bombilla incandescente

En 1761, Ebenezer Kinnersley demostró cómo calentar un alambre hasta la incandescencia . ^{[ 7 ]} Sin embargo, dichos alambres tendían a fundirse u oxidarse muy rápidamente (quemarse) en presencia de aire. ^{[ 8 ]} La luz de cal se convirtió en una forma popular de iluminación escénica a principios del siglo XIX, calentando un trozo de óxido de calcio hasta la incandescencia con un soplete de oxihidrógeno . ^{[ 9 ]}

En 1802, Humphry Davy utilizó lo que describió como "una batería de tamaño inmenso" ^{[ 10 ]} , compuesta por 2000 celdas ubicadas en el sótano de la Royal Institution of Great Britain ^{[ 11 ]} , para crear una luz incandescente al hacer pasar la corriente a través de una delgada tira de platino , metal elegido por su punto de fusión extremadamente alto . No era lo suficientemente brillante ni duraba lo suficiente como para ser práctica, pero sentó el precedente para los esfuerzos de decenas de experimentadores durante los siguientes 75 años ^{[ 12 ]} . Davy también demostró el arco eléctrico , haciendo pasar una corriente alta entre dos trozos de carbón.

Durante los siguientes 40 años, se dedicó mucha investigación a convertir la lámpara de arco de carbono en un medio práctico de iluminación. ^{[ 8 ]} El arco de carbono en sí era tenue y de color violeta, emitiendo la mayor parte de su energía en el ultravioleta , pero el electrodo positivo se calentaba justo por debajo del punto de fusión del carbono y brillaba con una incandescencia muy similar a la de la luz solar. ^{[ 13 ]} Las lámparas de arco consumían sus varillas de carbono muy rápidamente, expulsaban monóxido de carbono peligroso y solían producir potencias de decenas de kilovatios. Por lo tanto, solo eran prácticas para iluminar grandes áreas, así que los investigadores continuaron buscando una manera de fabricar lámparas adecuadas para uso doméstico. ^{[ 8 ]}

Durante los primeros tres cuartos del siglo XIX, muchos experimentadores trabajaron con diversas combinaciones de alambres de platino o iridio , varillas de carbono y recintos al vacío o semivacíos. Muchos de estos dispositivos fueron demostrados y algunos fueron patentados. ^{[ 14 ]}

En 1835, James Bowman Lindsay hizo una demostración de luz eléctrica constante en una reunión pública en Dundee, Escocia . Afirmó que podía "leer un libro a una distancia de medio metro". Sin embargo, no continuó desarrollando la luz eléctrica. ^{[ 15 ]}

En 1838, el litógrafo belga Marcellin Jobard inventó una bombilla incandescente con atmósfera de vacío que utilizaba un filamento de carbono. ^{[ 16 ]}

En 1840, el científico británico Warren De la Rue encerró un filamento de platino enrollado en un tubo de vacío e hizo pasar una corriente eléctrica a través de él. ^{[ 17 ]} El diseño se basaba en el concepto de que el alto punto de fusión del platino le permitiría operar a altas temperaturas y que la cámara al vacío contendría menos moléculas de gas que reaccionaran con el platino, mejorando así su durabilidad. Si bien era un diseño viable, el costo del platino lo hizo poco práctico para uso comercial.

En 1841, Frederick de Moleyns, de Inglaterra, obtuvo la primera patente para una lámpara incandescente, cuyo diseño utilizaba cables de platino contenidos en una bombilla de vacío. También utilizó carbono. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

En 1845, el estadounidense John W. Starr patentó una bombilla incandescente que utilizaba filamentos de carbono. ^{[ 20 ] [ 21 ]} Su invento nunca se produjo comercialmente. ^{[ 22 ]}

En 1851, Jean Eugène Robert-Houdin hizo una demostración pública de bombillas incandescentes en su finca de Blois, Francia. Sus bombillas se exhiben en el museo del Castillo de Blois . ^{[ a ]}

En 1859, Moses G. Farmer construyó una bombilla eléctrica incandescente utilizando un filamento de platino. ^{[ 23 ]} Thomas Edison vio más tarde una de estas bombillas en una tienda en Boston, Massachusetts, y le pidió consejo a Farmer sobre el negocio de la luz eléctrica.

