La lampada: storia dal passato al presente

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In questo articolo parleremo della lampada e della sua storia, da quando l'uomo uscì dalle caverne per trasferirsi nelle abitazioni manufatte ed imparò ad utilizzare la tecnica dell'illuminazione, fino ai giorni nostri. Racconteremo l'evoluzione di questo straordinario oggetto di uso comune, di cui non potremmo più fare a meno, a cui spesso non diamo neanche troppa importanza forse anche per l'abitudine di averlo sempre a nostra disposizione, ma che ci accompagna nelle azioni di vita quotidiana e ci permette molteplici usi. Con la lampada possiamo compiere migliaia di azioni, dalle più banali alle più complesse, in qualsiasi orario, stagione e condizione climatica, avendo migliorato notevolmente il tenore di vita dell'uomo fino dall'antichità, e la cui assenza sarebbe una catastrofe assoluta per la vita di tutti noi che siamo ormai abituati a questa comodità.

Introduzione

La lampada, questa sorgente di energia raggiante, capace di ricevere una forma di energia e di trasformarla in luce. Una delle più importanti invenzioni che l'uomo abbia creato nella storia dell'umanità, questo apparentemente banale oggetto che nei secoli ha migliorato notevolmente la nostra vita quotidiana. Proviamo a pensare quanto sia importante l'esistenza della lampada per noi, e per la nostra vita sociale di tutti i giorni. Con la lampada possiamo illuminare case, strade, fabbriche, ospedali, luoghi pubblici, permettendoci una vita anche nelle ore notturne, quando la luce naturale non è presente e regna il buio. Il poter dotare i nostri veicoli di lampade ci permette spostamenti in qualsiasi orario e condizione climatica. Grazie alla lampada abbiamo potuto esplorare luoghi oscuri come caverne, costruzioni antiche e mari. Possiamo anche usare le lampade per il nostro lavoro quotidiano facendo luce in oggetti nascosti o in ombra. Possiamo abbellire le città con insegne luminose sui negozi, e rendere più allegre fiere e sagre grazie a lampeggianti festoni decorativi. Ora proviamo a pensare per un attimo come sarebbe la vita dell'uomo senza l'invenzione della lampada. Una volta sceso il tramonto non ci sarebbe più niente da fare, la vita si fermerebbe, le fabbriche si fermerebbero, gli ospedali si fermerebbero. Non potremmo più spostarci a piacimento. Le fotografie e film non avrebbero più gli stessi effetti senza un'adeguata luce artificiale. Saremmo costretti a rinchiuderci nelle nostre case, senza uscire di sera a passeggiare per le piazze, praticare sport, magari faremmo una vita come gli antichi che andavano a letto al tramonto e si alzavano all'alba senza poterci godere i piaceri che il vivere di notte ci può dare. Pensiamo alla tristezza che potrebbe avvolgere la nostra vita, specialmente nelle stagioni invernali dove le notti sono più lunghe del giorno e il sole è meno luminoso.

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Figura 1: Le lampade ci permettono di illuminare le nostre città di notte

Che cos'è una lampada

Vediamo ora cosa si intende per lampada. Per lampada si intende il termine generico indicante qualsiasi sorgente artificiale di luce, indipendentemente dal principio di funzionamento, che può essere dato dalla combustione di varie sostanze quali olio, cera, petrolio, alcol, gas. Questi tipi di lampade sono dette lampade a fiamma. Oppure ci sono lampade la cui luce è data dalla trasformazione di energia elettrica in radiazioni luminose, queste invece sono chiamate lampade elettriche. Detto ciò, possiamo affermare che la lampada è un oggetto che genera luce, costituito dalla sorgente di luce, dal dispositivo che serve a farla funzionare e dalla struttura che la compone provvista di un eventuale supporto. Come accennato nella definizione citata in precedenza le lampade si possono dividere in due categorie:

  • Le lampade a fiamma che producono luce dall'effetto chimico di un combustibile e l'ossigeno, da cui nasce una combustione che dà luogo ad una fiamma che produce luce irraggiante. La combustione può essere di liquidi o gas o per incandescenza di materiali solidi. Tra le lampade a fiamma possiamo trovare esempi come la candela, la fiaccola, la lampada ad olio, la lampada a petrolio, lampada a gas.
  • Le lampade elettriche che producono luce utilizzando una corrente elettrica. Le lampade elettriche possono essere a filamento, ad arco, a conduzione gassosa, a LED.

Adesso che abbiamo definito il significato di lampada e visto in quali categorie si dividono, possiamo continuare il nostro viaggio alla scoperta di questo strumento parlando della storia della sua evoluzione.

