Pentru cea mai mare parte a istoriei omenirii, generarea luminii a fost o sarcina practica deosebit de laborioasa. Asta pana la aparitia electricitatii, care a oferit oamenilor de pretutindeni posibilitatea iluminarii doar prin intermediul apasarii unui comutator. Dar care a fost traseul pe care a trebuit sa il urmeze tehnologia iluminatului, pentru a ajunge la performantele de astazi? Afla raspunsul din acest articol.
1. Iluminatul inaintea aparitiei curentului electric
Inainte ca iluminatul cu gaz sau sau cel electric sa fie inventat, cea mai mare sursa de lumina, in interior, provenea, de obicei, de la foc. Activitatile casnice se invarteau in jurul vetrei, cu lumanari sau lampi cu ulei, care produceau o lumina slaba (dar mobila) de jur imprejurul casei. Insa, daca oamenii se indepartau prea mult de sursa de lumina, abia daca mai puteau citi, scrie sau desfasura orice alta activitate. Casa reprezenta, adesea, un loc periculos in prezenta intunericului, plin de pericole de tot felul. In parodia satirica a lui Jonathan Swift, scrisa in 1745, Indicatii catre servitori, majordomul este instruit sa salveze lumanarile stapanului sau. Aceasta merita sa fie citita, pentru a afla toate modalitatile prin intermediul carora servitorii din secolul al XVIII-lea isi puteau scufunda superiorii intr-un intuneric cu efect dezastruos si comic.
In timp ce oamenii bogati foloseau lumanari (probabil din ceara de albine), altii nu erau atat de norocosi. Cei mai putin bogati isi iluminau casele cu lumanari de seu, fumurii si care picurau, producand foarte putina lumina. Cei saraci foloseau, de cele mai multe ori, lampi chiar mai slabe si care ardeau rapid, de obicei inmuiate in grasime animala, urat mirositoare. In aer liber, fara nicio iluminare puternica de pe strada sau de pe vreo cladire, a existat un motiv intemeiat pentru care majoritatea oamenilor s-au bazat pe lumina lunii si a stelelor pentru a calatori.
2. Istoria electricitatii si industrializarea – trecerea de la gaz la electricitate
In ciuda progreselor semnificative, care au adus beneficii celor bogati (cum ar fi o lampa cu ulei mult mai stralucitoare, cu fitil circular, dezvoltata de Ami Argand in anul 1780), o schimbare reala in iluminarea strazilor si a caselor a venit doar atunci cand tehnologia de iluminat a inceput sa se dezvolte la scara industriala: mai intai iluminatul cu gaz, la sfarsitul secolului al XVIII-lea, iar apoi iluminatul electric, de la mijlocul secolului al XIX-lea pana in prezent. Majoritatea oamenilor au intalnit aceasta tehnologie pentru prima data nu acasa, ci pe strada sau la locul de munca, in numarul tot mai mare de fabrici care incepusera sa beneficieze de sistemul de iluminare si pe timpul noptii.
Iluminatul cu gaz la domiciliu a fost din ce in ce mai popular printre clasele de mijloc in secolul al XIX-lea, desi era, de obicei, descurajat pentru spatiile destinate dormitoarelor, din cauza dezavantajelor nefericite ale fumului sufocant, care facea peretii sa se innegreasca si care putea, oricand, sa favorizeze aparitia unei explozii. In timp ce gazul a furnizat o iluminare relativ blanda, uriasele faruri stradale cu arc electric, care au inceput sa apara in anii 1870 au emis o lumina intensa. Lumina era produsa de un curent electric, care se arcuia intre doua tije de carbon, de unde si numele. Dezvoltarea generatoarelor electrice le-a transformat intr-o solutie practicabila pentru iluminarea spatiilor publice.
Lumina cu gaz inca producea o flacara obisnuita, dar lumina electrica, generata artificial, era ceva cu totul nou si incitant. A fost produsa aproape ca prin magie, dovedind iesirea, in mod vizibil, a electriciatii invizibile (desi, in cazul lampilor cu arc, cu un miros destul de puternic si ceva zgomot). Luminile cu arc puteau ilumina zone uriase: cele instalate pe turnuri, in New York-ul anilor 1860, au luminat strada si cateva blocuri din jur cu o lumina orbitoare. Unii chiar s-au obisnuit sa ilumineze campurile, permitand muncitorilor agricoli sa lucreze pana noaptea, departe de o recolta guvernată de ritmuri circadiene, legate de lumina.