En 1872, el ruso Alexander Lodygin inventó una bombilla incandescente y obtuvo una patente rusa en 1874. Utilizó como quemador dos varillas de carbono de sección reducida en un recipiente de vidrio, sellado herméticamente y lleno de nitrógeno, dispuesto eléctricamente de manera que la corriente pudiera pasar al segundo carbono cuando el primero se hubiera consumido. ^{[ 24 ]} Posteriormente vivió en los Estados Unidos, cambió su nombre a Alexander de Lodyguine y solicitó y obtuvo patentes para lámparas incandescentes con filamentos de cromo , iridio , rodio , rutenio , osmio , molibdeno y tungsteno . ^{[ 25 ]}

El 24 de julio de 1874, Henry Woodward y Mathew Evans presentaron una patente canadiense para una lámpara compuesta por varillas de carbono montadas en un cilindro de vidrio lleno de nitrógeno. No lograron comercializar su lámpara y vendieron los derechos de su patente ^{[ 26 ]} a Thomas Edison en 1879. (Edison necesitaba la propiedad de la novedosa reivindicación de lámparas conectadas en un circuito paralelo). ^{[ 27 ] [ 28 ]} El gobierno de Canadá sostiene que Woodward y Evans inventaron la bombilla. ^{[ 29 ]}

El espectro de luz producido por una lámpara incandescente se aproxima mucho al de un radiador de cuerpo negro a la misma temperatura. ^{[ 85 ]} La base de las fuentes de luz utilizadas como estándar para la percepción del color es una lámpara incandescente de tungsteno que funciona a una temperatura definida. ^{[ 86 ]}

Las fuentes de luz como las lámparas fluorescentes, las lámparas de descarga de alta intensidad y las lámparas LED tienen una mayor eficiencia luminosa. Estos dispositivos producen luz por luminiscencia . Su luz tiene bandas de longitudes de onda características, sin la "cola" de emisiones infrarrojas invisibles, en lugar del espectro continuo producido por una fuente térmica. Mediante una cuidadosa selección de recubrimientos de fósforo fluorescente o filtros que modifican la distribución espectral, el espectro emitido se puede ajustar para imitar la apariencia de las fuentes incandescentes u otras temperaturas de color diferentes de la luz blanca. Cuando se utilizan para tareas sensibles al color, como la iluminación cinematográfica, estas fuentes pueden requerir técnicas particulares para duplicar la apariencia de la iluminación incandescente. ^{[ 87 ]} El metamerismo describe el efecto de diferentes distribuciones del espectro de luz en la percepción del color.

El costo inicial de una bombilla incandescente es pequeño en comparación con el costo de la energía que consume durante su vida útil. Las bombillas incandescentes tienen una vida útil más corta que la mayoría de las demás luces, un factor importante si el reemplazo es inconveniente o costoso. Algunos tipos de lámparas, incluidas las incandescentes y fluorescentes, emiten menos luz a medida que envejecen; esto puede ser un inconveniente o puede reducir la vida útil efectiva debido al reemplazo de la lámpara antes de que falle por completo. Una comparación del costo operativo de una lámpara incandescente con otras fuentes de luz debe incluir los requisitos de iluminación, el costo de la lámpara y el costo de la mano de obra para reemplazar las lámparas (teniendo en cuenta la vida útil efectiva de la lámpara), el costo de la electricidad consumida y el efecto del funcionamiento de la lámpara en los sistemas de calefacción y aire acondicionado. Cuando se utilizan para iluminación en casas y edificios comerciales, la energía perdida en forma de calor puede aumentar significativamente la energía requerida por el sistema de aire acondicionado de un edificio . Durante la temporada de calefacción, el calor producido por las bombillas no se desperdicia, ^{[ 88 ]} aunque en la mayoría de los casos es más rentable obtener calor del sistema de calefacción del edificio. En cualquier caso, a lo largo de un año, un sistema de iluminación más eficiente que el incandescente ahorra energía en casi todos los climas. ^{[ 89 ]}

Dado que las bombillas incandescentes consumen más energía que alternativas como las lámparas fluorescentes compactas ( CFL ) y las lámparas LED , muchos gobiernos han introducido medidas para prohibirlas estableciendo estándares mínimos de eficacia superiores a los que pueden alcanzar las bombillas incandescentes. Se han implementado medidas para prohibir las bombillas incandescentes en la Unión Europea, Estados Unidos, Rusia, Brasil, Argentina, Canadá y Australia, entre otros. La Comisión Europea ha calculado que la prohibición aporta entre 5.000  y 10.000  millones de euros a la economía y ahorra 40  TWh de electricidad al año, lo que se traduce en una reducción _{de las emisiones} de CO₂ de 15 millones de toneladas (33.000 millones de libras) . ^{[ 90 ] [ 91 ]}  

