Hace más de 150 años, unos inventores empezaron a trabajar en una brillante idea que tendría un impacto dramático en la forma en que utilizamos la energía en nuestros hogares y oficinas. Este invento cambió la forma de diseñar los edificios, aumentó la duración de la jornada laboral media y puso en marcha nuevos negocios. También dio lugar a nuevos avances energéticos, desde las centrales eléctricas y las líneas de transmisión eléctrica hasta los electrodomésticos y los motores eléctricos.
Como todos los grandes inventos, la bombilla no puede atribuirse a un solo inventor. Se trata de una serie de pequeñas mejoras sobre las ideas de inventores anteriores que han dado lugar a las bombillas que utilizamos hoy en día en nuestros hogares.
Las bombillas incandescentes iluminan el camino.
Mucho antes de que Thomas Edison patentara -primero en 1879 y un año después en 1880- y comenzara a comercializar su bombilla incandescente, los inventores británicos estaban demostrando que la luz eléctrica era posible con la lámpara de arco. En 1835, se demostró la primera luz eléctrica constante y, durante los siguientes 40 años, científicos de todo el mundo trabajaron en la lámpara incandescente, retocando el filamento (la parte de la bombilla que produce la luz cuando se calienta con la corriente eléctrica) y la atmósfera de la bombilla (si se aspira el aire de la bombilla o se llena con un gas inerte para evitar que el filamento se oxide y se queme). Estas primeras bombillas tenían una vida útil extremadamente corta, eran demasiado caras de producir o consumían demasiada energía.
Cuando Edison y sus investigadores de Menlo Park entraron en la escena de la iluminación, se centraron en mejorar el filamento: primero probaron el carbono, luego el platino y finalmente volvieron al filamento de carbono. En octubre de 1879, el equipo de Edison había producido una bombilla con un filamento carbonizado de hilo de algodón sin recubrimiento que podía durar 14,5 horas. Siguieron experimentando con el filamento hasta llegar a uno hecho de bambú que daba a las lámparas de Edison una vida útil de hasta 1.200 horas; este filamento se convirtió en el estándar de la bombilla de Edison durante los siguientes 10 años. Edison también introdujo otras mejoras en la bombilla, como la creación de una mejor bomba de vacío para eliminar completamente el aire de la bombilla y el desarrollo del tornillo Edison (lo que hoy es el casquillo estándar para las bombillas).
Tambien contribuyeron William Sawyer y Albon Man, que recibieron una patente estadounidense para la lámpara incandescente, y a Joseph Swan, que patentó su bombilla en Inglaterra. Se debatió si las patentes de las bombillas de Edison infringían las patentes de estos otros inventores. Con el tiempo, la empresa de iluminación estadounidense de Edison se fusionó con la Thomson-Houston Electric Company -la empresa que fabricaba bombillas incandescentes bajo la patente de Sawyer-Man- para formar General Electric, y la empresa de iluminación inglesa de Edison se fusionó con la de Joseph Swan para formar Ediswan en Inglaterra).
Lo que hace que la contribución de Edison a la iluminación eléctrica sea tan extraordinaria es que no se limitó a mejorar la bombilla, sino que desarrolló toda una serie de inventos que hicieron práctico el uso de las bombillas. Edison modeló su tecnología de iluminación sobre el sistema de iluminación de gas existente. En 1882, con el viaducto de Holborn, en Londres, demostró que la electricidad podía distribuirse desde un generador centralizado a través de una serie de cables y tubos (también llamados conductos). Simultáneamente, se centró en mejorar la generación de electricidad, desarrollando la primera empresa comercial de electricidad llamada Pearl Street Station en el bajo Manhattan. Y para saber cuánta electricidad consumía cada cliente, Edison desarrolló el primer contador eléctrico.
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Mientras Edison trabajaba en todo el sistema de iluminación, otros inventores seguían haciendo pequeños avances, mejorando el proceso de fabricación del filamento y la eficiencia de la bombilla. El siguiente gran cambio en la bombilla incandescente llegó con la invención del filamento de tungsteno por parte de inventores europeos en 1904. Estas nuevas bombillas de filamento de tungsteno duraban más y tenían una luz más brillante en comparación con las bombillas de filamento de carbono. En 1913, Irving Langmuir descubrió que colocar un gas inerte como el nitrógeno dentro de la bombilla duplicaba su eficacia. Los científicos siguieron introduciendo mejoras durante los 40 años siguientes que redujeron el coste y aumentaron la eficacia de la bombilla incandescente. Pero en la década de 1950, los investigadores sólo habían descubierto cómo convertir en luz alrededor del 10% de la energía que utilizaba la bombilla incandescente y empezaron a concentrar sus energías en otras soluciones de iluminación.
La escasez de energía conduce a los avances de la fluorescencia.
En el siglo XIX, dos alemanes -el soplador de vidrio Heinrich Geissler y el médico Julius Plücker- descubrieron que podían producir luz extrayendo casi todo el aire de un largo tubo de vidrio y haciendo pasar una corriente eléctrica a través de él, un invento que se conoció como el tubo de Geissler. Estas lámparas, un tipo de lámpara de descarga, no ganaron popularidad hasta principios del siglo XX, cuando los investigadores empezaron a buscar una forma de mejorar la eficiencia de la iluminación. Las lámparas de descarga se convirtieron en la base de muchas tecnologías de iluminación, como las luces de neón, las lámparas de sodio de baja presión (el tipo utilizado en el alumbrado exterior, como las farolas) y las luces fluorescentes.