Lampile cu arc nu au fost intotdeauna binevenite. Robert Louis Stevenson nu a fost singurul care a luptat impotriva „stralucirii urate si orbitoare” a noii tehnologii. El a vazut lumina stradala electrica drept „o lampa pentru un cosmar”, in comparatie cu lumina linistitoare, asemanatoare stelelor, furnizata de lampile cu gaz. Avand in vedere intensitatea acestor lumini, nu este surprinzător faptul ca acestea deveneau extrem de fierbinti intr-un timp foarte scurt – arcul ajunge la cateva mii de grade Celsius, asa ca lampile trebuiau amplasate la inaltime si, in acelasi timp, la indemana. Nu e de mirare, asadar, ca lampile cu arc erau mult prea puternice pentru casa. Era nevoie de o noua modalitate de a produce lumina electrica, mai putin puternica pentru interior.
3. Cine a descoperit becul: inventarea becului incandescent
Inventia eventualei solutii pentru iluminatul electric casnic (in esenta, becul cu lumina incandescenta, cu care oamenii sunt familiarizati astazi) a durat zeci de ani. Principalele provocari au constat in realizarea unui filament durabil, care sa produca o lumina puternica si constanta si crearea celui mai bun vid posibil in interiorul becului de sticla, pentru a prelungi durata de viata a filamentului. Primii experimentatori, cum ar fi Joseph Swan, au inceput sa incerce diverse materiale, pentru a face un filament durabil, inca din anii 1840, desi abia in anii 1870, el si Thomas Edison au produs cele mai faimoase becuri, viabile din punct de vedere comercial. Primele becuri de succes ale lui Swan au avut drept filament un fir pergamentat, din bumbac. Inventatorii au folosit tot felul de materiale, in incercarile lor de a produce un filament util, inclusiv carbon, platina, bambus carbonizat si chiar par uman carbonizat.
Odata ce becul lampii electrice a fost dezvoltat, nu a trecut mult pana cand raspandirea generatoarelor electrice a facut din iluminatul electric din casa o alternativa viabila pentru gazul deranjant. O sursa de energie electrica a fost, asadar, oferita consumatorului. Desi becurile timpurii nu erau puternice, in comparatie cu cele de astazi, ele asiguray, totusi, un interior mult mai luminos decat cel asigurat de lampile cu gaz si cele cu ulei. A rezultat aparitia unei lumi intregi de abajururi decorative, glorioase, intrerupatoare si becuri. Prizele de lumina electrica au avut, de asemenea, doua scopuri, fiind utilizate, in mod convenabil, pentru a alimenta alte aparate mici, cum ar fi fiarele de calcat si prajitoarele de paine.
4. Cine a inventat becul electric: modernizarea tehnologiei iluminatului
Dupa ce electricitatea a fost pusa la dispozitia caselor si a intreprinderilor, la nivel de oras, metodele traditionale de iluminare si-au pierdut, treptat, din popularitate. Acestea nu au mai reprezentat o optiune viabila după 1880, cand Thomas Edison a brevetat un bec care putea dura 1500 de ore. Incet, in secolul al XX-lea, becul s-a dezvoltat pentru a deveni din ce in ce mai eficient. Odata cu inventarea becurilor fluorescente, un singur bec putea dura peste 10 ani de utilizare regulata. Desi au fost inventate becuri mai eficiente, abia dupa dezvoltarea LED-urilor, iluminatul a putut fi realizat cat se poate de usor si eficient pentru toate tipurile de utilizatori.
LED-urile sau diodele emitatoare de lumina sunt acum disponibile pentru toata lumea. Acestea pot fi intalnite in dimensiuni cat mai reduse, putand fi mai mici decat un singur bob de sare. Pentru utilizarea moderna, locurile de munca se bazau pe LED-uri, pentru a ilumina o cladire intreaga. Acestea dureaza pana la 25 de ani, ceea ce le face mai rentabile decat becurile incandescente traditionale. Primul LED galben a fost inventat in 1927 si alte culori au fost inventate de-a lungul timpului. Luminile LED albastre nu au fost inventate pana in 1994, iar un inlocuitor cu LED-uri pentru becurile incandescente nu a existat pana in 2011. Acum ca exista filamentele LED, becul original a fost retras de la vanzare in Marea Britanie si a incetat sa fie folosit in casele moderne din Marea Britanie.
