¿La eficacia luminosa de una incandescente de 5000 K es mayor que la de una bombilla de 3000 K?

Question

La temperatura de color representa el color de la luz que emite un cuerpo negro ideal, cuando se calienta a dicha temperatura en kelvin, y cómo emite la luz una bombilla incandescente se acerca a un cuerpo negro.

¿Significa esto que una bombilla incandescente de 5000 K tiene una temperatura de filamento más alta cuando se alimenta que una de 3000 K? ¿Una bombilla incandescente de 5000 K consume más energía que una de 3000 K (EDIT: con la misma luminosidad en lúmenes)? ¿Una bombilla incandescente de 5000 K produce menos brillo que una de 3000 K a la misma potencia?

Answer 1

Si tomas una bombilla incandescente y le aplicas un voltaje tal que su filamento brille a 3000K y mides la potencia consumida por esta bombilla;
luego, con esta misma bombilla, ajustas el voltaje hasta que su filamento brille a 5000K y vuelves a medir la potencia consumida;
entonces sí que observará que esta bombilla en particular consume más energía a 5000K que a 3000K.

Pero estarías ignorando que a 5000K la bombilla también emite más luz que a 3000K.

Por tanto, la medida realmente útil aquí sería la eficiencia de la bombilla: ¿cómo cambia su potencia lumínica en función de la energía consumida en esos diferentes valores de temperatura de color?
No tengo los datos, pero mi intuición me dice que a temperaturas de color más bajas la bombilla estará convirtiendo una mayor fracción de su energía consumida en calor en lugar de luz, lo que resulta en una menor eficiencia a temperaturas de color más bajas.

Pero entonces también habría que considerar si la producción de calor de la bombilla es realmente útil también. He leído anécdotas en las que los semáforos se "actualizaron" de bombillas incandescentes a LED, pero en una zona en la que nieva mucho en invierno. Las antiguas bombillas incandescentes calentaban los semáforos lo suficiente como para mantener la nieve derretida, mientras que los nuevos LEDs no lo hacían, lo que provocaba que las luces "mejoradas" dejaran de ser visibles...

Answer 2

La temperatura de color representa el color de la luz que emite un cuerpo negro ideal, cuando se calienta a dicha temperatura en kelvin

Correcto. Pero el de la bombilla la temperatura del color puede no coincidir exactamente con la filamento temperatura. El cristal de la bombilla estándar absorbe la luz ultravioleta, lo que hace que la temperatura del color sea más baja. Sin embargo, normalmente sólo nos interesa visible (es decir, lo que ve el ojo humano), por lo que tiene poco efecto práctico, excepto en situaciones en las que la proporción de luz ultravioleta es importante.

¿Significa esto que una bombilla incandescente de 5000 K tiene un filamento más alto temperatura del filamento cuando está encendida que una de 3000 K?

No necesariamente. Un filamento incandescente que funcione a 5.000 K producirá mucha más luz visible para la misma potencia que un filamento de 3.000 K, debido a la mayor proporción de energía radiada en la región visible. Sin embargo, se consumiría rápidamente.

¿Cómo es que las bombillas incandescentes de 5.000 K existen? Mediante la colocación de un "azul" (en realidad cian ) sobre la bombilla. Esto aumenta la temperatura del color al absorber las longitudes de onda más largas. He aquí un ejemplo:-

OSRAM COOL BLUE ADVANCE H7 5000K

Esta bombilla emite menos luz visible que una bombilla equivalente sin filtrar de la misma potencia.

Ahora te preguntarás, ¿qué sentido tiene hacer un faro más azul si se reduce la potencia lumínica? ¿No es eso lo que dificulta la visión de la carretera? No necesariamente. La mayor parte del ojo humano tiene una mayor densidad de bastones (sensores monocromos, más sensibles a la luz verde) que de conos (sensores de color), y los bastones son más sensibles a la luz baja. Los 5000 K se acercan más a la luz del día, por lo que los objetos aparecen más cerca de sus colores esperados que con una luz más "cálida". El filtrado de la luz roja excesiva hace que la percibido imagen más nítida y fácil de ver, sobre todo en la zona periférica que es importante para la seguridad de la conducción.

Answer 3

Para añadir a la respuesta de brhans, que es sobre todo correcto, mencionaré que una bombilla incandescente consume mucha más energía a niveles de luz más bajos, debido a la menor resistencia del filamento. Por eso algunos dicen que no vale la pena apagar la luz al salir de una habitación y volver 10 segundos después. Sin embargo, como han dicho otros, la pregunta no da la información adecuada. Si suponemos que se emite la misma cantidad de fotones desde una fuente lineal, deberíamos tener en cuenta la energía de los fotones en función de la longitud de onda de la luz. Existen tablas para ello.

Answer 4

¿Qué material de filamento puede permanecer sólido a 5000K durante el tiempo suficiente para hacer una bombilla incandescente útil?

Lo más parecido que se me ocurre es una bombilla fotográfica de las de antes, cuyo filamento es de magnesio. Y la respuesta es que consume menos energía eléctrica porque la principal fuente de energía es el propio magnesio ardiendo. Por supuesto, sólo dura 20 milisegundos más o menos...