VLOG 358: La lampadina a incandescenza #OperazioneNostalgia

Benvenuti viaggiatori: io sono Grizzly.
Prima che la corrente elettrica si diffondesse e arrivasse in tutte le case, uno dei problemi più complessi con cui si aveva a che fare era l'illuminazione.
L'illuminazione, tipicamente, era gestita da due cose: dalle candele, oppure dai becchi a syngas (a gas di città).
Poi, però, sfruttando la corrente elettrica, abbiamo avuto un invenzione interessante, che qui vedete sotto forma di clip-art, ma anche qui sotto forma di oggetto vero e proprio: questa è una lampadina a incandescenza.
Non sono state subito così le lampadine, ma adesso ci arriviamo.
Dobbiamo infatti arrivare al 1878, con sir Joseph Swan che brevetta il primo prototipo di lampadina: abbiamo un filamento di carbonio che viene surriscaldato dalla corrente elettrica ed è in grado di produrre luce per alcuni minuti, fondamentalmente; ma già nell'anno successivo (il 1879) Thomas Edison comincia a lavorare su questo progetto, comincia a trovare qualche idea interessante: per esempio quella di utilizzare un'ampolla di vetro, quella di utilizzare un filamento ad alta resistenza elettrica e di un certo spessore (quindi in grado di resistere molto più a lungo) e le prime lampadine di Thomas Edison - infatti - riescono a durare anche una decina di ore o poco più.
Ma per arrivare alla lampadina a incandescenza, che è arrivata sino ai giorni nostri (beh: quasi sino ai giorni nostri), dobbiamo aspettare il 1910 e William David Coolidge che, innanzitutto, utilizza un filamento di tungsteno: un metallo in grado di resistere a temperature molto elevate.
Inoltre lui mette un'ampolla di vetro in cui viene fatto il vuoto, per eliminare l'ossigeno che reagiva con il tungsteno, provocando fumo, fuliggine e vari altri fenomeni e, dato che non era possibile (all'epoca) ottenere un vuoto particolarmente spinto, ha anche l'idea geniale di mettere nell'ampolla un gas inerte a bassa pressione: in questo modo si ottiene una miglior durata del filamento, una miglior durata complessiva della lampadina: non c'è ossigeno, quindi non c'è un'ossidazione o una combustione del tungsteno, non c'è l'emissione di fumo, di fuliggine… tutti questi problemi, e le lampadine riescono a durare moltissimo.
Siamo arrivati, sino all'ultimo periodo, ad avere lampadine in grado di durare almeno un migliaio di ore che, negli ultimi cento anni, non è che siano cambiate tantissimo dall'invenzione di Coolidge: anche questa è una lampadina con un'ampolla di vetro in cui è fatto il vuoto ed è presente gas argon a bassa pressione ed un filamento di tungsteno.
E comunque le lampadine a incandescenza avevano una vita media di un migliaio di ore: potevano durare qualcosina in più, ma ci si attestava su quello (1.000~1.200 ore); delle cose che permettevano di aumentare un pochettino la vita media della lampadina, una soprattutto era il ciclo di accensioni e spegnimenti: meno ce n'erano, più sarebbe durata la lampadina.
Però c'è una piccola curiosità, una curiosità che riguarda una lampadina a carbonio che è stata installata nel 1901 nella stazione dei vigili del fuoco di Livermore (California, contea di Alameda): è stata installata nel 1901 e tuttora è ancora in funzione.
Certo: avendo 120 anni non emette più la stessa luce che emetteva all'inizio (è partita con la luminosità di una lampadina, approssimativamente, da 60 watt, ormai siamo arrivati - più o meno - alla luminosità di circa 4 watt); la lampadina è piena di fuliggine perché - essendo stata realizzata nel 1901 - non è stata realizzata con il vuoto, con il gas inerte… tutta questa situazione qua; però di fatto è una lampadina che è presente sul Guinness dei Primati, perché - nonostante alcune interruzioni elettriche logistiche o di guasti, o anche perché è stata spostata - fondamentalmente è una lampadina che è in funzione da 120 anni!
Bene: oggi voglio parlarvi delle lampadine a incandescenza, che sono state il meccanismo di illuminazione che abbiamo avuto nel nostre case per moltissimi anni, e lo voglio fare in questo nuovo episodio di Diario di Viaggio on the road #OperazioneNostalgia
[🎵🎶]

