Cine a inventat becul? Istoria şi viitorul tehnologiei iluminării

Deşi, de obicei se socoate că anume Thomas Edison a inventat becul, faimosul inventator american nu a fost singurul care a contribuit la dezvoltarea acestei tehnologii revoluționare.


Multe alte persoane notabile, de asemenea, sunt cunoscute pentru munca lor cu bateriile electrice, lămpile şi crearea primelor becuri incandescente.

Deci, cine a inventat becul? Ce oameni de ştiinţă şi inventatori au contribuit la invenția becului?

 

Primele cercetări şi progrese – istoria invenţiei becului

Istoria becului începe cu mult înainte ca Edison să breveteze primul bec cu succes comercial în 1879.

În 1800, inventatorul italian Alessandro Volta a dezvoltat prima metodă practică de generare a energiei electrice, pila voltaică.

Fabricată din discuri alternative de zinc şi cupru – intercalate cu straturi de carton îmbibate în apă sărată – pila conducea electricitate când un fir de cupru era conectat la fiecare din capete.

Cu toate că, ea este mai degrabă un predecesor al bateriei moderne, firul de cupru luminos a lui Volta, de asemenea, este considerat una dintre primele manifestări ale iluminări incandescente.

Nu după mult timp ce Volta şi-a prezentat descoperirea sa a unei sursă continuie de energie electrică la Societatea Regală din Londra, Humphry Davy, un chimist şi inventator englez, a creat prima lampă electrică din lume, prin conectarea pilelor voltaice la electrozii de cărbune.

Invenția lui Davy din 1802, era cunoscută ca lampa cu arc electric, denumită astfel pentru arcul luminos emis de cele două bare de carbon.

Deşi, lampa cu arc a lui Davy a fost cu siguranță o îmbunătățire bună a pilelor de sine stătătoare a lui Volta, ea încă nu era o sursă foarte practică de de iluminare.

Această lampă rudimentară ardea rapid şi era prea luminoasă pentru a fi utilizată într-o casă sau un spaţiu de lucru.

Dar, principiile din spatele arcului de lumină a lui Davy au fost folosite în anii 1800 în dezvoltarea a multor altor lămpi şi becuri electrice.

În anul 1840, omul de ştiinţă britanic Warren de la Rue a elaborat un bec cu design eficient, folosind un filament înfășurat cu platină în loc de cupru, dar costul ridicat al platinei a împiedicat bulbul să devină un succes comercial.

Iar în 1848, englezul William Staite a îmbunătățit longevitatea lămpilor cu arc obișnuite prin dezvoltarea unui mecanism de ceasornic care reglementa mișcarea barelor de carbon uşor erodabile.

Dar, costul bateriilor utilizate pentru funcționarea lămpilor lui Staite, au fost o piedică pentru întreprinderea comercială a inventatorului.

Joseph Swan contra Thomas Edison

În 1850, chimistul englez, Joseph Swan, s-a ocupat de problema rentabilității cu care s-au ciocnit inventatorii anteriori şi  în 186o a elaborat un bec ce folosea filamentele din hârtie carbonizată în locul celor fabricate din platină.

Swan a primit brevetul în Marea Britanie în 1878, iar în februarie 1879 a demonstrat o lampă funcţională (en) în Newcastle, Anglia, potrivit Institutului Smithsonian.

La fel ca şi la versiunile mai vechi ale becului filamentele lui Swan au fost plasate într-un tub vid, pentru a reduce la minimum expunerea la oxigen, extinzând astfel durata de funcționare a lor.

Din nefericire pentru Swan, pompele de vid din zilele lui nu erau într-atât de eficiente precum sunt în prezent şi, deşi prototipul său a funcţionat bine pentru o demonstraţie, el era impracticabil în utilizarea reală.

Edison şi-a dat seama că problema cu designul lui Swan era filamentul. Un filament subţire cu rezistenţă electrică ridicată ar face lampa practică, deoarece ea va avea nevoie de un curent mai mic pentru a o face să lumineze.

El şi-a demonstrat becul în decembrie 1879. Swan a aplicat îmbunătățirea la becurile sale şi a fondat o companie de iluminat electric în Anglia.

Edison l-a dat în judecată pentru încălcarea brevetului, dar brevetul lui Swan a fost o afirmație puternică.

În cele din urmă, Regatul Unit şi cei doi inventatori şi-au unit forţele, formând compania Edison-Swan United, care a devenit una din cele mai mari producători de becuri din lume.

Swan nu este unicul concurent cu care s-a confruntat Edison. În 1874, inventatorii canadieni,  Henry Woodward și Matthew Evans, au depus un brevet pentru o lampă electrică cu tije de carbon de diferite mărimi ţinute între electrozi într-un cilindru de sticlă umplut cu azot.

Ei au încercat, fără succes, să comercializeze lămpile, dar în cele din urmă au vândut brevetul lor lui Edison, în anul 1879.

Succesul becului lui Edison a fost urmat de înființarea companiei Edison Electric Illuminating Company of New York în 1880.

Compania a început cu contribuții financiare din partea lui J. P. Morgan şi a altor investitori bogaţi ai timpului. Compania a construit primele staţii electrice, care trebuiau să alimenteze sistemul electric şi becurile noi brevetate.

Prima staţie de generare a energiei electrice a fost deschisă în septembrie 1882 pe Pearl Street în Lower Manhattan, New York.

Alţi inventatori cum ar fi William Sawyer şi Albon Man au aruncat prosopul, fuzionând compania lor cu cea a lui Edison pentru a forma General Electric, potrivit Departamentului Energiei din SUA (DOE).

Primul bec incandescent practic

Etapa la care Edison a avut succes şi a depășit concurenții săi a fost dezvoltarea unui bec practic şi ieftin (en), potrivit DOE.

