L’evoluzione dell’illuminazione, dalla scoperta del fuoco fino alle odierne lampadine LED, una storia affascinante che accompagna l’uomo fin dalla notte dei tempi.

Agli albori dell’umanità, la luce era un elemento rassicurante, mentre il buio della notte portava con sé timori e paure. Poiché l’uomo non era in grado di generare la luce, poteva fare affidamento sulla luce lunare, quando l’astro era visibile e il cielo sgombro. Fino a quando l’uomo non scopre il fuoco: da allora costruisce fiaccole, lucerne, candele, torce, fino alle lampadine elettriche. L’evoluzione dell’illuminazione è una storia affascinante che accompagna l’uomo fin dalla notte dei tempi.

La scoperta del fuoco e le prime lampade della storia

Non sappiamo quando e come l’uomo scopre il fuoco. Gli studiosi fanno risalire l’evento a 500.000 anni fa, ad opera dell’Homo Erectus, ma non ci sono certezze assolute. Quello che è certo, è che la scoperta del fuoco ha contribuito all’evoluzione dell’umanità, visto che l’uomo diviene l’unica creatura sulla terra capace di maneggiarlo. Del resto, il mito di Prometeo, che ruba il fuoco agli Dei per donarlo agli uomini, illustra perfettamente l’importanza di questo elemento.

Il fuoco diviene ben presto un elemento importantissimo per la sopravvivenza degli uomini primitivi. Serviva per difendersi dagli animali, per scaldarsi, per cuocere i cibi, forgiare i metalli e, naturalmente, per illuminare. Coi falò, l’uomo primitivo ha rischiarato grotte e caverne, prime abitazioni della storia, rendendole più confortevoli. Ad un certo punto comprende che le sostanze grasse favoriscono la combustione, dunque crea la torcia, avvolgendo uno o più bastoni di legno con panni imbevuti di olio o grasso animale.

Le prime lampade della storia 

La scoperta di questi primitivi combustibili porta alla creazione delle lampade, ovvero contenitori nei quali era inserita la sostanza grassa, assieme ad uno stoppino. I contenitori erano inizialmente conchiglie, poi si passa a ciotole in pietra, e infine a manufatti di argilla e bronzo. Lo stoppino era ricavato da fibre vegetali, mentre per il combustibile si utilizzavano olii vegetali o grasso animale.

Queste prime lampade, dette anche lucerne, sono evolute man mano che l’uomo acquisiva tecniche di lavorazione più complesse. Si aggiungono coperchi, catene e ganci per sospenderle, o piedistalli, che conferirono alle lampade anche una valenza artistica e simbolica. In epoca romana si comincia ad usare le candele, fatte per lo più di sego, più raramente con cera d’api. Solo dopo la metà dell’800 si cominciano ad usare le candele di paraffina, meno costose.

Si diffondono così candelabri più o meno elaborati, capaci di portare diverse candele allo stesso tempo. Nascono applique e lampadari, più pratici delle lucerne, per illuminare gli interni delle case, soprattutto dei più abbienti.

Durante il Medioevo l’illuminazione non evolve ulteriormente, se non nella foggia e nelle tipologie delle lampade a olio e dei candelabri. Le forme più diffuse per i lampadari erano i cerchi, le corone o le croci. Una piccola novità è rappresentata dalla lanterna, un contenitore in ferro battuto schermato con un vetro spesso, nel quale si collocava una lampada a olio o una candela.

Alla fine del XVII secolo, si diffonde l’usanza di applicare gocce di cristallo ai porta lampada, uno stratagemma che contribuiva a riflettere la luce, aumentando la luminosità.

Evoluzione dell’illuminazione: dalla lampada ad olio al LED

Nel 1783 il chimico svizzero Aimé Argand (1750-1803) perfeziona la lampada al olio creando un serbatoio in metallo per il combustibile, sormontato da un cilindro di vetro. Lo stoppino avvolto a spirale dura più a lungo e il vetro contribuisce a limitare il fumo.

Contemporaneamente, l’inventore francese Philippe Lebon (1767-1804) brevetta il primo sistema di illuminazione a gas. La proprietà di generare luce e calore da parte del gas sprigionato dalla combustione di carbone fossile era già nota. Tuttavia, Lebon fu il primo a creare un vero e proprio impianto di illuminazione, nel 1801. Il sistema consisteva in una grande fornace a legna i cui gas, prodotti dalla distillazione, si incanalavano, attraverso tubi, nelle varie stanze per illuminarle, mentre il riscaldamento era fornito dal calore prodotto dalla fornace. Le lampade a gas, tuttavia, si utilizzano principalmente per illuminare le città, le fabbriche e i luoghi pubblici. Difatti, un impianto a gas prevedeva costi di realizzazione troppo elevati per le abitazioni, e suscitava anche qualche timore.

L’illuminazione domestica resta affidata alle lampade ad olio per molto tempo ancora, anche se perfezionate e migliorate per efficienza ed estetica. Va detto che l’olio o il grasso animale sono stati sostituiti da tempo da combustibili ricavati da idrocarburi, come il cherosene e il petrolio. Ma ormai si avvicina la rivoluzione elettrica. Dopo le scoperte sull’elettricità e le varie invenzioni come la “lucerna ad aria infiammabile” ad accensione elettrica e la “pila voltaica”di Alessandro Volta (1745-1827), abbiamo nel 1800 l’”arco elettrico” di Humphry Davy, e nel 1857 il Tubo di Geissler, antesignano delle lampade al neon, che illuminava tramite la ionizzazione del gas contenuto.