La lampadina è stato un sistema di illuminazione particolarmente poco efficiente: infatti, dell'energia elettrica che consumava, solo circa un 5% serviva - effettivamente - a produrre luce (a produrre intensità luminosa), il restante 95% dell'energia veniva dissipato, semplicemente, in calore; questo anche perché, per poter funzionare correttamente (per potere emettere la giusta quantità di luce), il filamento doveva surriscaldarsi sino a raggiungere una temperatura particolarmente elevata: parliamo di almeno 2.700 gradi Kelvin.

E, prima che me lo chiediate: sì, la Temperatura di Colore si misura in gradi Kelvin, perché è la temperatura equivalente di un filamento utilizzato per produrre luce, e a 2.700 gradi Kelvin il filamento produceva una luce tendente verso il giallo (infatti le temperature più elevate sono quelle delle luci più tendenti verso il bianco).

Ora il filamento, in un ambiente in cui è fatto - tendenzialmente - il vuoto (c'era quel gas, argon, ma a bassa pressione) quando si surriscalda a questa temperatura così elevata, ha un difetto: comincia, piano piano, una parte del filamento a sublimare (proprio a vaporizzarsi) per via dell'elevata temperatura e della bassa pressione, quindi questo - nel corso del tempo - comportava che il filamento si sarebbe assottigliato, piano piano, molto lentamente, ma si sarebbe assottigliato sempre di più, sino a quando qualche punto sarebbe arrivato ad assottigliarsi così tanto da arrivare a spezzarsi.
Questo - generalmente - avveniva dopo, all'incirca (mediamente), un migliaio di ore di funzionamento continuo, quindi la lampadina - dopo le mille ore di vita (approssimativamente mille ore di vita) - tendeva a fulminarsi, cioè si spezzava questo filamento e la lampadina non funzionava più.
Naturalmente c'erano moltissimi fattori che influivano alla durata delle lampadine: molti cicli di accensione e spegnimento avrebbero accorciato la vita, perché anche lo sbalzo termico influisce molto, il fatto che - invece - il filamento fosse rimasto acceso a lungo tempo (senza subire molti sbalzi di tensione) avrebbe potuto allungare molto la vita, però - considerando lo spessore, la corrente elettrica consumata, etc - mediamente il tempo di durata del filamento era quello: intorno alle mille ore (le 1.200 ore) a seconda della situazione.

