Più di 150 anni fa, gli inventori hanno iniziato a lavorare su un’idea brillante che avrebbe avuto un impatto drammatico sul modo in cui usiamo l’energia nelle nostre case e uffici. Questa invenzione ha cambiato il modo in cui progettiamo edifici, aumentato la durata della giornata lavorativa media e avviato nuove attività. Ha anche portato a nuove scoperte energetiche – dalle centrali elettriche e dalle linee di trasmissione elettrica agli elettrodomestici e ai motori elettrici.
Come tutte le grandi invenzioni, la lampadina non può essere accreditata a un inventore., È stata una serie di piccoli miglioramenti sulle idee degli inventori precedenti che hanno portato alle lampadine che usiamo oggi nelle nostre case.
Le lampadine a incandescenza illuminano il modo in cui
Molto prima che Thomas Edison brevettasse-prima nel 1879 e poi un anno dopo nel 1880-e iniziasse a commercializzare la sua lampadina a incandescenza, gli inventori britannici stavano dimostrando che la luce elettrica era possibile con la lampada ad arco., Nel 1835 fu dimostrata la prima luce elettrica costante, e per i successivi 40 anni, scienziati di tutto il mondo lavorarono sulla lampada ad incandescenza, armeggiando con il filamento (la parte del bulbo che produce luce quando viene riscaldata da una corrente elettrica) e l’atmosfera del bulbo (se l’aria viene aspirata dal bulbo o viene riempita con un gas inerte per evitare che il filamento si ossidasse e si bruciasse). Questi primi bulbi avevano una durata di vita estremamente breve, erano troppo costosi da produrre o usavano troppa energia.,
Quando Edison e i suoi ricercatori di Menlo Park arrivarono sulla scena dell’illuminazione, si concentrarono sul miglioramento del filamento-prima testando il carbonio, poi il platino, prima di tornare finalmente a un filamento di carbonio. Nell’ottobre del 1879, la squadra di Edison aveva prodotto una lampadina con un filamento carbonizzato di filo di cotone non rivestito che poteva durare per 14,5 ore. Hanno continuato a sperimentare con il filamento fino a stabilirsi su uno fatto da bambù che ha dato lampade di Edison una vita di fino a 1.200 ore this questo filamento è diventato lo standard per la lampadina Edison per i prossimi 10 anni., Edison ha anche apportato altri miglioramenti alla lampadina, tra cui la creazione di una migliore pompa a vuoto per rimuovere completamente l’aria dalla lampadina e lo sviluppo della vite Edison (che ora è la presa standard per le lampadine).
(Nota storica: Non si può parlare della storia della lampadina senza menzionare William Sawyer e Albon Man, che hanno ricevuto un brevetto statunitense per la lampada ad incandescenza, e Joseph Swan, che ha brevettato la sua lampadina in Inghilterra. C’è stato un dibattito sul fatto che i brevetti della lampadina di Edison abbiano violato i brevetti di questi altri inventori. Alla fine gli Stati Uniti di Edison., la lighting company si fuse con la Thomson-Houston Electric Company-la società che produceva lampadine a incandescenza sotto il brevetto Sawyer-Man-per formare la General Electric, e la Edison English lighting Company si fuse con la Joseph Swan’s company per formare Ediswan in Inghilterra.)
Ciò che rende il contributo di Edison all’illuminazione elettrica così straordinario è che non si è fermato a migliorare la lampadina developed ha sviluppato un’intera suite di invenzioni che hanno reso pratico l’uso delle lampadine. Edison ha modellato la sua tecnologia di illuminazione sul sistema di illuminazione a gas esistente., Nel 1882, con il Viadotto Holborn a Londra, dimostrò che l’elettricità poteva essere distribuita da un generatore situato in posizione centrale attraverso una serie di fili e tubi (chiamati anche condotti). Contemporaneamente, si è concentrato sul miglioramento della generazione di elettricità, sviluppando la prima utility elettrica commerciale chiamata Pearl Street Station a Lower Manhattan. E per tenere traccia di quanta elettricità ogni cliente stava usando, Edison ha sviluppato il primo contatore elettrico.,
Mentre Edison stava lavorando sull’intero sistema di illuminazione, altri inventori continuavano a fare piccoli progressi, migliorando il processo di produzione del filamento e l’efficienza della lampadina. Il prossimo grande cambiamento nella lampadina a incandescenza è venuto con l’invenzione del filamento di tungsteno da inventori europei nel 1904. Queste nuove lampadine a filamento di tungsteno duravano più a lungo e avevano una luce più luminosa rispetto alle lampadine a filamento di carbonio. Nel 1913, Irving Langmuir capì che posizionare un gas inerte come l’azoto all’interno del bulbo raddoppiava la sua efficienza., Gli scienziati hanno continuato ad apportare miglioramenti nei prossimi 40 anni che hanno ridotto i costi e aumentato l’efficienza della lampadina a incandescenza. Ma dal 1950, i ricercatori avevano ancora solo capito come convertire circa il 10 per cento dell’energia della lampadina a incandescenza utilizzato in luce e ha cominciato a concentrare la loro energia su altre soluzioni di illuminazione.,
La carenza di energia porta a scoperte fluorescenti
Nel 19 ° secolo, due tedeschi-il soffiatore di vetro Heinrich Geissler e il medico Julius Plücker-scoprirono che potevano produrre luce rimuovendo quasi tutta l’aria da un lungo tubo di vetro e facendo passare una corrente elettrica attraverso di esso, un’invenzione che divenne nota come tubo di Geissler. Un tipo di lampada a scarica, queste luci non hanno guadagnato popolarità fino all’inizio del 20 ° secolo, quando i ricercatori hanno iniziato a cercare un modo per migliorare l’efficienza luminosa., Le lampade a scarica sono diventate la base di molte tecnologie di illuminazione, tra cui luci al neon, lampade al sodio a bassa pressione (il tipo utilizzato nell’illuminazione esterna come lampioni) e luci fluorescenti.