Entre las objeciones a la prohibición de las bombillas incandescentes se incluyen el mayor coste inicial de las alternativas, la menor calidad de la luz de las lámparas fluorescentes y la resistencia a la regulación gubernamental. ^{[ 92 ]} Algunas personas tienen inquietudes sobre los efectos de las lámparas fluorescentes en la salud . Una revisión de 2017 publicada en el World Journal of Biological Psychiatry informó que la iluminación LED blanca rica en azul puede suprimir la melatonina y alterar el sueño y los ritmos circadianos, con posibles implicaciones para las enfermedades mentales. ^{[ 93 ]}

Se han realizado algunas investigaciones para mejorar la eficacia de las lámparas incandescentes comerciales. En 2007, General Electric anunció un proyecto de lámpara incandescente de alta eficiencia (HEI), que afirmaban que sería hasta cuatro veces más eficiente que las incandescentes actuales, aunque su objetivo de producción inicial era que fuera aproximadamente el doble de eficiente. ^{[ 94 ] [ 95 ]} El programa HEI se canceló en 2008 debido al lento progreso. ^{[ 96 ] [ 97 ]} La investigación del Departamento de Energía de EE. UU. en los Laboratorios Nacionales Sandia indicó inicialmente el potencial de una mejora drástica en la eficiencia de un filamento de red fotónica . ^{[ 94 ]} Sin embargo, trabajos posteriores indicaron que los resultados inicialmente prometedores eran erróneos. ^{[ 98 ]}

Impulsados ​​por la legislación en varios países que exige una mayor eficiencia de las bombillas, Philips ha introducido bombillas incandescentes híbridas . Las bombillas incandescentes Halogena Energy Saver pueden producir alrededor de 23 lm/W ; aproximadamente un 30 por ciento más eficientes que las incandescentes tradicionales, mediante el uso de una cápsula reflectante para reflejar la radiación infrarroja que antes se desperdiciaba de vuelta al filamento, desde donde parte se reemite como luz visible. ^{[ 92 ]} Este concepto fue desarrollado por Duro-Test en 1980 con un producto comercial que producía 29,8 lm/W . ^{[ 99 ] [ 100 ]} Los reflectores más avanzados basados ​​en filtros de interferencia o cristales fotónicos pueden, en teoría, dar como resultado una mayor eficiencia, hasta un límite de aproximadamente 270 lm/W (40% de la eficacia máxima posible). ^{[ 101 ]} Los experimentos de prueba de concepto de laboratorio han producido hasta 45 lm/W , acercándose a la eficacia de las bombillas fluorescentes compactas ^{[ 101 ] [ 102 ]} que aún es inferior a la de las bombillas LED.

La mayoría de las bombillas tienen vidrio transparente o recubierto. Las bombillas de vidrio recubierto tienen arcilla de caolín soplada y depositada electrostáticamente en el interior de la bombilla. La capa de polvo difunde la luz del filamento. Se pueden agregar pigmentos a la arcilla para ajustar el color de la luz emitida. Las bombillas de caolín se utilizan ampliamente en iluminación interior debido a su luz relativamente suave. También se fabrican otros tipos de bombillas de colores, incluyendo los diversos colores que se usan para "bombillas de fiesta", luces de árbol de Navidad y otras luces decorativas. Estas se crean coloreando el vidrio con un dopante ; que suele ser un metal como el cobalto (azul) o el cromo (verde). ^{[ 103 ]} A veces se utiliza vidrio que contiene neodimio para proporcionar una luz de apariencia más natural.

El bulbo de vidrio de una lámpara de uso general puede alcanzar temperaturas entre 200 y 260 °C (392 y 500 °F) . Las lámparas destinadas a un funcionamiento de alta potencia o utilizadas para calefacción tendrán envolturas hechas de vidrio duro o cuarzo fundido . ^{[ 76 ]}  

Si la envoltura de una bombilla tiene una fuga, el filamento caliente de tungsteno reacciona con el aire, produciendo un aerosol de nitruro de tungsteno marrón , dióxido de tungsteno marrón, pentóxido de tungsteno violeta-azul y trióxido de tungsteno amarillo que luego se deposita en las superficies cercanas o en el interior de la bombilla.

