di gas, o banalmente lampade allo xeno.

La sigla HID che molti conoscono, non e’ altro che un acronimo che sta ad indicare la tecnologia che permette a questi prodigiosi bulbi di emettere luce.
HID sta appunto per High Intensity Discharge, ovvero scarica ad alta intensita’.

Ma cos’e’ in realta’ questa scarica e cosa c’entra il gas xeno in tutto questo?

In primo luogo non bisogna confondere le classiche lampadine alogene allo xeno per auto con le moderne lampade HID.
Le classiche lampade ad incandescenza per auto consistono di un filamento in tungsteno, o leghe di materiali affini, che portate ad altissima temperatura per effetto della corrente elettrica, emettono luce appunto per incandescenza. La temperatura raggiunta dai filamenti e’ di circa 2700 gradi per le classiche lampade ad incandescenza e di circa 3000 o piu’ per le alogene. I filamenti, sottoposti a stress termici notevoli, tendono a sublimare gradualmente con l’uso ed a depositarsi sulle pareti interne del bulbo in vetro. Questo e’ il motivo per cui le normali lampade ad incandescenza tendono ad annerirsi prima di fulminarsi definitivamente. Conseguenza del graduale deterioramento del filamento e’ la sua rottura quasi sempre a seguito di una accensione o per un urto o vibrazione subita mentre il filamento e’ ancora caldo.
Un fenomeno interessante spiega perche’ quasi sempre una lampada si fulmina nell’istante in cui la vogliamo accendere…… no la legge di Murphy o la sfiga in questo caso c’entrano poco. La risposta e’ la dipendenza della resistenza elettrica, presentata dal filamento, dalla temperatura dello stesso. A lampada fredda la resistenza elettrica presentata dal filamento e’ molto bassa ( pochi decimi di Ohm). Nell’istante in cui chiudiamo il circuito una corrente di spunto, decine di volte maggiore della normale corrente di esercizio, scorre sul filamento per pochi istanti fino a che questo non si riscalda ( avviene tutto in pochi centesimi di secondo). Abbiamo scoperto quindi che il momento critico per una lampada ad incandescenza e’ proprio l’accensione. L’assottigliarsi del filamento, per il fenomeno di sublimazione descritto sopra, e la corrente di spunto a freddo fanno si che dopo ore di funzionamento e migliaia di accensioni e spegnimenti il filamento si rompa.
Il filamento, per potersi portare ad altissime temperature, non deve scambiare troppo calore con l’esterno, questo si ottiene riempiendo il bulbo con gas a bassa pressione. Nelle lampade comuni si usa argon o kripton.
L’aggiunta di gas quali lo iodio o lo xeno all’interno dei bulbi migliora la vita utile del filamento e ne aumenta la resa luminosa a parita’ di potenza elettrica.

Nascono cosi’ le lampade alogene.

Infatti, il tungsteno che sublima dal filamento reagisce con lo xeno contenuto nell’ampolla creando un alogenuro che reagendo con il filamento ad alta temperatura rideposita il tungsteno creando un ciclo alogeno che allunga la vita del filamento.
La temperatura di lavoro del filamento aumenta a vantaggio della luminosita’ e del colore della luce ora piu’ bianca rispetto ad una incandescenza classica.

Il concetto di funzionamento della lampada HID e’ fondamentalmente differente.

Non c’e’ alcun filamento ma una ampollina di quarzo riempita, a bassa pressione, di gas xeno o miscele di gas affini, all’interno della quale si causa una scarica elettrica allo scopo di creare un plasma di gas…

Sicuramente molti di voi avranno visto in azione un fabbro con una saldatrice ad arco.

La saldatrice crea un arco elettrico ed un plasma che genera temperature tali da fondere e saldare il ferro o l’acciaio ed emette una luce fortissima e bluastra.

Quello che avviene all’interno del bulbo HID e’ una sorta di saldatura controllata.

La scarica elettrica, simile ad un fulmine, attraversa l’ampolla durante la fase di accensione ( ignition ), questo causa una eccitazione degli atomi del gas all’interno che passando allo stato di plasma si porta a temperature elevatissime ( migliaia di gradi, questo e’ il motivo dell’ampollina di quarzo, unico materiale trasparente capace di resistere a quelle temperature).

Conseguenza di questo e’ l’emissione di fotoni, quindi …. Finalmente…. LUCE.!!!

( ci sarebbero due o tre volumi di fisica per spiegare la fotoemissione da parte del gas ma lasciamo perdere…)

Quindi torniamo alla nostra ampollina piena di xeno. Subito dopo la fase di accensione in cui e’ necessaria una tensione di ben 25.000 volts ( quindi 100 volte piu’ grande della tensione della rete elettrica di casa vostra!!!), necessaria a perforare il gas e causare la preaccensione del plasma, la tensione sufficiente a mantenere la lampada accesa alla normale luminosita’ scende a circa 85v, dipende dal tipo di lampada in uso.
A questo punto capirete bene che la vostra torcia equipaggiata con batterie a 12 volt, da sola, non e’ in grado poter accendere alcuna lampada HID.
E’ necessario un circuito elettronico in grado di generare, partendo dai 12v disponibili, la scarica iniziale di 25.000v ed in seguito gli 85v per tutto il tempo in cui intendete mantenere accesa la vostra lampada. Questo circuito viene chiamato in gergo BALLAST.

Ma passiamo alla resa luminosa, confrontiamo un lampada alogena con una HID.

Vediamo alcuni esempi.
Diciamo che una buona alogena riesce ad emettere circa 25 Lumen ( unita’ di misura della luce emessa) per ogni watt elettrico, quindi una 50w emettera’ 25 x 50 = 1250 Lumen. Una HID puo’ arrivare anche a 70-80 lumen per ogni watt, quindi una 15w emetterebbe 80 x 15 = 1200lm, ovvero con soli 15w avrei la stessa luminosita’ di una 50w alogena, oppure con un 50w HID avrei ben 4000lumen, l’equivalente di una alogena da ben 160w. Il rapporto di circa 1 a 3 puo’ essere usato a tutto vantaggio dell’autonomia, mantenendo lo stesso pacco batteria, oppure a vantaggio della luminosita’ con pari durata del caso alogeno, oppure ancora a vantaggio delle dimensioni e del peso riducendo il pacco batteria e tenendosi la resa luminosa e l’autonomia di una alogena da 50w.

Il tutto puo’ sembrare complesso ma con i giusti esempi tutto diventera’ piu’ chiaro.
Nel prossimo articolo troverete tutte le informazioni per comprendere cosa sono i lumen, cosa sono i lux, la resa luminosa e cromatica ed un accenno ad un’altra fonte luminosa i LED.
Infine saprete se cio’ che cercano di vendervi puo’ soddisfare le vostre aspettative ancor prima di scendere in acqua….!!!

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