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5 Marzo 2023
15:30

Storia dell’illuminazione artificiale e della sua evoluzione: dal fuoco ai moderni LED

Illuminare gli ambienti con lampadine alimentate a elettricità per noi è una cosa scontata, ma l’invenzione della luce elettrica risale a poco più di un secolo fa. Vediamo in breve l'evoluzione dell'illuminazione artificiale nella storia.

A cura di Erminio Fonzo
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Storia dell’illuminazione artificiale e della sua evoluzione: dal fuoco ai moderni LED
scoperta invenzione lampadina

Se ci chiedono chi ha inventato la lampadina, in genere rispondiamo che è stato Thomas Edison. La vicenda, però, è più complessa e, sebbene Edison abbia effettivamente avuto un ruolo importante nell’invenzione, per produrre le lampadine moderne sono stati necessari molti tentativi.
Per millenni, infatti, l’illuminazione artificiale è stata possibile solo bruciando combustibili e creando fiamme vive. I tentativi di produrre luce con l’energia elettrica sono iniziati solo nell’Ottocento. Dopo alcune invenzioni "pionieristiche", il successo è arrivato nella seconda metà del secolo, quando alcuni inventori hanno costruito la prima lampadina a incandescenza. Da allora sono stati fatti altri progressi e inventati nuovi tipi di lampadina, come quelle a Led che usiamo oggi e che hanno mandato quasi del tutto in pensione le lampadine a incandescenza.

Le origini dell’illuminazione artificiale

Gli esseri umani hanno avvertito sin dalla preistoria l’esigenza dell’illuminazione artificiale, cioè di creare sorgenti di luce che consentissero di svolgere attività nelle ore notturne e nei luoghi chiusi. L’illuminazione artificiale fu resa possibile dal controllo del fuoco, grazie al quale centinaia di miglia di anni fa l’uomo imparò a “produrre" luce e calore . Con il passare dei secoli, la tecnologia progredì e furono inventati vari utensili per l’illuminazione, come le lanterne alimentate con olio d’oliva, attestate sin dalla preistoria, e le candele di grasso animale, introdotte circa cinquecento anni prima di Cristo.

Lampada a olio di epoca romana
Lampada a olio di epoca romana

I sistemi scoperti nel mondo antico rimasero in uso fino a tutto il XVIII secolo. Nel corso degli anni furono sperimentati altri combustibili, tra i quali vari tipi di olio (compreso il petrolio, usato in alcune località), e lampade più efficienti, ma il meccanismo basilare restava quello in uso sin dalla preistoria: si bruciava un combustibile e si ricavava luce da una fiamma viva.

L’illuminazione pubblica nell'antichità

Già nel mondo antico la luce artificiale era usata non solo negli edifici privati, ma anche per illuminare i luoghi pubblici, almeno in alcune città. Per esempio, l’illuminazione con lanterne a olio è attestata in varie città romane nei primi secoli dopo Cristo. La prassi fu abbandonata nel Medioevo e riscoperta molti secoli dopo. Più precisamente, la prima città a disporre l’illuminazione delle strade fu Londra, dove nel 1417 il sindaco ordinò agli abitanti di tenere esposta una lanterna di notte nei mesi invernali. Simili ordinanze furono emanate nei secoli successivi in numerose città europee. Tra la fine del Seicento e il Settecento, le autorità iniziarono a installare direttamente delle lampade, senza più delegare l’illuminazione ai cittadini. Pioniera fu la città di Parigi nel 1667.

I progressi nell’Ottocento

Nell’800, grazie ai progressi della scienza e della tecnica, i sistemi di illuminazione cambiarono. Nel primo decennio del secolo furono inventate lampade alimentate a gas, che si diffusero sia per l’illuminazione privata, sia per quella pubblica.

Lampada a gas a Stoccolma (1953)
Lampada a gas a Stoccolma (1953)

Con il passare degli anni, inoltre, divennero più economiche ed efficienti le candele, grazie all’introduzione di macchine per velocizzare la produzione e l’uso di materiali chimici al posto del grasso animale e della cera d’api.

Nella seconda metà dell’Ottocento, infine, fece la sua comparsa la lampada alimentata a cherosene, un distillato del petrolio, che si diffuse rapidamente.

L’energia elettrica e la lampadina di Edison e Swan

La vera rivoluzione dell’illuminazione, però, avvenne con l’energia elettrica, una forma di energia conosciuta sin dall’antichità, ma usata su larga scala solo dall’Ottocento.

Nel primo decennio del secolo un chimico britannico, Humphry Davy, costruì la prima lampadina alimentata dall’elettricità, la lampada ad arco voltaico, costituita da un tubicino di vetro al cui interno sono presenti un gas e due elettrodi, che “rendono luminoso” il gas. La lampada ad arco si diffuse nella seconda metà del secolo, grazie all’introduzione di alcuni miglioramenti tecnici.