Tanto Thomas Edison como Nikola Tesla experimentaron con lámparas fluorescentes en la década de 1890, pero ninguno de ellos llegó a producirlas comercialmente. En cambio, fue el avance de Peter Cooper Hewitt a principios del siglo XX el que se convirtió en uno de los precursores de la lámpara fluorescente. Hewitt creó una luz azul-verde haciendo pasar una corriente eléctrica a través del vapor de mercurio e incorporando un balasto (un dispositivo conectado a la bombilla que regula el flujo de corriente a través del tubo). Aunque las lámparas de Cooper Hewitt eran más eficientes que las bombillas incandescentes, tenían pocos usos adecuados debido al color de la luz.
A finales de la década de 1920 y principios de la de 1930, los investigadores europeos experimentaron con tubos de neón recubiertos de fósforo (un material que absorbe la luz ultravioleta y convierte la luz invisible en luz blanca útil). Estos descubrimientos impulsaron los programas de investigación de lámparas fluorescentes en Estados Unidos y, a mediados y finales de los años 30, las empresas de iluminación americanas hicieron demostraciones de luces fluorescentes para la Marina de Estados Unidos y en la Feria Mundial de Nueva York de 1939. Estas luces duraban más y eran unas tres veces más eficientes que las bombillas incandescentes. La necesidad de una iluminación eficiente de las plantas de guerra estadounidenses llevó a la rápida adopción de los fluorescentes y, en 1951, la mayor parte de la luz en Estados Unidos se producía con lámparas fluorescentes lineales.
Fue otra escasez de energía -la crisis del petróleo de 1973- la que hizo que los ingenieros de iluminación desarrollaran una bombilla fluorescente que pudiera utilizarse en aplicaciones residenciales. En 1974, los investigadores de Sylvania empezaron a investigar cómo podían miniaturizar el balasto y meterlo dentro de la lámpara. Aunque desarrollaron una patente para su bombilla, no pudieron encontrar la manera de producirla de forma viable. Dos años más tarde, en 1976, Edward Hammer, de General Electric, descubrió cómo doblar el tubo fluorescente en forma de espiral, creando la primera luz fluorescente compacta (CFL). Al igual que Sylvania, General Electric dejó de lado este diseño porque la nueva maquinaria necesaria para producir en masa estas luces era demasiado cara.
Las primeras CFL llegaron al mercado a mediados de la década de 1980 a un precio de venta al público de entre 25 y 35 dólares, pero los precios podían variar mucho según la región debido a las diferentes promociones realizadas por las empresas de servicios públicos. Los consumidores señalaban el elevado precio como su principal obstáculo para comprar las CFL. Había otros problemas: muchas CFL de 1990 eran grandes y voluminosas, no encajaban bien en las instalaciones y tenían una baja potencia lumínica y un rendimiento irregular. Desde los años 90, las mejoras en el rendimiento, el precio, la eficiencia (consumen un 75% menos de energía que las incandescentes) y la vida útil (duran unas 10 veces más) de las CFL las han convertido en una opción viable tanto para los inquilinos como para los propietarios de viviendas. Casi 30 años después de la introducción de las CFL en el mercado, una CFL ENERGY STAR® cuesta tan sólo 1,74 dólares por bombilla cuando se compra en un paquete de cuatro.
Leds el futuro esta aquí.
Una de las tecnologías de iluminación que más rápido se está desarrollando en la actualidad es el diodo emisor de luz (o LED). Los LED, un tipo de iluminación de estado sólido, utilizan un semiconductor para convertir la electricidad en luz, suelen tener una superficie pequeña (menos de 1 milímetro cuadrado) y emiten la luz en una dirección concreta, lo que reduce la necesidad de utilizar reflectores y difusores que puedan atrapar la luz.
También son las luces más eficientes del mercado. También llamada eficacia luminosa, la eficiencia de una bombilla es una medida de la luz emitida (lúmenes) dividida por la potencia que consume (vatios). Una bombilla con un 100% de eficiencia en la conversión de energía en luz tendría una eficacia de 683 lm/W. Para poner esto en contexto, una bombilla incandescente de 60 a 100 vatios tiene una eficacia de 15 lm/W, una CFL equivalente tiene una eficacia de 73 lm/W, y las actuales bombillas de sustitución basadas en LED del mercado oscilan entre 70 y 120 lm/W con una eficacia media de 85 lm/W.
En 1962, mientras trabajaba para General Electric, Nick Holonyak, Jr. inventó el primer LED de espectro visible en forma de diodos rojos. A continuación se inventaron los diodos amarillo pálido y verde. A medida que las empresas siguieron mejorando los diodos rojos y su fabricación, empezaron a aparecer
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¿Cuáles son los hechos clave?
Como todos los grandes inventos, la bombilla no puede atribuirse a un solo inventor.
Se trata de una serie de pequeñas mejoras sobre las ideas de inventores anteriores que han dado lugar a las bombillas que utilizamos hoy en día en nuestros hogares.