La lampadina ad incandescenza

L’invenzione della lampadina a incandescenza è attribuita ad Edison, ma in realtà è il risultato degli esperimenti di diversi inventori. Siamo alla fine degli anni Settanta dell’Ottocento, e il chimico sir Joseph Wilson Swan, nel 1878 mette a punto una lampadina costituita da un bulbo di vetro con il vuoto all’interno e un filamento di carbonio che, riscaldato dalla corrente elettrica emetteva luce e gas.

Thomas Edison la perfeziona ma sorge una disputa tra i due, che termina con la fondazione della della società Edison-Swan, una delle più grandi produttrici di lampadine al mondo. Nel 1910 il fisico americano William David Coolidge introduce il gas nel bulbo e sostituisce il filamento di carbonio con uno di tungsteno. Il risultato è una lampadina che non annerisce e che garantisce una maggiore durata. 

Altri tipi di lampade

Contemporaneamente si sviluppano altre tipologie di lampade, dalla lampada al mercurio (1901) ai tubi al neon (1938), dalla lampada alogena (1959) alla lampada fluorescente compatta (1980). In seguito alle leggi europee, molte tipologie di lampadina sono state messe al bando, o per motivi di sicurezza, o per via del risparmio energetico. Tra queste, le lampade al mercurio, a incandescenza e le alogene.

Illuminazione LED

L’illuminazione è oggi affidata per la maggior parte alle lampadine LED, ritenute più efficienti, sicure e versatili. Le luci LED sono state inventate dal premio nobel per la fisica Shūji Nakamura nel 1993. La tecnologia LED (Light-Emitting Diodes) si basa sul principio dell’ illuminazione allo stato solido, in cui la luce è generata attraverso semiconduttori anziché utilizzando un filamento o un gas. I LED trovano applicazione ormai in tutti gli ambiti nei quali sia necessario utilizzare la luce, dalle lampade d’arredo ai fanali dei veicoli, dall’illuminazione stradale all’illuminazione architetturale. 

Evoluzione dell’illuminazione: gli studi sull’elettricità

L’evoluzione dell’illuminazione subisce un rapido sviluppo dopo la scoperta dell’elettricità e delle possibilità di applicarla alle lampade. In epoca moderna alcuni studiosi iniziano ad interessarsi al fenomeno dell’elettricità. L’etimologia del termine ne rivela l’origine greca:

ELEKTRICOS deriva da elektron, ambra gialla, e spiega la proprietà di questa pietra di attrarre particelle se sfregata.

Dobbiamo allo scienziato inglese William Gilbert (1544-1603) il primo trattato sull’argomento, il De Magnete, nel quale elenca i materiali che posseggono proprietà “elettriche”. Basandosi su questi studi, lo scienziato tedesco Otto von Guericke (1602-1686) inventa la prima pompa automatica per creare il vuoto e facilitare l’attrazione tra i corpi elettrificati, eliminando l’attrito dell’aria. Nel 1672 costruisce il primo generatore elettrostatico, composto da una palla di zolfo che è fatta ruotare meccanicamente. L’elettricità statica si produce sfregando una mano contro la palla in movimento. Da notare che lo scopo di questi esperimenti era quello di studiare lo scambio di elettricità tra i corpi, e non quello di ottenere la luminescenza.

A partire dal Settecento l’evoluzione dell’illuminazione subisce una improvvisa accelerazione. L’inglese Stephen Gray (1666-1736) scopre le proprietà conduttive e isolanti dei materiali rispetto all’energia elettrica, chiamata allora Fluido Elettrico. Spetta al chimico francese Charles du Fay (1698-1739) scoprire la carica elettrica e la conseguente polarizzazione tra carica negativa e carica positiva. Nel 1745, Ewald Jürgen von Kleist (1700-1748), nell’intento di immagazzinare l’energia elettrica, inventa il primo condensatore elettrico, una bottiglia riempita con acqua o mercurio, detta bottiglia di Leida.

Sarà l’italiano Alessandro Volta nel 1800, a condensare questi e altri studi nella rivoluzionaria “pila voltaica”, una batteria composta da una colonna di dischi di rame e zinco che racchiudevano uno strato di tessuto imbevuto di acido. Rispetto al generatore elettrostatico, che doveva essere azionato manualmente, la pila voltaica permetteva la generazione di elettricità in modo continuo. 

La Pila di Volta è perfezionata da altri studiosi, come Michael Faraday (1781-1867) che inventa la Dinamo, un generatore che converte l’energia meccanica in corrente continua. L’accoppiamento della dinamo alla turbina idraulica portò alla costruzione della prima centrale idroelettrica, presso le cascate del Niagara, nel 1879. L’elettricità è ormai alla portata di tutti. 

Unità di misura

L’energia elettrica si misura utilizzando diversi parametri.
La potenza P —> unità di misura Watt dove 1 kW = 1.000 W
La potenza consumata —> kW dove kWh potenza consumente in 1 ora
La potenza è pari al prodotto tra la tensione -V misurata in Volt- e la corrente - I misurata in Ampère A
Voltaggio —> forza elettrostatica in un campo elettrico
Amperaggio —> quantità di cariche che si spostano in un conduttore
Corrente continua —> valore costante nel tempo
Corrente alternata —> valore che cambia nel tempo alternando valori
positivi e negativi uguali. L’energia elettrica nelle nostre case è in tensione alternata.

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