Questo articolo si propone di fornire ai lettori una comprensione più approfondita delle caratteristiche, dei vantaggi, degli svantaggi e delle differenze tra luci a incandescenza, fluorescenti, a risparmio energetico e LED, consentendo loro di prendere decisioni più consapevoli al momento dell'acquisto di prodotti di illuminazione.
Le lampade a incandescenza, comunemente note anche come lampadine, sfruttano principalmente il calore generato dalla corrente elettrica che attraversa un filamento (solitamente costituito da filo di tungsteno con un punto di fusione superiore a 3000 gradi Celsius). Questo filamento a spirale accumula continuamente calore, aumentando la sua temperatura fino a oltre 2000 gradi Celsius. A questa temperatura elevata, il filamento emette una luce intensa, simile a quella del ferro rovente. In particolare, maggiore è la temperatura del filamento, maggiore è l'intensità della luce emessa. Pertanto, il nome "lampada a incandescenza" è piuttosto appropriato. Tuttavia, durante questo processo di conversione, la maggior parte dell'energia elettrica (potenzialmente oltre il 99%, sebbene la percentuale esatta non sia verificata) viene convertita in energia termica, mentre solo una piccolissima parte viene convertita in energia luminosa.
Inoltre, le lampade a incandescenza emettono luce a spettro completo, ma le proporzioni dei diversi colori sono influenzate dal materiale luminescente (come il tungsteno) e dalla temperatura. Questo squilibrio nelle proporzioni porta a una deviazione del colore della luce; pertanto, i colori degli oggetti osservati sotto le lampade a incandescenza potrebbero non essere accurati. Allo stesso tempo, la durata di una lampada a incandescenza è influenzata anche dalla temperatura del filamento. Maggiore è la temperatura, più facile è la sublimazione del filamento. Quando il filamento di tungsteno sublima fino a un certo punto, la sua resistenza aumenta quando viene applicata elettricità, rendendolo più soggetto a bruciarsi e quindi riducendo la durata della lampadina.
Le lampade fluorescenti, note anche come lampade a luce diurna, funzionano secondo un principio che può essere brevemente descritto come segue: un tubo fluorescente è un tubo a scarica di gas sigillato, composto principalmente da gas argon, con piccole quantità di neon o kripton e tracce di mercurio. Quando il gas si scarica all'interno del tubo, gli atomi di mercurio rilasciano luce ultravioletta, con una lunghezza d'onda primaria di 2537 angstrom. Circa il 60% dell'energia elettrica viene convertita in luce ultravioletta in questo processo, mentre la restante parte viene convertita in calore. Questa luce ultravioletta viene quindi assorbita dal materiale fluorescente sulla parete interna del tubo e convertita in luce visibile. Diversi tipi di materiali fluorescenti emettono diversi colori di luce visibile. Generalmente, l'efficienza di conversione della luce ultravioletta in luce visibile è di circa il 40%. Pertanto, l'efficienza complessiva delle lampade fluorescenti è di circa il 24%, circa il doppio di quella delle lampade a filamento di tungsteno della stessa potenza.
Le lampade a risparmio energetico, note anche come lampade fluorescenti compatte (spesso abbreviate a livello internazionale come CFL), sono ampiamente apprezzate per la loro elevata efficienza luminosa (5 volte superiore a quella delle lampadine tradizionali), il notevole risparmio energetico, la lunga durata (fino a 8 volte superiore a quella delle lampadine tradizionali), le dimensioni compatte e la facilità d'uso. Il loro principio di funzionamento è molto simile a quello delle lampade fluorescenti.
Inoltre, le lampade a risparmio energetico non sono disponibili solo in bianco freddo, ma anche in bianco caldo. A parità di potenza, le lampade a risparmio energetico possono far risparmiare fino all'80% di energia rispetto alle lampadine a incandescenza, prolungandone la durata di 8 volte ed emettendo solo il 20% di radiazione termica. In genere, una lampada a risparmio energetico da 5 watt fornisce la stessa illuminazione di una lampadina a incandescenza da 25 watt, una da 7 watt equivale a 40 watt e una da 9 watt a quasi 60 watt.
Le lampade a LED, o diodi a emissione luminosa, sono una tecnologia di illuminazione a semiconduttore a stato solido altamente efficiente. Utilizzano chip semiconduttori per convertire direttamente l'energia elettrica in energia luminosa senza conversione termica, migliorando così notevolmente l'efficienza energetica. Il componente principale di una lampada a LED è il chip, in cui semiconduttori di tipo P e di tipo N forniscono rispettivamente lacune ed elettroni, mentre il pozzo quantico è responsabile della generazione di fotoni. Quando una corrente elettrica scorre attraverso un filo sul chip, elettroni e lacune vengono spinti nel pozzo quantico e si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni, abilitando così la funzione di illuminazione del LED.
Grazie alle dimensioni compatte, al basso consumo energetico, alla lunga durata e alle caratteristiche ecocompatibili, le luci a LED sono sempre più utilizzate nel settore dell'illuminazione. Dall'iniziale illuminazione decorativa e ingegneristica per esterni all'odierna illuminazione residenziale, le luci a LED sono diventate un importante rappresentante della moderna tecnologia di illuminazione.