La mayoría de las bombillas modernas están rellenas de un gas inerte para reducir la evaporación del filamento y evitar su oxidación . El gas se encuentra a una presión de aproximadamente 70 kPa (0,7 atm) . ^{[ 104 ]}  

El gas reduce la evaporación del filamento, pero el relleno debe elegirse cuidadosamente para evitar pérdidas de calor significativas. Para estas propiedades, es deseable la inercia química y un alto peso atómico o molecular . La presencia del gas mantiene el tungsteno por debajo de su presión de vapor, lo que permite operarlo a temperaturas más altas sin reducir su vida útil (o, para operar a la misma temperatura, prolonga la vida útil del filamento). Por otro lado, la presencia del gas provoca pérdidas de calor del filamento —y, por lo tanto, una pérdida de eficiencia debido a la reducción de la incandescencia— por conducción y convección de calor .

Las primeras lámparas utilizaban únicamente el vacío para proteger el filamento del oxígeno. El vacío aumenta la evaporación del filamento, pero elimina dos formas de pérdida de calor. Algunas lámparas modernas pequeñas también utilizan el vacío.

Los rellenos más utilizados son: ^{[ 105 ]}

• El vacío se utiliza en lámparas pequeñas. Proporciona el mejor aislamiento térmico del filamento, pero no lo protege de la evaporación. También se utiliza en lámparas más grandes donde es necesario limitar la temperatura de la superficie exterior del bulbo.
• Argón (93%) y nitrógeno (7%), donde el argón se utiliza por su inercia, baja conductividad térmica y bajo costo, y el nitrógeno se agrega para aumentar el voltaje de ruptura y evitar el arco eléctrico entre partes del filamento. ^{[ 104 ]}
• El nitrógeno se utiliza en algunas lámparas de mayor potencia, por ejemplo, en lámparas de proyección, y donde se necesita un voltaje de ruptura más alto debido a la proximidad de las partes del filamento o los cables de conexión.
• El criptón , que resulta más ventajoso que el argón debido a su mayor peso atómico y menor conductividad térmica (lo que también permite el uso de bombillas más pequeñas), tiene un coste mucho mayor, lo que limita su uso principalmente a bombillas de menor tamaño.
• El criptón mezclado con xenón mejora aún más las propiedades del gas debido a su mayor peso atómico. Sin embargo, su uso está limitado por su elevado coste. Las mejoras que se obtienen al usar xenón son modestas en comparación con su precio.
• El hidrógeno se utiliza en lámparas intermitentes especiales donde se requiere un enfriamiento rápido del filamento; aquí se aprovecha su alta conductividad térmica.
• El halógeno es una pequeña cantidad mezclada con gas inerte que se utiliza en las lámparas halógenas, un tipo específico de lámpara incandescente.

El depósito de gas debe estar libre de restos de agua, ya que esto acelera considerablemente el ennegrecimiento de la bombilla (véase más abajo).

La capa de gas cercana al filamento (denominada capa de Langmuir) permanece estancada, y la transferencia de calor se produce únicamente por conducción. Solo a cierta distancia se produce la convección, que transporta el calor a la envoltura del bulbo.

La orientación del filamento influye en la eficiencia. Un flujo de gas paralelo al filamento, por ejemplo, una bombilla orientada verticalmente con filamento vertical (o axial), reduce las pérdidas por convección.

La eficiencia de la lámpara aumenta con un mayor diámetro del filamento. Las bombillas de filamento fino y baja potencia se benefician menos del gas de relleno, por lo que a menudo solo se les realiza un vacío.

Las primeras bombillas con filamentos de carbono también utilizaban monóxido de carbono , nitrógeno o vapor de mercurio . Sin embargo, los filamentos de carbono funcionan a temperaturas más bajas que los de tungsteno, por lo que el efecto del gas de relleno no era significativo, ya que las pérdidas de calor contrarrestaban cualquier beneficio.

