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¿De qué están hechas las bombillas?

¿Te has preguntado alguna vez cómo funciona una bombilla? En este artículo indagamos en su funcionamiento y las distintas partes que la forman.

¿Quién inventó la bombilla?

La bombilla es fruto de las investigaciones de diversos científicos e inventores, que culminaron en el 21 de octubre de 1879, cuando Thomas Alva Edison presentó en su laboratorio de Menlo Park (Nueva Jersey, EE UU) la primera bombilla. Esta bombilla estuvo en funcionamiento durante dos seguidos. Edison había logrado que su proceso de fabricación se simplificase y abaratase para que su venta al público fuera rentable y, por ende, viable. El 27 de enero de 1880, Edison patentaba la bombilla como la conocemos, generando un cambio notable en la sociedad y en nuestro modo de vida.

Sin embargo, conviene nombrar a aquellos que contribuyeron a la invención de la bombilla:

Humphry Davy, que en 1809 situó una fina tira de carbón entre los dos polos de una pila, generando luz.

Warren de la Rue, que en 1840 hace brillar un filamento de platino en el interior de un tubo de vacío.

Henry Woodward y Matthew Evans, que en 1875 patentan oficialmente la primera bombilla

Joseph Wilson Swan, que en 1879 da a conocer su diseño de una bombilla de cristal, sin aire, cables de platino y un elemento emisor de luz de carbono.

Irving Langmuir, que en 1913 crea las luces de neon, al introducir gases en el interior de una bombilla.

Isamu Akasaki, Hiroshi Amano y Shuji Nakamura, que en 1997 inventan la lámpara LED (Light Emiting Diode).

 

¿De qué están compuestas?

Hablemos de las bombillas LED:

Partes

En el exterior de una bombilla LED encontramos:

Difusor: este elemento ofrece un ángulo de difusión de la luz. Se fabrican con plástico habitualmente. Algunos modelos sustituyen el difusor por una lente que orienta la luz desde el chip.

Disipador: es el elemento que alberga el chip de la bombilla LED. Se suelen elaborar con de cerámica o de aluminio y su función es disipar el calor para incrementar la vida útil de la bombilla.

Casquillo: es donde se guarda el driver. Existen distintos tipos de casquillos para que se enrosquen en la lámpara.

En el interior de una bombilla LED vemos los siguientes elementos:

Chips: regulan el funcionamiento de la bombilla LED a la hora de transformar la electricidad en luz. Existen dos tipos: SMD y COB.

Drivers: hablamos de la fuente de alimentación de la bombilla.

¿Cómo se hacen las bombillas?

Existen máquinas especializadas para la fabricación de bombillas LED. Te explicamos brevemente el proceso:

La fabricación de una bombilla LED parte del sustrato. Los materiales utilizados varían desde el zafiro (para blanco y tonos fríos) a arsénico de galio (colores cálidos).

La tecnología AlinGaP se usa para colores cálidos. Recibe su nombre de los materiales utilizados en su fabricación Aluminio, Indio, Galio y Fósforo. La tecnología InGaN se utiliza para los colores fríos, incluido el blanco, Indio, Galio y Nitrógeno. El sustrato se recubre de distintos materiales para asegurar su resistencia y duración. Así se crean los dos semiconductores del LED. La eficiencia y calidad de la luz depende de este proceso.

Este sustrato se aloja en una oblea, que se va recubriendo de material. A partir de este momento, se reparten los chips y sus LED correspondientes. En ese momento, se comprueba la temperatura y brillo de los LED individuales.

Lo siguiente es dotar al LED de casquillo, disipador y difusor, además de recubrir con silicona los chips para protegerlos.

Lo último es clasificar las bombillas LED según sus características.

 

¿Cómo funcionan?

Una bombilla LED es un dispositivo semiconductor, con dos elementos:

Un semiconductor de tipo P: esto quiere decir que contiene portadores de carga positiva.

Un semiconductor de tipo N: cargado de electrones, con carga negativa.

Esta combinación crea un diodo, que, al ser atravesado por una corriente eléctrica, hace que las partículas cargadas positiva y negativamente se muevan en sentido contrario. Al chocar ambas partículas, liberan energía en forma de fotón. La cantidad de fotones que se liberan determina la frecuencia (o color) de la luz. Por eso se emplean dos tipos de tecnología con distintos materiales en los semiconductores (AlinGap y InGaN) para establecer el color de la luz.

Después de procesas los materiales en el chip, éste se sitúa con acceso a la corriente eléctrica y con un espacio para generar la luz en la dirección deseada.

 

¿Cómo han evolucionado las bombillas desde su invención?

Desde la patente de Edison a nuestros días, la bombilla ha experimentado muchos cambios. La bombilla clásica consistía en un simple vaso de cristal con un filamento de tungsteno guardado al vacío en su interior (o con un gas inerte). Desde 2021, la Unión Europea (UE) ha vetado su fabricación e importación, priorizando otras opciones más sostenibles.

A finales de siglo XIX, ya se experimentaba con fluorescentes. Fue en 1926 cuando el alemán Edmund Germer y su equipo implementaron las mejoras técnicas que permitieron que los fluorescentes fueran eficientes y fáciles de fabricar. La compañía norteamericana General Electric se hizo con la patente y empezó a comercializar fluorescentes en 1938. La UE tiene previsto vetar su fabricación e importación a partir de 2023.

Los halógenos son una evolución de la bombilla clásica. En los años 50, ingenieros americanos buscaban soluciones para iluminar los aviones. Posteriormente, su uso se extendió. En la UE están prohibidas (su fabricación e importación) desde 2018.

Si hablamos de los LED, hay que citar las investigaciones de Henry Joseph Round en 1907 y Oleg Lósev en 1927, previas al desarrollo del primer prototipo comercial, obra de Nick Holonyak en 1962 para General Electric. Este primer LED era de luz infrarroja. Una década después, Jacques Pankove exploró la tecnología LED de color azul de baja potencia. A principio de los años 80, Isamu Akasaki, Hiroshi Amano y Shuji Nakamura desarrollaron el primer LED totalmente azul y perfeccionado como lo conocemos hoy. Desde entonces, la tecnología ha avanzado para la creación de LED más potentes, eficientes y con colores más perfeccionados. A día de hoy, es la iluminación más utilizada en la UE por sus características, mientras que los otros tipos de bombillas están en desuso.

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