Lampada ad arco moderna (credit Atlant)
Lampada ad arco moderna (credit: Atlant)

Sin dagli anni ’10 dell’800, inoltre, gli inventori sperimentarono nuovi sistemi, come quello dell’incandescenza. Il funzionamento è il seguente: si inserisce un filamento in un “bulbo di vetro”e con l’energia elettrica lo si porta a una temperatura molto alta, in maniera che diventi incandescente e “sprigioni luce”. Gli inventori provarono numerosi materiali per realizzare il filamento, che però si consumava sempre troppo presto. La svolta avvenne nel 1879 grazie all’inglese Joseph W. Swan e allo statunitense Thomas Edison, che, separatamente, costruirono una lampadina con un filamento di cotone carbonizzato e crearono il vuoto all’interno del bulbo. Era nata la lampadina intesa in senso moderno.

Il laboratorio di Edison a Menlo Park (USA), 1880
Il laboratorio di Edison a Menlo Park (USA), 1880

L’impatto delle lampadine sulla società

Le lampadine di Edison e Swan avevano una discreta durata e un costo abbastanza contenuto, per cui si diffusero rapidamente. Già nel 1882 alcuni quartieri di New York furono illuminati con lampadine a incandescenza e nel 1885 nei soli Stati Uniti ne furono vendute circa 300.000. Le lampadine, inoltre, furono applicate in vari settori, come quello dei trasporti, permettendo la circolazione nelle ore notturne, e cominciarono a essere utilizzate anche per fini decorativi.

L’invenzione cambiò le abitudini dei cittadini, consentendo di compiere anche di notte operazioni che prima erano riservate quasi esclusivamente alle ore diurne e di rendere più agevole e diffuso il lavoro notturno.

La lampadina di Edison (credit Alkivar)
La lampadina di Edison (credit Alkivar)

Le innovazioni del Novecento

Le lampadine furono perfezionate nel corso del Novecento, grazie all’uso del filamento di tungsteno, introdotto sin dai primi anni del secolo, e all’immissione nel bulbo di vetro di un gas inerte (cioè un gas che non reagisce al calore e alle altre condizioni esterne). Queste innovazioni permisero di produrre lampadine che non annerivano e duravano più a lungo.

Le lampadine al tungsteno sono state usate su larghissima scala per tutto il ‘900. Esse, però, presentavano un problema: solo una piccola percentuale (circa il 5%) dell’energia utilizzata si trasforma in luce, mentre il resto rimane calore. Per tale ragione, la ricerca di sistemi alternativi per l’illuminazione non si è mai interrotta.

Nuovi tipi di lampadina

Nel Novecento sono stati prodotti nuovi tipi di lampadina. Tra di esse vi sono quelle a scarica elettrica, evoluzione della lampada ad arco, che sono composte da tubi riempiti di un gas. In genere le chiamiamo “luci al neon”, sebbene il neon sia un gas utilizzato raramente. La versione più moderna delle lampadine a scarica è la lampadina fluorescente, nelle quali la luce è prodotta da un'apposita polvere inserita nel tubo di vetro.

Lampadina fluorescente (credit Kuelb)
Lampadina fluorescente (credit Kuelb)

Alla fine degli anni ’50 iniziarono a essere commercializzate le lampadine alogene, che funzionano con il principio dell’incandescenza, ma all’interno del bulbo contengono una piccola quantità di un gas alogeno e producono più luce a parità di energia.

Le lampade alogene e a scarica hanno convissuto per decenni con le lampadine a incandescenza “classiche”. Nel corso del Novecento, inoltre, sono rimaste sul mercato le lampade a gas e a cherosene, ma il loro uso è progressivamente scemato.

Le lampadine a led

Negli ultimi decenni l’illuminazione è cambiata grazie al led (light-emitting diode, cioè diodo a emissione di luce), un congegno inventato nel 1962, che sfrutta la capacità di alcuni materiali semiconduttori di emettere luce se attraversati dalla corrente elettrica.

Lampada a Led (credit David R. Tribble)
Lampada a Led (credit David R. Tribble)

Sono state così create lampadine che montano dei led e hanno i vantaggi di consumare meno energia (circa il 75% in meno di quelle a incandescenza) e durare molto più a lungo. Per queste ragioni il loro uso è favorito dalle istituzioni. L’Unione Europea, per esempio, nel 2012 ha vietato la produzione e l’importazione di lampadine a incandescenza e nel 2018 anche di quelle alogene (tranne quelle per alcuni usi specifici). Insieme ai led, restano sul mercato le lampadine fluorescenti.

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