Corning continuó desarrollando máquinas automatizadas para la producción de bombillas, instalando la Ribbon Machine en 1926 en su fábrica de Wellsboro , Pensilvania. ^{[ 107 ]} La Ribbon Machine superó cualquier intento anterior de automatizar la producción de bombillas y se utilizó para producir bombillas incandescentes hasta bien entrado el siglo XXI. El inventor, William Woods, junto con su colega de Corning Glass Works, David E. Gray, había creado una máquina que, para 1939, producía 1000 bombillas por minuto. ^{[ 106 ]}

La máquina de cinta funciona haciendo pasar una cinta continua de vidrio a lo largo de una cinta transportadora , calentándola en un horno, y luego soplando aire a través de boquillas alineadas con precisión a través de orificios en la cinta transportadora hacia moldes. Así se crean los bulbos o envolturas de vidrio. Una máquina típica puede producir de 50.000 a 120.000 bulbos por hora, dependiendo del tamaño del bulbo. ^{[ 108 ] [ 109 ]} Para la década de 1970, 15 máquinas de cinta instaladas en fábricas de todo el mundo producían todo el suministro de bombillas incandescentes. ^{[ 110 ]} El filamento y sus soportes se ensamblan en un vástago de vidrio, que luego se fusiona al bulbo. Se bombea el aire fuera del bulbo y el tubo de evacuación en la prensa del vástago se sella con una llama. Luego el bulbo se inserta en la base de la lámpara y se prueba todo el conjunto. El cierre en 2016 de la planta de Osram-Sylvania en Wellsboro, Pensilvania, significó el cierre de una de las últimas máquinas de cinta que quedaban en los Estados Unidos. ^{[ 110 ]}

Para mejorar la eficiencia de la lámpara, el filamento generalmente consta de múltiples espiras de alambre fino enrollado, también conocido como bobina enrollada . Las bombillas que utilizan filamentos de bobina enrollada a veces se denominan bombillas de doble bobina . Para una lámpara de 60 vatios y 120 voltios, la longitud desenrollada del filamento de tungsteno suele ser de 580 milímetros (22,8 pulgadas) [ ^{76 ]} y el diámetro del filamento es de ^0,046 milímetros (0,0018 pulgadas) . La ventaja de la bobina enrollada es que hay menos flujo de gas en la bombilla a lo largo de la superficie del propio alambre del filamento. En cambio, el gas solo fluye alrededor del exterior de toda la forma de bobina enrollada, lo que reduce tanto la evaporación del material como la pérdida de calor del alambre. ^{[ 114 ]} El filamento de bobina enrollada se evapora más lentamente que un filamento recto de la misma área superficial y potencia de emisión de luz, lo que significa que la bombilla dura más. El mayor calor retenido en el filamento hace que funcione a mayor temperatura, lo que resulta en una fuente de luz más eficiente.  

Los filamentos eléctricos también se utilizan en los cátodos calientes de las lámparas fluorescentes y los tubos de vacío como fuente de electrones , o en los tubos de vacío para calentar un electrodo emisor de electrones. Cuando se utilizan como fuente de electrones, pueden tener un recubrimiento especial que aumenta la producción de electrones.

Durante el funcionamiento normal, el tungsteno del filamento se evapora; los filamentos más calientes y eficientes se evaporan más rápido. ^{[ 115 ]} Por ello, la vida útil de una lámpara de filamento es un compromiso entre eficiencia y durabilidad. Este compromiso suele establecerse para proporcionar una vida útil de 1000 a 2000 horas para lámparas utilizadas para iluminación general. Las lámparas para teatro, fotografía y proyección pueden tener una vida útil de tan solo unas horas, sacrificando la esperanza de vida por una alta potencia en un formato compacto. Las lámparas de larga duración para uso general tienen menor eficiencia, pero antes del desarrollo de las lámparas fluorescentes compactas y LED, eran útiles en aplicaciones donde era difícil cambiar la bombilla.

Irving Langmuir descubrió que un gas inerte, en lugar del vacío, retardaría la evaporación. Las bombillas incandescentes de uso general con una potencia superior a unos 25 vatios ahora se llenan con una mezcla compuesta principalmente de argón y algo de nitrógeno , ^{[ 116 ]} o a veces de kriptón . ^{[ 117 ]} Si bien el gas inerte reduce la evaporación del filamento, también conduce el calor del filamento, enfriándolo y reduciendo así la eficiencia. A presión y temperatura constantes, la conductividad térmica de un gas depende del peso molecular del gas y del área de la sección transversal de las moléculas del gas. Los gases de mayor peso molecular tienen menor conductividad térmica, porque tanto el peso molecular como el área de la sección transversal son mayores. El gas xenón mejora la eficiencia debido a su alto peso molecular, pero también es más caro, por lo que su uso se limita a lámparas más pequeñas. ^{[ 118 ]}