Edison şi echipa sa de cercetători din laboratorul Mento Park, New Jersey, au testat mai mult de 3 000 de modele pentru becuri, în perioada dintre anii 1878 şi 1880.

În noiembrie 1879, Edison a depus un brevet pentru o lampă electrică cu filament de carbon. Brevetul a enumerat mai multe materiale ce pot fi utilizate pentru filament, printre care bumbacul, pânza şi lemnul.

Edison a petrecut anul următor în căutarea filamentului perfect pentru noul bec, testând mai mult de 6000 de plante cu scopul de a determina ce material ar putea arde cel mai mult.

Câteva luni după acordarea brevetului din 1879, Edison şi echipa lui au descoperit că un filament de bambus carbonizat ar putea arde mai mult de 1200 de ore.

Bambusul a fost utilizat pentru filamentele din becurile lui Edison până când el a început să fie înlocuit cu materiale mai durabile în anii 1880 şi începutul anilor 1900.

În 1882, Lewis Howard Latimer, unul din cercetătorii lui Edison, a brevetat o metodă mai eficientă de fabricare a filamentelor de carbon.

Şi în 1903,  Willis R. Whitney a inventat un tratament pentru aceste filamente, care le-a permis să ardă luminoase fără a întuneca interiorul bulbului de sticlă.

Filamentele de wolfram

Un fizician american ,William David Coolidge, împreună cu General Electrics, a îmbunătăţit metoda de fabricare a filamentelor de wolfram în 1910.

Wolframul, care din toate elementele chimice are cel mai înalt punct de topire, a fost cunoscut de Edison ca fiind un material excelent pentru filamentele becurilor, dar utilajele necesare pentru a produce un fir super-fin de wolfram nu erau disponibile la sfârşitul secolului al XIX-lea.

Wolframul mai rămâne încă şi astăzi materialul primar utilizat pentru filamentul din becul incandescent.

Lumini LED

Diodele emiţătoare de lumină (LED-uri) sunt acum considerate viitorul iluminării, deoarece necesită mai puţină energie pentru a funcţiona, cu un preţ lunar mai redus şi au o durată de viaţă mai lungă decât becurile tradiţionale cu incandescență.

Nick Holonyak, un om de ştiinţă american de la General Electric, la începutul anilor 1960 a inventat lumina cu LED-uri roşii în timp ce încerca să creeze un laser.

Principiul conform căruia unii semiconductori se aprindeau atunci când era aplicat un curent electric se cunoștea de la începutul anilor 1900, dar Holonyak a fost primul care l-a brevetat pentru al utiliza la dispozitivele de iluminare.

În câţiva ani, LED-urile galben şi verde au fost adăugate la combinaţie şi utilizate în mai multe aplicaţii, printre care indicatoarele luminoase, display-urile calculatoarelor şi semafoare, potrivit DOE.

LED-ul albastru a fost creat la începutul anilor 1990 de către Isamu Akasaki, Hiroshi Amano și Shuji Nakamura, un grup de oameni de ştiinţă japonezi şi americani, datorită la ce ei au câștigat Premiul Nobel pentru Fizică din 2014.

LED-ul albastru a permis oamenilor de ştiinţă să creeze becuri cu LED-uri albe, acoperind diodele cu fosfor.

Viitorul tehnologiei iluminării

Astăzi, opţiunile de iluminare s-au extins şi oamenii pot alege diferite tipuri de becuri, ce includ becuri LED şi becurile fluorescente compacte (CFL) ce funcţionează prin încălzirea unui gaz care produce lumină ultravioletă.

Unele companii de iluminare, aşa ca Phillips şi Stack,  diversifică funcţionalitatea becurilor.

Phillips este una dintre multele companii care au creat becuri wireless, care pot fi controlate prin intermediul unei aplicaţii de pe smartphone.

Phillips utilizează tehnologia LED, care poate fi rapid activată, dezactivată sau diminuată printr-o mişcare pe ecranul telefonului inteligent şi, de asemenea, poate fi programată.

Becurile de înaltă definiţie pot fi chiar setate pe o gamă largă de culori (tocmai aproximativ 16 milioane) şi sincronizate cu muzica, filmele şi jocurile.

Stack, a fost inițiată de inginerii de la Tesla şi NASA, care au dezvoltat un bec inteligent folosind tehnologia LED cu o gamă largă de funcții.

Acesta poate automat detecta iluminarea înconjurătoare şi a o regla după necesitate, el se stinge şi se aprinde prin intermediul senzorului de mişcare când cineva intră în cameră, poate fi utilizat ca o alertă de trezire şi chiar a regla culoarea pe parcursul zilei în dependenţă de ciclurile circadiene naturale ale omului.

De asemenea, becurile au un program de învăţare încorporat, ce se adaptează la datele furnizate de locuitori de-a lungul timpului.

Şi toate aceste funcţii pot fi programate sau monitorizate de pe orice telefon sau tabletă inteligentă.

Se estimează că becurile inteligente Stack pot utiliza aproximativ 60 la sută mai puţină energie decât un bec tipic cu LED şi funcţionează între 20 – 30 mii de ore, în dependenţă de model (comparativ cu undeva cele 20 – 50 de mii de ore ale becurilor tipice LED în carcase obişnuite).

Aceste becuri sunt compatibile (sau vor fi în curând) cu multe alte opţiuni pentru transformarea unei case întregi în una inteligentă.


What's Your Reaction?

Cry Cry
0
Cry
Cute Cute
0
Cute
Damn Damn
0
Damn
Dislike Dislike
0
Dislike
Like Like
6
Like
Lol Lol
0
Lol
Love Love
2
Love
Win Win
2
Win
WTF WTF
0
WTF