Sia Thomas Edison che Nikola Tesla sperimentarono lampade fluorescenti nel 1890, ma nessuno dei due li produsse mai commercialmente. Invece, fu la svolta di Peter Cooper Hewitt nei primi anni del 1900 che divenne uno dei precursori della lampada fluorescente., Hewitt ha creato una luce blu-verde facendo passare una corrente elettrica attraverso il vapore di mercurio e incorporando una zavorra (un dispositivo collegato alla lampadina che regola il flusso di corrente attraverso il tubo). Mentre le lampade Cooper Hewitt erano più efficienti delle lampadine a incandescenza, avevano pochi usi adatti a causa del colore della luce.
Alla fine del 1920 e all’inizio del 1930, i ricercatori europei stavano facendo esperimenti con tubi al neon rivestiti con fosfori (un materiale che assorbe la luce ultravioletta e converte la luce invisibile in luce bianca utile)., Questi risultati hanno scatenato programmi di ricerca di lampade fluorescenti negli Stati Uniti, e verso la metà e la fine degli anni 1930, le aziende di illuminazione americane stavano dimostrando luci fluorescenti alla Marina degli Stati Uniti e alla Fiera mondiale di New York del 1939. Queste luci duravano più a lungo ed erano circa tre volte più efficienti delle lampadine a incandescenza. La necessità di un’illuminazione ad alta efficienza energetica degli impianti bellici americani portò alla rapida adozione delle fluorescenti, e nel 1951, più luce negli Stati Uniti veniva prodotta da lampade fluorescenti lineari.,
Fu un’altra carenza di energia-la crisi petrolifera del 1973-che indusse gli ingegneri dell’illuminazione a sviluppare una lampadina fluorescente che potesse essere utilizzata in applicazioni residenziali. Nel 1974, i ricercatori della Sylvania iniziarono a studiare come avrebbero potuto miniaturizzare la zavorra e infilarla nella lampada. Mentre hanno sviluppato un brevetto per la loro lampadina, non sono riusciti a trovare un modo per produrlo in modo fattibile. Due anni dopo, nel 1976, Edward Hammer della General Electric capì come piegare il tubo fluorescente in una forma a spirale, creando la prima luce fluorescente compatta (CFL)., Come Sylvania, General Electric accantonò questo progetto perché i nuovi macchinari necessari per produrre in serie queste luci erano troppo costosi.
I primi CFL hanno colpito il mercato a metà degli anni 1980 a prezzi al dettaglio di $25-35, ma i prezzi potrebbero variare ampiamente per regione a causa delle diverse promozioni effettuate dalle società di servizi pubblici. I consumatori hanno indicato il prezzo elevato come il loro ostacolo numero uno nell’acquisto di CFL. C’erano altri problemi many molti CFL del 1990 erano grandi e ingombranti, non si adattavano bene agli apparecchi, e avevano scarsa emissione di luce e prestazioni incoerenti., Dal 1990, miglioramenti nelle prestazioni CFL, prezzo, efficienza (usano circa il 75 per cento in meno di energia rispetto incandescenti) e la vita (durano circa 10 volte di più) li hanno resi una valida opzione sia per gli affittuari e proprietari di abitazione. Quasi 30 anni dopo che le CFL sono state introdotte per la prima volta sul mercato, un ENERGY STAR® CFL costa appena $1.74 per lampadina se acquistato in una confezione da quattro.
LED: Il futuro è qui
Una delle tecnologie di illuminazione in più rapido sviluppo oggi è il diodo ad emissione luminosa (o LED)., Un tipo di illuminazione a stato solido, i LED utilizzano un semiconduttore per convertire l’elettricità in luce, sono spesso di piccole dimensioni (meno di 1 millimetro quadrato) ed emettono luce in una direzione specifica, riducendo la necessità di riflettori e diffusori che possono intrappolare la luce.
Sono anche le luci più efficienti sul mercato. Chiamata anche efficacia luminosa, l’efficienza di una lampadina è una misura della luce emessa (lumen) divisa per la potenza che disegna (watt). Una lampadina efficiente al 100% nel convertire l’energia in luce avrebbe un’efficacia di 683 lm / W., Per mettere questo in contesto, una lampadina a incandescenza da 60 a 100 watt ha un’efficacia di 15 lm/W, una CFL equivalente ha un’efficacia di 73 lm/W e le attuali lampadine di ricambio basate su LED sul mercato vanno da 70 a 120 lm/W con un’efficacia media di 85 lm/W.
Nel 1962 mentre lavorava per General Electric, Nick Holonyak Jr.inventò il primo LED a spettro visibile sotto forma di diodi rossi. Diodi giallo pallido e verde sono stati inventati dopo. Mentre le aziende continuavano a migliorare i diodi rossi e la loro produzione, iniziarono ad apparire