El desgaste del filamento se debe a la evaporación desigual del mismo. Pequeñas variaciones en la resistividad a lo largo del filamento provocan la formación de "puntos calientes" en las zonas de mayor resistividad; ^{[ 77 ]} una variación del diámetro de tan solo un 1 % reduce la vida útil en un 25 %. ^{[ 76 ]} Dado que la resistencia del filamento depende en gran medida de la temperatura, las zonas con mayor temperatura presentan mayor resistencia, lo que provoca que disipen más energía y se calienten aún más: un ciclo de retroalimentación positiva . Estos puntos calientes se evaporan más rápido que el resto del filamento, aumentando permanentemente la resistencia en ese punto. El proceso culmina en la característica pequeña grieta en un filamento que, por lo demás, parece estar en buen estado.

Las lámparas que funcionan con corriente continua desarrollan irregularidades aleatorias en forma de escalones en la superficie del filamento, lo que puede reducir su vida útil a la mitad en comparación con el funcionamiento con corriente alterna; se pueden utilizar diferentes aleaciones de tungsteno y renio para contrarrestar este efecto. ^{[ 119 ] [ 120 ]}

Dado que la rotura de un filamento en una bombilla de gas puede formar un arco eléctrico que puede propagarse entre los terminales y generar una corriente muy elevada, se suelen utilizar cables de conexión intencionadamente delgados o dispositivos de protección más elaborados como fusibles integrados en la bombilla. ^{[ 121 ]} En las lámparas de mayor voltaje se utiliza más nitrógeno para reducir la posibilidad de que se produzca un arco eléctrico. ^{[ 116 ]}

En una lámpara convencional, el tungsteno evaporado se condensa en la superficie interna de la envoltura de vidrio, oscureciéndola. En las bombillas que contienen vacío, el oscurecimiento es uniforme en toda la superficie de la envoltura. Cuando se utiliza un gas inerte, el tungsteno evaporado es transportado por las corrientes de convección térmica del gas y se deposita preferentemente en la parte superior de la envoltura, ennegreciendo solo esa porción. El estudio del problema del ennegrecimiento de las bombillas condujo al descubrimiento de la emisión termoiónica , la invención del tubo de vacío y la deposición por evaporación utilizada para fabricar espejos y otros recubrimientos ópticos . ^{[ 122 ] [ 123 ] [ 124 ]}

Una cantidad muy pequeña de vapor de agua dentro de una bombilla puede aumentar significativamente el oscurecimiento de la lámpara. El vapor de agua se disocia en hidrógeno y oxígeno en el filamento caliente. El oxígeno ataca el metal de tungsteno, y las partículas de óxido de tungsteno resultantes viajan a las partes más frías de la lámpara. El hidrógeno del vapor de agua reduce el óxido, reformando vapor de agua y continuando este ciclo del agua . ^{[ 77 ]} El equivalente a una gota de agua distribuida sobre 500 000 lámparas aumentará significativamente el oscurecimiento. ^{[ 76 ]} Se colocan pequeñas cantidades de sustancias como el circonio dentro de la lámpara como absorbente para reaccionar con cualquier oxígeno que pueda evaporarse de los componentes de la lámpara durante su funcionamiento. ^{[ 125 ]}

Algunas lámparas antiguas de alta potencia utilizadas en teatros, proyectores, reflectores y faros, con filamentos gruesos y robustos, contenían polvo de tungsteno suelto dentro de la envoltura. De vez en cuando, el operador retiraba la bombilla y la sacudía, permitiendo que el polvo de tungsteno eliminara la mayor parte del tungsteno condensado en el interior de la envoltura, eliminando el ennegrecimiento y devolviendo el brillo a la lámpara. ^{[ 126 ]}

La lámpara halógena reduce la evaporación irregular del filamento y elimina el oscurecimiento de la envoltura al llenarla con gas halógeno a baja presión, junto con un gas inerte. El ciclo halógeno aumenta la vida útil de la bombilla y evita su oscurecimiento al redepositar tungsteno desde el interior de la bombilla sobre el filamento. La lámpara halógena puede operar su filamento a una temperatura más alta que una lámpara estándar de gas de potencia similar sin que disminuya su vida útil. Estas bombillas son mucho más pequeñas que las bombillas incandescentes normales y se utilizan ampliamente donde se necesita una iluminación intensa en un espacio limitado. Las lámparas de fibra óptica para microscopía óptica son una aplicación típica.