Purtuttavia sono esistite delle lampadine a incandescenza che avevano una migliore efficienza, a livello di quantità di luce emessa rispetto alla corrente elettrica consumata: si utilizzavano sempre dei filamenti di tungsteno, che però venivano surriscaldati a una temperatura molto più elevata, superiore ai 3.000~3.200 gradi Kelvin (emettevano già una luce molto più bianca, proprio grazie a questa temperatura molto elevata).
Per poter raggiungere delle temperature più elevate si faceva utilizzo, nel bulbo a vuoto, di un gas che avesse delle caratteristiche particolari: si utilizzavano dei gas alogeni, tipicamente lo iodio o il bromo, o anche altri gas (per esempio anche il kripto o lo xeno).
Questa tipologia di lampadine poteva lavorare ad una temperatura molto più elevata, però questo aveva anche il difetto di sottoporre a degli sbalzi di pressione naturalmente più elevati, e a delle sollecitazioni termiche molto più importanti, quindi il bulbo non poteva venire realizzato in vetro, perché avrebbe gestito molto peggio gli sbalzi di temperatura e di pressione, quindi - tipicamente - queste lampadine venivano realizzato con un bulbo in quarzo, che era molto più resistente.
Questa tipologia di lampadine, appunto chiamate lampadine alogene, avevano una maggiore efficienza a livello luminoso, innanzitutto perché riuscivano a sfruttare almeno un buon 10%~15% dell'energia elettrica solo per produrre luce, e solo il restante 85% circa veniva dissipato in calore: sempre - comunque - bisognava alzare molto la temperatura. Ma - inoltre - la presenza del gas allogeno dentro il bulbo aveva un altro effetto, perché il tungsteno che poteva arrivare a sublimare tendeva a legarsi all'alogeno presente all'interno del bulbo e, una volta che si legava al gas alogeno, creava una sostanza che tendeva a ridepositarsi sul filamento di tungsteno: in questo modo - tendenzialmente - la vita del filamento si allungava all'incirca del doppio.
Purtuttavia il bulbo di quarzo aveva un altro problema, che invece non aveva il vetro: il quarzo faceva passare moltissima della radiazione ultravioletta emessa tungsteno, che invece il vetro bloccava, e questo sarebbe stato un problema sotto molti punti di vista: innanzitutto la radiazione ultravioletta poteva avere problemi con la pelle (e anche con la vista!) delle persone, la radiazione ultravioletta tendeva a fare ingiallire le cose, quindi c'era questo problema, per cui moltissime lampadine alogene - tipicamente - erano montate con un meccanismo dicroico, cioè una sorta di riflettore, in maniera tale che la lampadina puntasse la luce e tutto il calore verso un riflettore di metallo lucido (una sorta di specchio) e - quindi - quella che arrivava attraverso lo specchio era soprattutto la radiazione luminosa (tutto il resto si perdeva sul retro della lampadina), oppure si facevano delle lampadine che avevano una copertura in vetro, per cercare di filtrare buona parte di questa radiazione ultravioletta, lasciandone passare solo il 10%~15%.

Poi, nel corso del tempo, le cose sono andate migliorando: abbiamo migliorato sia l'efficienza energetica sia l'efficienza luminosa, abbiamo avuto le lampade a scarica, che utilizzavano meno corrente e un meccanismo differente per produrre una grossa quantità di luce; poi siamo arrivati - in questo momento - alle lampadine a LED, e chissà che cosa ci riserva il futuro, ma di questo parleremo in un altro vlog.

Nel frattempo questa era la lampadina ad incandescenza: voi che cosa mi raccontate? Siete cresciuti nella generazione delle lampadine a scarica e delle lampadine a LED, direttamente? O vi ricordate queste lampadine a incandescenza, che hanno illuminato le nostre case per così tanto tempo?
Avete - magari - qualche ricordo particolare? Io ho un ricordo, molto dolce, di mio nonno che si sedeva alla scrivania e aveva questa piccola abat-jour (con la lampadina che faceva questa luce giallognola) e leggeva il giornale: è questa piccola immagine; ma appunto sono curioso di sentire un pochettino cosa mi raccontate voi.
Inoltre: voi fate qualcosa per migliorare l'efficienza energetica di casa vostra? Avete avuto queste lampadine, ma le avete cambiate appena possibile con quelle a LED?
Avete - inoltre - l'abitudine di migliorare l'illuminazione della casa, in maniera tale da dover utilizzare meno luci nei punti giusti, invece di accendere un sacco di luci?
Oppure no: casa vostra è un sole portatile e appena entrate accendete tutta l'illuminazione possibile e immaginabile, perché dovete vedere ogni singolo angolo?
Avete una lucina notturna? Parliamone nei commenti, oppure su Twitter con l'hashtag #DdVotr
Bene: io sono Grizzly, questo era #OperazioneNostalgia
Come sempre vi invito a mettere pollice-in-alto e condividere questo vlog, iscrivetevi al canale, noi ci vediamo alla prossima puntata: ciao a tutti!