A lâmpada incandescente básica consiste num bulbo de vidro do qual se retira o oxigênio para que não possa ocorrer nenhum processo de combustão.
Nas lâmpadas antigas, fazia-se simplesmente o vácuo, mas isso torna a lâmpada sujeita a enormes pressões externas que podem causar sua implosão. Nas lâmpadas modernas, o oxigênio é substituído por um gás inerte de modo que a pressão interna e externa se mantém iguais, evitando assim o perigo da implosão.
Dentro do bulbo é instalado um fino filamento de tungstênio, um metal que apresenta um elevadíssimo ponto de fusão. Isso nos leva à estrutura mostrada na figura 1.
Quando uma corrente percorre o filamento, ele se aquece o suficiente para emitir luz. A luz tem um espectro que depende da temperatura, conforme mostram as curvas da figura 2, dadas pelo que se denomina Lei de Boltzmann.
Assim, um aquecimento insuficiente leva a uma componente mais intensa de energia na faixa do vermelho.
O filamento aparece então "aceso" em vermelho. Se o aquecimento for maior, a energia passa a se concentrar na parte média do espectro visível, fornecendo assim uma luz que tende do amarelo ao branco, como ocorre com as lâmpadas em funcionamento norma.
Se o aquecimento for excessivo, mas não ainda o suficiente para causar a queima do filamento, a maior parte da energia já se concentra na região alta do espectro com uma componente mais intensa no azul.
O brilho da luz começa a ser branco-azulado. É claro que, se passarmos disso, o filamento se funde e a lâmpada queima.
A durabilidade de uma lâmpada incandescente depende da temperatura em que ela opera. Para as lâmpadas comuns, essa durabilidade é medida em centenas ou milhares de horas para uma determinada corrente ou tensão.
É interessante observar que a simples redução de uns 10% da tensão de alimentação de uma lâmpada pode proporcionar aumentos de vida útil que chegam a 30 ou 40%.
As lâmpadas incandescentes podem ser encontradas nos mais diversos formatos, tensões de trabalho e tamanhos, conforme mostra a figura 3.
Especificações
Quando se utiliza uma lâmpada incandescente numa aplicação prática precisamos estar atento às suas especificações técnicas.
Não seguir uma especificação técnica para esse tipo de lâmpada pode significar sua queima, redução de sua vida útil, obtenção de quantidade menor de luz do que o esperado e até mesmo modificação da cor da luz obtida.
São as seguintes as especificações que devemos observar numa lâmpada:
a) Tensão
Em uso, a tensão nas lâmpadas deve ser mantida a mais próxima possível da tensão nominal. O gráfico da figura 4 mostra que pequenas variações são toleradas, mas elas afetam tanto o brilho como a vida útil, conforme já explicamos.
Nas aplicações em que a fonte não é estabilizada ou ainda em que possam ocorrer oscilações muito grandes da tensão é preciso tomar cuidado para não causar a queima indevida das lâmpadas.
Em muitos casos, as tensões especificadas para as pequenas lâmpadas podem não corresponder à valores "inteiros" de número de pilhas que as alimenta.
Assim, é comum termos uma lâmpada de 2,7 V para ser usada numa lanterna de 2 pilhas (que fornece 3 V). Uma lâmpada de 3,7 V também pode ser encontrada numa lanterna de 3 pilhas (4,5 V).
Normalmente o que ocorre é que nesta aplicação, uma redução da vida útil é aceita de modo a se obter mais luz quando as pilhas estão novas.
Como a tensão das pilhas cai rapidamente com o uso, em pouco tempo, ela atinge o valor nominal da lâmpada, sem uma perda de rendimento que possa comprometer a aplicação. O gráfico da figura 5 mostra o que ocorre.
Não se deve, portanto, ter a preocupação de que se uma aplicação de 3 V for usada uma lâmpada de 2,7 V ou ainda uma aplicação de 6 V usar uma lâmpada que tenha uma tensão nominal um pouco menor.
b) Corrente ou resistência
As lâmpadas são bipolos ohmicos não lineares. Isso significa que sua resistência depende da temperatura do filamento e, portanto, da tensão aplicada conforme um gráfico como o mostrado na figura 6.
À frio, a resistência de uma lâmpada é menor, e à medida que ela se aquece com a aplicação de maior tensão, sua resistência aumenta.
Assim, a especificação que temos tanto da corrente como da resistência de uma lâmpada deve ser feita para a sua tensão nominal.
Uma lâmpada de 6 V x 50 mA, por exemplo, tem uma resistência de 120 Ω quando está sendo alimentada por uma tensão de 6 V. À frio, se formos medir sua resistência com um multímetro, encontraremos um valor muito menor, conforme mostra a figura 7.
É por esse motivo que o multímetro não serve para determinar as características de uma lâmpada com precisão. Ele apenas pode nos revelar se uma lâmpada está queimada ou não.
As lâmpadas comuns usadas com baterias têm especificações que vão tipicamente de 20 mA a 500 mA. Correntes maiores são encontradas em lâmpadas de faróis de automóveis e lanternas de alta potência.
c) Potência
A potência de uma lâmpada incandescente não é comumente especificada, porque basta multiplicar a corrente pela tensão para obtê-la. Uma lâmpada de 6 V x 100 mA tem uma potência de 600 mW.
É importante observar que as lâmpadas incandescentes comuns têm um rendimento na conversão de energia muito baixo. Menos de 30% da energia que lhes entregamos é convertida em luz. A maior parte perde-se em calor, aquecendo o filamento e se concentrando na região infravermelha do espectro.
Em outras palavras, as lâmpadas incandescentes precisam de muito mais energia para produzir a mesma quantidade de luz que outras fontes.
d) Formato e base
As bases das lâmpadas podem ter diversos formatos que determinam o modo como elas são encaixadas ou os formatos dos soquetes. Para as pequenas lâmpadas de baixa tensão os formatos mais comuns são os de rosca e baioneta, conforme mostrado na figura 8.
Também encontramos os tipos de "rabicho" ou terminais paralelos que são destinadas à soldagem diretamente numa placa ou num circuito.
Suportes ou soquetes apropriados são então usados nas aplicações em que são encontradas tais lâmpadas. Em muitos casos, entretanto, para se economizar o soquete é possível soldar os fios de conexão diretamente nas bases das lâmpadas.
Temas abordados:
* Tungstênio (168)
Ver também:
* Filamentos
* Edison
* Constantes físicas