Una variante de la lámpara incandescente no utilizaba un filamento de hilo caliente, sino un arco eléctrico que incidía sobre un electrodo esférico para generar calor. El electrodo se volvía incandescente, y el arco contribuía poco a la luz producida. Estas lámparas se utilizaban para la proyección o iluminación de instrumentos científicos como microscopios . Funcionaban con voltajes relativamente bajos e incorporaban filamentos de tungsteno para iniciar la ionización dentro de la envoltura. Proporcionaban la luz intensa y concentrada de una lámpara de arco , pero eran más fáciles de operar. Desarrolladas alrededor de 1915, estas lámparas fueron reemplazadas por lámparas de arco de mercurio y xenón . ^{[ 127 ] [ 128 ] [ 129 ]}

Las lámparas incandescentes son cargas casi puramente resistivas con un factor de potencia de 1. A diferencia de las lámparas de descarga o las LED, la potencia consumida es igual a la potencia aparente en el circuito. Las bombillas incandescentes se comercializan generalmente según su consumo eléctrico , que depende principalmente de la resistencia de funcionamiento del filamento. Entre dos bombillas del mismo voltaje y tipo, la de mayor potencia proporciona más luz.

La tabla muestra la salida típica aproximada, en lúmenes , de bombillas incandescentes estándar de 120 voltios a diferentes potencias. La salida de luz de  bombillas similares de 230 V suele ser ligeramente inferior, aunque en esta tabla ocurre lo contrario a 25  W. El filamento de menor corriente (mayor voltaje) es más delgado y debe funcionar a una temperatura ligeramente inferior para la misma vida útil, lo que reduce la eficiencia energética . ^{[ 132 ]}

Por lo general, el flujo luminoso de las bombillas de luz blanca cálida será ligeramente inferior al de las bombillas transparentes de la misma potencia.

La resistencia del filamento depende de la temperatura. La resistencia en frío de las lámparas de filamento de tungsteno es aproximadamente 1/15 de la resistencia en funcionamiento. Por ejemplo, una lámpara de 100 vatios y 120 voltios tiene una resistencia de 144 ohmios cuando está encendida, pero la resistencia en frío es mucho menor (aproximadamente 9,5 ohmios). ^{[ 76 ] [ b ]} Dado que las lámparas incandescentes son cargas resistivas, se pueden usar atenuadores TRIAC de control de fase simples para controlar el brillo. Los contactos eléctricos pueden llevar un símbolo de clasificación "T" que indica que están diseñados para controlar circuitos con la alta corriente de irrupción característica de las lámparas de tungsteno. Para una lámpara de servicio general de 100 vatios y 120 voltios, la corriente se estabiliza en aproximadamente 0,10 segundos, y la lámpara alcanza el 90 % de su brillo máximo después de aproximadamente 0,13 segundos. ^{[ 134 ]}  

El filamento de una bombilla de tungsteno no se rompe fácilmente cuando está fría, pero es más vulnerable cuando está caliente, ya que el metal incandescente es menos rígido. Un impacto en la parte exterior de la bombilla puede provocar la rotura del filamento o una sobrecarga de corriente eléctrica que cause que parte de él se derrita o se vaporice. En la mayoría de las bombillas incandescentes modernas, parte del cable interno actúa como un fusible : si un filamento roto produce un cortocircuito dentro de la bombilla, la sección fusible del cable se derretirá y cortará la corriente para evitar daños en los cables de alimentación.

Una bombilla de vidrio caliente puede fracturarse al entrar en contacto con objetos fríos. Cuando la envoltura de vidrio se rompe, la bombilla implosiona , exponiendo el filamento al aire ambiente. El aire suele destruir el filamento caliente mediante oxidación .

Las normas nacionales especifican la forma y el tamaño de las bombillas. Algunas designaciones constan de una o más letras seguidas de uno o más números, por ejemplo, A55 o PAR38, donde las letras identifican la forma y los números un tamaño característico.

Las normas nacionales como ANSI C79.1-2002, IS 14897:2000 ^{[ 135 ]} y JIS C 7710:1988 ^{[ 136 ]} cubren una terminología común para las formas de los bulbos.

Servicio general/Servicio general de iluminación (GLS)

Emite luz en (casi) todas las direcciones. Disponible en transparente o esmerilado.

