Há várias maneiras de contar
a história da humanidade. Uma delas é por meio das tecnologias desenvolvidas,
ao longo de milhares de anos, para criar e aperfeiçoar a iluminação artificial.
O desenvolvimento de tecnologias de iluminação
artificial deve muito ao conhecimento científico e à criatividade de
inventores.
Ao
longo de nossa evolução, desenvolvemos uma forma muito eficiente de detectar a
luz: nosso olho. Esse órgão nos permite enxergar formas e cores de maneira
ímpar. O que denominamos luz no cotidiano é, de fato, uma onda eletromagnética
que não é muito diferente, por exemplo, das ondas de rádio ou micro-ondas,
usadas em comunicação via celular, ou dos raios X, empregados em exames
médicos.
O
que distingue os tipos de onda eletromagnética é a quantidade de energia que
elas transportam, usualmente especificada pela grandeza chamada comprimento de
onda. Nosso olho se desenvolveu para ser sensível à luz solar na superfície
terrestre, e, por isso, enxergamos a luz visível, que é uma diminuta fração do
chamado espectro das ondas eletromagnéticas (ondas de rádio, micro-ondas,
infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios X e raios gama). A luz visível
tem comprimento de onda na casa de centenas de nanômetros (nm, ou seja,
bilionésimos de metro). Mais especificamente, entre algo em torno de 400 a 700
nm.
Outro
aspecto fundamental da evolução: o desenvolvimento da percepção de cores.
Embora o comprimento de onda da luz possa ser associado a cores – 400 nm
(azul), 500 nm (verde) e 650 nm (vermelho) –, vale dizer que ‘cor’ é uma
interpretação de nosso cérebro. Por exemplo, a combinação de luz azul, verde e
vermelha é interpretada por nosso cérebro como sendo a cor branca. Mas esta é
diferente da luz branca solar, que contém todos os comprimentos de onda na
faixa visível.
A necessidade de enxergar à
noite ou em locais escuros levou ao desenvolvimento de fontes de iluminação
artificial
A
necessidade de enxergar à noite ou em locais escuros (caça, moradia, afugentar
animais etc.) levou ao desenvolvimento de fontes de iluminação artificial. Os
primeiros humanos recolhiam restos de queimadas naturais, mantendo as chamas em
fogueiras. Posteriormente, descobriu-se que o fogo poderia ser produzido ao se
atritar pedras ou esfregar madeiras, dando o primeiro passo rumo à tecnologia
de iluminação artificial.
A
necessidade de transporte e manutenção do fogo levou ao desenvolvimento de
dispositivos de iluminação mais compactos e de maior durabilidade. Assim, há
cerca de 50 mil anos, surgiram as primeiras lâmpadas a óleo, feitas a partir de
rochas e conchas, tendo, como pavio, fibras vegetais que queimavam em óleo
animal ou vegetal. Mais tarde, a eficiência desses dispositivos foi aumentada,
com o uso de óleo de tecidos gordurosos de animais marinhos, como baleias e
focas.
As
lâmpadas a óleo têm eficiência de aproximadamente 0,1 lúmen/watt (0,1 lm/W).
Lúmen é a unidade de fluxo de energia luminosa, e watt, a unidade de energia
por unidade de tempo (potência). Portanto, 0,1 lm/W significa que, para cada
watt produzido (no caso, pela queima do óleo), é gerado 0,1 lúmen de fluxo
luminoso (no caso, de luz visível).
Gás
e eletricidade
As
lâmpadas a óleo não eram adequadas para iluminação de áreas maiores (ruas,
praças etc.), o que motivou o surgimento das lâmpadas a gás. A iluminação a gás
foi desenvolvida pelo engenheiro escocês William Murdoch (1754-1839), que, em
1792, iniciou experimentos para a produção de gás obtido por meio da destilação
do carvão mineral. Esse gás poderia ser transportado por tubulações ao local de
consumo e inflamado para produzir luz. Em 1794, Murdock iluminou sua casa com
lâmpadas a gás, o que é considerado o primeiro uso prático dessas lâmpadas para
iluminação.
Ao engenheiro escocês William
Murdoch é atribuída a invenção da iluminação a gás.
O
domínio da tecnologia de geração de energia elétrica e o entendimento de
efeitos associados à passagem de corrente elétrica em materiais viabilizaram o
desenvolvimento de novas tecnologias de iluminação. As primeiras lâmpadas
elétricas foram as lâmpadas de arco voltaico, cujo princípio foi demonstrado
pelo químico britânico Humphry Davy (1778-1829). Nelas, uma faísca (ou arco
elétrico) entre duas hastes de carbono (eletrodos) faz com que haja a liberação
de gases. A corrente elétrica estabelecida através do gás provoca a ionização
do mesmo, gerando um plasma (gás ionizado), que emite luz. No entanto, a
contínua evaporação dos eletrodos limita a durabilidade desse tipo de lâmpada.
Em
1802, Davy construiu a primeira fonte luminosa incandescente, na qual a
corrente elétrica atravessava um filamento de platina, aquecendo-o até emitir
luz visível. A partir daí, outros inventores construíram lâmpadas semelhantes,
mas todas apresentavam durabilidade reduzida, devido à evaporação do filamento.
A
primeira patente de lâmpada incandescente de maior vida útil foi depositada, na
Inglaterra, pelo físico e químico britânico Joseph Swan (1828-1914), em 1878.
As lâmpadas de Swan – contendo um filamento de celulose carbonizada,
acondicionado em um bulbo de vidro evacuado – chegaram a ser instaladas em
residências e pontos de referência na Inglaterra. No ano seguinte, o inventor e
empresário norte-americano Thomas Edison (1847-1931) construiu e patenteou, nos
EUA, uma lâmpada similar à de Swan, cuja duração média chegava a 13,5 horas.
Logo depois, Edison propôs o uso de filamentos de bambu carbonizado, garantindo
durabilidade de cerca de 1,2 mil horas à sua lâmpada.
Os filamentos de carbono
começaram a ser substituídos por metálicos no início do século 19, culminando
no uso de tungstênio flexível
Os
filamentos de carbono começaram a ser substituídos por metálicos no início do
século 19, culminando no uso de tungstênio flexível, desenvolvido pelo físico
norte-americano William Coolidge (1873-1975), em 1910. Esses filamentos, além
de serem bem mais baratos que os de platina, eram muito mais resistentes que os
de fibra de celulose e podiam atingir temperaturas de até 3 mil graus Celsius,
produzindo luz com características mais próximas às da luz solar.
As
lâmpadas de tungstênio modernas podem durar até 2 mil horas, mas têm baixa
eficiência (cerca de 15 lm/W) e baixo rendimento (5%) – só 5% da energia
elétrica fornecida à lâmpada é transformada em luz visível. Por causa do baixo
rendimento, desde 2012, a União Europeia decidiu abolir as lâmpadas
incandescentes. No Brasil, essa medida passa a vigorar a partir deste ano,
sendo que, desde 2013, tem sido proibido fabricar ou importar lâmpadas
incandescentes de 100 W e 150 W.
As
lâmpadas halógenas (variação das de tungstênio) têm o bulbo preenchido com gás
halogênio (geralmente, iodo ou bromo). Na concentração, pressão e nas
temperaturas adequadas, o gás reage com o tungstênio evaporado do filamento e
provoca a reprecipitação desse metal, o que aumenta a vida útil da lâmpada.
Esse processo também permite aumentar a corrente elétrica através do filamento,
produzindo luz com maior intensidade e mais parecida com a luz solar. (uol)
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