L’invenzione della lampadina
La lampadina a incandescenza è la classica invenzione che ha diversi padri. Il primo padre fu l’inventore britannico sir Joseph Wilson Swan che la brevettò nel 1878. È stata proprio la sua casa a Gateshead , in Gran Bretagna, la prima al mondo a essere illuminata con le lampadine elettriche. Tre anni dopo, nel 1881 il teatro Savoy nella City of Westminster (Londra) fu il primo edificio pubblico a usare le lampadine a incandescenza. La lampadina inventata da Swan era costituita da uno spesso filamento di carbonio che, riscaldandosi, emetteva luce e gas . Quest’idea aveva però dei difetti: l’interno del bulbo della lampadina si copriva rapidamente di fuliggine emessa dal filamento incandescente e così si anneriva. Inoltre, questo tipo di lampadina consumava tantissima elettricità .
A migliorare la lampadina pensò, l’anno seguente (1879), l’americano Thomas Alva Edison, che brevettò una lampadina con un filamento sottile e ad alta resistenza elettrica . Al contrario del modello di Swan, la lampadina di Edison non anneriva troppo l’interno del bulbo e dunque manteneva una luminosità costante . Swan, partendo dalle modifiche di Edison, migliorò ulteriormente la lampadina e cominciò a vendere le proprie in Inghilterra. Così, tra i due inventori, nacque una disputa sulla paternità dell’invenzione . La contesa finì anni dopo con la creazione della società Edison-Swan che divenne una delle più grandi produttrici mondiali di lampadine. Nel 1910 il fisico americano William David Coolidge sostituì il filamento di carbonio con uno di tungsteno immerso in un gas, realizzando in questo modo una lampadina che durava molto di più . Questo tipo di lampada, con pochissime variazioni, è arrivata fino ai giorni nostri.
Quando il filamento di tungsteno di una lampadina viene attraversato dalla corrente elettrica , un certo numero di elettroni raggiunge un livello energetico superiore al normale. Quando questa energia si trasforma , perché gli elettroni tornano al loro normale livello energetico, crea delle particelle luminose chiamate fotoni , ossia luce. Purtroppo questo processo è molto poco efficiente infatti, in una lampadina a incandescenza, appena il 10 per cento dell’energia usata si trasforma in luce visibile. Il restante 90 per cento diventa luce infrarossa (che gli occhi umani non possono vedere) e calore (che, invece, possiamo sentire: basta avvicinare una mano a una lampada accesa!).
Nel 1879, l’inventore torinese Alessandro Cruto, riuscì a realizzare un filamento in carbonio per lampadine a incandescenza che durava ben 500 ore contro le 40 ore del filamento delle lampadine di Edison. Purtroppo, non avendo finanziatori , non riuscì a brevettare la sua invenzione.
Affinché un filamento di tungsteno emetta luce visibile deve raggiungere una temperatura molto elevata: circa 2.200 gradi centigradi !
Il filamento di una lampadina normale è incredibilmente lungo: circa due metri. Ed è così sottile che, per poter stare tutto all’interno di una lampadina, deve venire avvolto in forma di una doppia bobina .
Le lampadine moderne non sono sottovuoto e non contengono aria bensì un gas inerte . Il gas inerte è un tipo di gas che non ha reazioni chimiche indesiderate.
Quali sono oggi i diversi tipi di lampadine?
A incandescenza
Una lampadina a incandescenza funziona tramite il passaggio di una corrente elettrica attraverso un filamento sottile, che viene così scaldato finché non genera luce. Esistono lampadine a incandescenza di molte dimensioni e voltaggi. Le lampadine a incandescenza sono ormai gradualmente sostituite da quelle a risparmio energetico, dai LED e da altre nuove tecnologie. Le tecnologie moderne danno una luce più visibile per la stessa quantità di energia e di solito generano molto meno calore. Come da regolamento dell’Unione Europea, le lampadine a incandescenza sono eliminate gradualmente e sostituite con quelle a risparmio energetico.
A risparmio energetico (a fluorescenza compatta)
Una lampadina a risparmio energetico è un tipo di lampadina fluorescente. Molte sono disegnate per sostituire una lampadina a incandescenza e sono adatte alla maggior parte dei portalampada usati per le vecchie lampadine. Di solito le lampadine a risparmio energetico utilizzano meno energia, hanno una durata più lunga e fanno la stessa quantità di luce, ma costano di più. Come tutte le lampadine fluorescenti, le lampadine a risparmio energetico contengono mercurio e questo ne complica lo smaltimento. Le lampadine a fluorescenza compatta emanano uno spettro luminoso diverso rispetto a quello delle lampadine a incandescenza, ma la loro resa cromatica sta diventando sempre più simile a quella delle vecchie lampadine.
Alogene
Una lampadina alogena consiste in un filamento di tungsteno sigillato in un involucro compatto trasparente con un gas inerte e una piccola quantità di alogeno come iodio o bromo. L’alogeno aumenta la durata e l’efficienza luminosa della lampadina. Le lampadine alogene raggiungono un’efficienza luminosa di circa 25 lumen per watt (una lampadina a incandescenza ha circa 15 lumen per watt e una a risparmio energetico circa 60 lumen per watt). Le lampadine alogene sono più piccole di quelle tradizionali.
A ioduri metallici
Le lampadine a ioduri metallici sono un gruppo di lampadine a scarica che contengono alogeni. Generano una grande quantità di luce per la loro dimensione. Con un’efficienza luminosa elevata e una buona resa cromatica, le lampadine a ioduri metallici sono fra le più efficienti. Sono usate soprattutto per impieghi commerciali (es. hall, palchi, semafori e lampioni).
LED or Light-Emitting Diode
Un LED è una fonte elettronica di luce. I LED emanano la luce attraverso il movimento degli elettroni in un materiale semiconduttore. Durano per moltissimo tempo, non generano calore e non contengono materiali nocivi.
Fluorescenti
Una lampada o tubo fluorescente è una lampadina a scarica che usa l’elettricità per eccitare il vapore di mercurio. Le lampade fluorescenti raggiungono un’efficienza luminosa di circa 45-100 lumen per watt (le lampadine normali invece hanno circa 10-15 lm/W), dunque molto elevata. Rispetto alle lampadine a incandescenza, quelle fluorescenti usano meno energia per la stessa quantità di luce, di solito durano più a lungo, ma sono più voluminose, più complesse e all’inizio più costose.
Al neon
Una lampada al neon è una lampadina a scarica che contiene soprattutto gas neon a bassa pressione. A volte questo termine viene usato per lampade simili che contengono altri gas nobili, di solito per creare colori diversi. L’applicazione di un alto voltaggio (di solito qualche migliaio di volt) fa sì che il gas emetta una luce brillante.
Vi presentiamo un video tratto da Ulisse di Alessandro Cruto, orgoglio italiano ma poco conosciuto.