Tipos: General (A), elíptico (E), hongo (M), signo (S), tubular (T)

Tamaños de 120  V: A17, 19 y 21

Tamaños de 230  V: A55 y 60 ^{[ c ]}

Servicio general de alta potencia

Lámparas de más de 200 vatios.

Tipos: En forma de pera (PS)

Decorativo

Lámparas utilizadas en candelabros, etc. Las bombillas más pequeñas, del tamaño de una vela, pueden usar un casquillo más pequeño.

Tipos: vela (B), vela retorcida, vela con punta doblada (CA y BA), llama (F), globo (G), chimenea de linterna (H), redonda elegante (P)

Tamaños de 230  V: P45, G95

Reflector (R)

El revestimiento reflectante en el interior de la bombilla dirige la luz hacia adelante. Las bombillas tipo inundación (FL) dispersan la luz. Las bombillas tipo foco (SP) concentran la luz. Las bombillas reflectoras (R) proporcionan aproximadamente el doble de luz (en candelas-pie) en la zona central frontal que las bombillas de servicio general (A) de la misma potencia.

Tipos: Reflector estándar (R), reflector abombado (BR), reflector elíptico (ER), corona plateada

Tamaños de 120  V: R16, 20, 25 y 30

Tamaños de 230  V: R50, 63, 80 y 95 ^{[ c ]}

Reflector parabólico aluminizado (PAR)

Las bombillas de reflector parabólico aluminizado (PAR) controlan la luz con mayor precisión. Producen aproximadamente cuatro veces la intensidad de luz concentrada de las bombillas de uso general (A) y se utilizan en iluminación empotrada y de riel. Hay disponibles carcasas resistentes a la intemperie para luminarias de exterior tipo foco y proyector.

Tamaños de 120  V: PAR 16, 20, 30, 38, 56 y 64

Tamaños de 230  V: PAR 16, 20, 30, 38, 56 y 64

Disponibles en numerosos ángulos de haz puntual y amplio. Como en todas las bombillas, el número representa el diámetro de la bombilla en 1/8 de pulgada. Por lo tanto, una PAR 16 tiene un diámetro de 51 mm (2 pulg.) , una PAR 20 tiene un diámetro de 64 mm (2,5 pulg.) , una PAR 30 tiene un diámetro de 95 mm (3,75 pulg.) y una PAR 38 tiene un diámetro de 121 mm (4,75 pulg.) .        

Reflector multifacético (MR)

Las bombillas reflectoras multifacéticas suelen ser de menor tamaño y funcionan a un voltaje más bajo, a menudo de 12  V.

HIR/IRC

«HIR» es una designación de GE para una lámpara con un recubrimiento reflectante de infrarrojos. Dado que se pierde menos calor, el filamento arde a mayor temperatura y de forma más eficiente. ^{[ 137 ]} La designación de Osram para un recubrimiento similar es «IRC». ^{[ 138 ]}

Las lámparas grandes pueden tener una base de rosca o una base de bayoneta , con uno o más contactos en la base. La carcasa puede servir como contacto eléctrico o solo como soporte mecánico. Las lámparas con base de bayoneta se utilizan con frecuencia en lámparas de automóviles para evitar que se aflojen por vibración. Algunas lámparas tubulares tienen un contacto eléctrico en cada extremo. Las lámparas miniatura pueden tener una base de cuña y contactos de cable, y algunas lámparas de automóviles y de uso especial tienen terminales de tornillo para la conexión a cables. Las lámparas muy pequeñas pueden tener los cables de soporte del filamento extendidos a través de la base de la lámpara para las conexiones. Una base de dos pines se utiliza a menudo para lámparas halógenas o reflectoras. ^{[ 139 ]}

A finales del siglo XIX, los fabricantes introdujeron multitud de bases de lámparas incompatibles. Las bases estándar " Mazda " de General Electric pronto se adoptaron en todo Estados Unidos.

Las bases de las lámparas pueden fijarse a la bombilla con cemento o mediante engaste mecánico en las hendiduras moldeadas en la bombilla de vidrio.

Las lámparas destinadas a sistemas ópticos cuentan con bases con elementos de alineación que permiten posicionar el filamento con precisión dentro del sistema. En el caso de una lámpara con base de rosca, el filamento puede quedar orientado de forma aleatoria al instalarla en el portalámparas.

Los contactos del portalámparas permiten que la corriente eléctrica pase desde la base hasta el filamento. El portalámparas proporciona conexiones eléctricas y soporte mecánico, y permite cambiar la bombilla cuando se funde.