Evoluția becului spre eco-economie

Becul cu incandescenţă

Istoria becului cu incandescenţă

Sir Joseph Wilson Swan (n. 31 octombrie 1828 la Bishopwearmouth, Sunderland - d. 27 mai 1914 la Warlingham, Surrey) a fost un fizicianși chimist britanic. Este considerat unul dintre inventatorii lămpii cu incandescență, invenție pe care a prezentat-o în fața Societății Literar-Filozofice din Newcastle upon Tyne la 18 decembrie 1878, dar a patentat-o doi ani mai târziu, la 27 noiembrie 1880.

Locuința sa, din Gateshead, a fost prima casă din lume ce a beneficiat de o astfel de sursă de iluminat, iar prima clădire publică iluminată cu ajutorul invenției sale a fost Teatrul Savoy din City of Westminster.

În 1904 a primit Hughes Medal din partea Royal Society, iar în 1881 a primit din partea Franței decorația Legiunea de onoare.

Thomas Alva Edison (n.11 februarie 1847 Milan, OH, SUA – d.18 octombrie 1931, West Orange, NJ, SUA) a fost un important inventator și om de afaceri american al sfârșitului de secol XIX și început de secol XX. A fost cunoscut și ca "Magicianul din Menlo Park", fiind și cel mai prolific inventator al timpului prin aplicarea practică a descoperirilor științifice (1903 brevete).

A fost un autodidact, însă acest lucru nu l-a împiedicat să realizeze invenții în domeniul electricității (becul cu filament), al telefoniei, al sistemului de transmisie multiplă a telegramelor, al înregistrării mecanice a sunetului (fonograful) și al cinematografiei - kinetoscopul.

În anul 1879 inventează becul cu incandescență, iar în anul 1880 realizează prima distribuție de energie electrică instalând o centrală electrică pe pachebotul transatlantic "Columbia", care a devenit astfel prima navă iluminată electric.

Carl Auer, Freiherr von Welsbach (1 Septembrie 1858 – 4 August 1929) a fost un inventator şi om de ştiinţă austriac, care nu doar descoperea lucruri ci crea produse de succes pentru comerţ. În mod special a fost cunoscut pentru faptul ca lucra cu pământurile rare şi a creat şi filamentul din osmiu și tungsten.

William David Coolidge (23 Octombrie 1873 – 3 Februarie 3,1975) a fost un fizician american care a adus contribuţii majore în domeniul maşinilor cu raze X. A fost faimos şi pentru faptul ca a creat filamentul din tungsten ductil, ceea ce este foarte important pentru evoluţia becului cu incandescenţă.

Irving Langmuir (n. 31 ianuarie 1881, d. 16 august 1957) a fost un chimist și fizician din Statele Unite ale Americii, laureat al Premiului Nobel pentru chimie (1932). El a fost inventatorul filamentului spiralat și utilizarea amestecului inert.

Construcţia becului cu incandescenţă

Alcătuirea becului este uimitor de simplă: clopotul de sticla umplut cu caz inert ca argonul, doua tije metalice pe care este prins filamentul şi care au rolul de a realiza circuitul necesar „curgerii” curentului electric prin bec, o montură de sticlă pe care sunt prinse cele două tije şi soclul pentru înşurubare a becului. Pentru detalii vezi imaginea de mai jos:

Balon de sticlă

Gaz inert la joasă presiune (sau vid)

Filament de tungsten

Fir de contact

Fir de contact

Suport de sârmă

Montură de sticlă

Contactul lateral

Soclul filetat

Izolație

Contact central

Principiul de funcţionare a becului cu incandescenţă

Simplu spus, principiul de funcţionare al becului cu incandescenţă este următorul: încălzirea până la incandescenţă a filamentului metalic produce lumină. La aprinderea becului, atomii filamentului devin excitaţi şi eliberează fotoni. Fotonii de diferite frecvenţe reprezintă în fapt lumina şi căldura produsă de bec. Atunci când electronii câştigă ori pierd energie, aceştia îşi schimbă orbitalul pentru o perioadă foarte scurtă. Trecerea electronului de pe un nivel de energie superior pe unul inferior se face cu eliberarea de fotoni de o anumită frecvenţă (energie).

Un conductor mai subţire se încălzeşte mult mai repede decât un conductor gros pentru că primul este mai rezistent la trecerea electronilor. Mişcarea electronilor produce radiaţie electromagnetică de diferite frecvenţe; unele frecvenţe sunt în zona undelor infraroşii, care înseamnă căldură. Prin urmare, în filament, temperatura se ridică la valori foarte mari; aceasta ajunge la peste 2500℃.

Temperatura foarte ridicată duce la „epuizarea” materialului din care este alcătuit filamentul, tungstenul, care deşi rezistă la temperaturi ridicate pentru o vreme îndelungată, în timp se subţiază şi se rupe, ceea ce înseamnă arderea becului. În fapt, din cauza temperaturilor ridicate, atomii de tungsten se desprind din filament şi se aşează pe interiorul balonului de sticlă al becului.

Aproximativ 90% din puterea consumată este emisă ca şi căldură. De aceea în prezent multe guverne au introdus dispoziţii pentru a descuraja utilizarea acestora, prin stabilirea unor norme de eficienţă energetică. Brazilia a fost primul stat care în 2007 a introdus astfel de norme, urmat de Australia şi Comunitatea Europeană.

Durata de viaţă este de minim 1000 de ore dar, dacă este folosit la o tensiune mai mică decât cea nominală durata de viaţă creşte semnificativ. Un bec, numit “Becul centenar” a funcţionat 100 de ani la staţia de pompieri Livermore din California, începând cu 1901. Prin funcţionarea lui, becul cu incadescenţă nu generează perturbaţii în reţea, protejând astfel mediul electromagnetic. Nu au fost semnalate probleme de sănătate în legătură cu utilizarea becurilor cu incandescenţă. Intensitatea luminoasă este proporţională cu tensiunea aplicată şi este posibilă astfel modificarea ei cu un circuit electronic. Această proprietate este importantă în locurile în care se urmăreşte economia de energie prin variaţia iluminării funcţie de lumina ambientală.