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Figura 2

Un pò di storia

La tecnica di illuminazione nasce dalla preistoria, quando l'uomo scoprì il fuoco ed ebbe la necessità di trasportarlo con l'uso di semplici spezzoni ardenti di legno, passando poi in seguito all'uso della candela, la cui storia corre in parallelo a quella della lanterna che aveva il compito di contenerla. Molto usata nel passato per illuminare i luoghi era la fiaccola. In seguito, gli egizi inventarono la lampada ad olio. Solo nel XIX secolo appaiono le prime lampade meccaniche. Sempre nel XIX secolo arrivano le prime lampade a gas. Mentre la lampada a petrolio nelle abitazioni la vediamo arrivare verso la metà del XX secolo. Le prime sorgenti di luce utilizzanti luce elettrica risalgono al 1813. H. Davy sperimenta l'arco luminoso che si forma tra due bacchette di carbone. Più pratica è la candela di Jablockov, costituita da due elettrodi di carbone affiancati, separati da uno strato di isolante detto caolino. Innescando l'arco tra gli elettrodi, il caolino si fondeva e produceva luce. Le prime lampade ad incandescenza nascono nel 1945 da alcuni esperimenti su di un filo distorto che racchiuso in un'ampolla priva d'aria e percorso da corrente elettrica, diventava incandescente e produceva luce di breve durata. Nel 1879 Th. A. Edison riesce a tenere accesa una lampada a filamento di carbone per quarantacinque ore. La prima illuminazione è avvenuta il 31 dicembre di quello stesso anno a Menlo Park, dove aveva sede il laboratorio di ricerca dello scienziato. Nel 1880 sempre a Menolo Park viene costruita la prima fabbrica di lampadine, che nel giro di un anno arriva a produrre 34000 pezzi. Nel 1892 Arons mette in evidenza la possibilità di usare vapori di mercurio per realizzare lampade a scarica di gas. Nel 1945 le lampade a vapore si affermano per l'illuminazione stradale e industriale. Attualmente assai diffuse sono le lampade tubolari fluorescenti. Le prime realizzazioni risalgono al 1939, ma la produzione in serie viene avviata solo dopo la seconda guerra mondiale. Negli anni sessanta nascono le prime lampade a LED che sfruttano il passaggio di corrente attraverso diodi polarizzati PN. All'inizio erano strumenti limitati poiché si potevano ottenere solo luci rosse o gialle e verdi, per cui venivano impiegate come indicatori luminosi. Solo a partire dagli anni 2000 si riuscì ad ottenere luce bianca. Oggi, le lampade a LED sono considerate il metodo più vantaggioso per produrre luce artificiale sia in termini di durata che di costi, consumando fino al 90% in meno rispetto ad una normale lampada ad incandescenza.

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Figura 3: La lampadina - una grandissima invenzione

Esploriamo i tipi di lampade

Nel seguente paragrafo faremo una carrellata veloce dove verranno descritti alcuni tra i più importanti tipi di lampade realizzate nella storia, sia quelle a fiamma che quelle elettriche.

Lampade a fiamma

Candela

Questo strumento d'illuminazione è formato da uno stoppino immerso in una colonna di combustibile solido tipo la cera o grasso animale. Accendendo lo stoppino, la fiamma generata su di esso scioglie la cera solida sottostante, che diventa liquida, per un fenomeno chiamato capillarità la cera liquida risale lo stoppino che una volta arrivato alla fiamma brucia continuando ad alimentarla. Dalla combustione la cera liquida diventa gassosa, che combinandosi con l'ossigeno genera la fiamma, che a sua volta genera luce e calore. Questo processo si ripete fino all'esaurirsi della candela. Gli antichi romani usavano delle candele rudimentali costituite da cordoni di canapa messi nella pece.

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Figura 4: La candela presenta una fiamma alimentata dall'evaporazione della cera

Fiaccola

La fiaccola era costituita da un ceppo avvolto di materiali infiammabili come resina o catrame, fino a formare all'estremità superiore una specie di mazza. I ceppi avevano oltre la funzione di bruciare anche quella di sostegno.

Lampada ad olio

Le lampade ad olio sono formate da un involucro che contiene olio combustibile, in cui vi è immerso uno stoppino di stoffa o corda. L'estremità superiore resta libera all'aria, accendendo lo stoppino, l'olio brucia generando una fiamma che produce luce.

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Figura 5: Esempio di lampada a petrolio

Lampada a petrolio

La lampada a petrolio ha un funzionamento simile a quello della lampada ad olio con la differenza del combustibile, che al posto di oli vegetali o di balene usava il petrolio. Questo tipo di lampada aveva una durata maggiore di quella ad olio.

Lampade a gas

La lampada a gas è composta da due camere sovrapposte. In quella inferiore c'è il carburo di calcio, in quella superiore l'acqua. L'acqua viene fatta scendere a gocce attraverso un foro nella camera sottostante, mescolandosi con il carburo e generando l'acetilene tramite reazione chimica, che attraverso un condotto esce verso un beccuccio posto nella parte superiore della lampada, che potrà essere incendiato e generare luce.

Lampade elettriche

Lampada ad arco

Questo tipo di lampade sono state le prime ad essere inventate. Il flusso luminoso che si sviluppa da esse nasce facendo attraversare corrente elettrica tra due elettrodi in carbonio all'inizio a contatto tra loro, quando la temperatura si alza notevolmente i due elettrodi diventano incandescenti e vengono allontanati. La corrente continua ad attraversare gli elettrodi e passando da uno all'altro genera un arco. L'arco genera una luce molto intensa e bianca, con uno spettro molto simile alla luce solare.

Lampada a filamento

Tra le più usate in ambiente domestico fino a qualche tempo fa sono le lampade a filamento o ad incandescenza, il cui effetto luminoso è prodotto da un passaggio di corrente in un filamento generalmente fatto di tungsteno, portato ad incandescenza dagli urti che gli elettroni hanno con il materiale, questo fenomeno è detto effetto Joule. L’alta temperatura fa agitare gli elettroni, accelerandoli in tutte le direzioni e facendo sì che emettano luce. Il filamento è contenuto in un'ampolla generalmente di vetro, dove vi è praticato il vuoto d'aria e riempita di un gas inerte che può essere l'azoto o l'argo. Il vuoto d'aria e l'uso di gas inerti serve ad impedire che il filamento bruci in pochi istanti visto che il passaggio di corrente che lo attraversa lo porta ad avere temperature anche fino 2500°C. Nelle lampadine a incandescenza, soltanto una piccola percentuale, generalmente intorno al 5%, dell'energia che le alimenta viene convertita in luce, il rimanente 95% viene diffuso in forma di calore. Dal 2012 questo tipo di lampada è stata bandita dalle leggi europee in via definitiva a causa della loro scarsa efficienza energetica, preferendo le lampade al LED che sono notevolmente vantaggiose in termini di durata e consumi.

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