Come è cambiata la lampadina a incandescenza nel corso degli anni?

Le lampadine a incandescenza non sono le lampadine più efficienti dal punto di vista energetico, ma sono le originali e per la maggior parte del XX secolo sono state le uniche disponibili in commercio. Le lampadine a incandescenza producono luce mediante riscaldamento resistivo di un filamento racchiuso in un contenitore di vetro privo di ossigeno. Prima che Thomas Edison producesse la prima lampadina commercialmente valida, altre persone avevano lavorato al design per oltre 40 anni e lo sviluppo è continuato per tutto l'inizio del XX secolo.

Sebbene il nome di Thomas Edison sia diventato quasi sinonimo dell'invenzione della lampadina, non è stato il primo a svilupparne una. Il chimico e inventore britannico Humphry Davy è stato il primo a collegare i fili alla batteria e a far brillare un filamento. Nel 1841, Frederick de Moleyns realizzò la prima lampadina inserendo un filamento di platino all'interno di un tubo di vetro evacuato e facendo passare l'elettricità attraverso il filamento. Edison e l'inglese Joseph Swan hanno prodotto simultaneamente bulbi che sono durati più di pochi minuti. Il bulbo di Edison ha avuto più successo perché ha creato un vuoto completo all'interno del bulbo e ha usato un filamento migliore.

Edison ha provato molti materiali prima di decidere di utilizzare un filo di bambù carbonizzato per un filamento. Ha fatto aderire il filo ai terminali elettrici con pasta di carbone. Swan, d'altra parte, ha realizzato i suoi filamenti con il cartoncino Bristol, che è carta carbonizzata. È durato solo poche ore, mentre i filamenti di Edison sono durati per 600 ore o più. I filamenti metallici furono introdotti nel 1902 e il tantalio fu il materiale preferito fino a quando William D. Coolidge scoprì come produrre tungsteno duttile nel 1908. I fili di tungsteno arrotolati hanno reso le lampadine più luminose che mai e continuano a essere lo standard per i filamenti delle lampadine a incandescenza.

Il filamento brucia in un ambiente ricco di ossigeno, quindi è importante eliminare quel gas dall'interno del bulbo. De Moleyns e Swan sono riusciti a creare vuoti parziali, ma Edison ha creato un vero vuoto riscaldando il bulbo prima di pompare l'aria. Tuttavia, mantenere un vuoto nel bulbo lo rende fragile. Cinque anni prima che Edison realizzasse la sua prima lampadina a lunga durata, i canadesi Henry Woodward e Matthew Evans avevano brevettato lampadine riempite di azoto. Irving Langmuir, un ingegnere che lavorava per la General Electric, introdusse l'idea di riempire i bulbi con una miscela di argon e azoto nel 1908. Questi gas equalizzano la pressione del vapore all'interno e all'esterno del bulbo e l'argon impedisce l'usura del filamento di tungsteno. Le lampadine moderne contengono principalmente argon.

La prima lampadina prodotta da Edison aveva un paio di poli terminali alla base, ma in seguito sviluppò la vite Edison, che è la familiare base a vite che si trova sulle lampadine moderne. Il fratello di Joseph Swan, Alfred, ha introdotto il materiale isolante in vetro che riveste l'interno di questa base a vite nel 1887. Oltre a introdurre l'idea di riempire i bulbi con gas inerti, Langmuir sviluppò anche il coiled filamento, e Toshiba Corporation ha migliorato il suo design introducendo il filamento a doppia spirale in 1921. Rivestendo il vetro all'interno della lampadina con polvere di silice bianca per diffondere la luce, Marvin Pipkin creò la lampadina a incandescenza "luce soffusa" nel 1947.