5. Istoria iluminatului LED
Dioda emitatoare de lumina este o componenta electrica care emite lumina atunci cand este conectata la curent continuu. Functioneaza pe principiul electroluminiscentei si poate emite lumina in spectru vizibil, precum si in infrarosu si ultraviolet. In mod caracteristic, LED-urile au un consum de energie scazut, dimensiuni reduse, durata de viata mai lunga si comutare mai rapida decat lampile cu incandescenta, iar din acest motiv au o paleta larga de aplicabilitate.
In 1907, experimentatorul britanic din laboratoarele Marconi, Henry Joseph Round, a observat, pentru prima data, ca atunci cand un potential de 10 volti este aplicat cristalului de carborundum (carbura de siliciu), acesta emite lumina galbuie. Cu toate acestea, primul care a investigat acest aspect si a propus o teorie de lucru a fost Oleg Vladimirovici Losev, din Rusia. In 1927, Oleg a publicat o lucrare intitulata „Detectorul de carborundum luminos si efectul de detectare si oscilatiile cu cristale”. Totusi, din diferite motive, nu s-au facut progrese timp de decenii. Rubin Braunstein, care a lucrat la Radio Corporation of America, a raportat, in 1955, ca unele diode simple emit lumina infrarosie atunci cand sunt conectate la un curent. In 1961, Gary Pittman si Bob Biard, de la Texas Instruments, au descoperit ca acea dioda cu arseniura de galiu emite lumina infrarosie de fiecare data cand este conectata la curent. In acelasi an, au primit brevetul pentru LED-ul cu infrarosu. Nick Holonyak Jr., angajat al General Electric, a dezvoltat, in 1962, prima dioda emitatoare de lumina, care a emis lumina in partea vizibila a intervalului de frecventa. Era un LED rosu. In 1972, M. George Craford, care era un student absolvent al Holonyak, a inventat primul LED galben si un LED rosu mai stralucitor. Thomas P. Pearsall a dezvoltat o dioda emitatoare de lumina de inaltă luminozitate in 1976, pentru utilizarea cu fibra optica in telecomunicatii. Shuji Nakamura, de la Nichia Corporation, a realizat primul LED albastru in 1979, dar a fost prea scump pentru utilizarea comerciala, pana in 1994. Diodele emitatoare de lumina pot fi acum fabricate in una sau mai multe culori.
La început, diodele emitatoare de lumina erau foarte scumpe. Din acest motiv, LED-urile au fost utilizate ca indicatori doar in echipamente de laborator de inalta calitate. Fairchild Semiconductors a reusit, in anii 1970, sa reduca costul LED-urilor. Folosind metode inovatoare de ambalare si un proces planar de productie de cipuri, Fairchild a transformat LED-ul intr-un produs comercial cu o varietate de utilizari.
LED-ul cu lumina vizibila este folosit ca inlocuitor pentru luminile cu incandescenta si neon, ca element in afisajele cu sapte segmente, in afisajele cu ecran mare, RGB, in semafoare si alte semnale vizuale, in calculatoare, ceasuri si lanterne. LED-urile cu infrarosu sunt folosite in unitatile de control de la distanta, in televizoare, DVD-uri si alte dispozitive care necesita control fara fir.
Asadar, becurile cu LED au devenit extrem de populare deoarece acestea sunt mult mai rentabile si mai ecologice, in comparatie cu becurile cu incandescenta. Pentru majoritatea becurilor incandescente si fluorescente, caldura este un produs secundar al luminii care este creata. 90 la suta din consumul luminii cu incandescenta este destinat incalzirii becului, lasand doar 10 la suta sa creeze lumina reala. Luminile CFL folosesc 60% din energie pentru producerea de caldura si doar 40% pentru lumina. Cu toate acestea, luminile LED folosesc doar 20% din energie pentru a crea caldura, iar 80% pentru a crea o lumina mai stralucitoare si mai albă. Cresterea popularitatii LED-urilor nu se datoreaza unei tendinte. Desi dezvoltarea LED-urilor a durat 100 de ani, s-a dovedit ca merita efortul de astazi.
Sursa foto: shutterstock.com.
