تاریخچه سیر تکاملی روشنایی

تاریخچه سیر تکاملی روشنایی

در تاریخ گذشته بر انسان ها منابع تامین نور تغییرات فراوانی داشته اند. در ابتدا سوزاندن چوب و استفاده از آتش برای روشنایی به کار می رفته است. به تعبیری سیر تکاملی روشنایی، را می توان شاهدی بر پیشرفت تاریخ بشر نیز در نظر گرفت. آتش یک عنصر بسیار مهم در سیر تکاملی تمدن انسان است که از آن برای پخت غذا، گرما، روشنایی و … بهره برده ایم. استفاده از آتش مسیر تکاملی فوق العاده بشر برای ساختن تمدن را میسر ساخته است.

سیر تکاملی آن از مشعل هایی که از چربی حیوانی و روغن گیاهی به عنوان ماده سوختی بهره می بردند تا شمع و بعدها چراغ نفتی تغییر کرده است. انسان هرگز مسیر پیدا کردن روش های جدید روشنایی را متوقف نساخته است .در طول تکامل چراغ هایی که از سوخت فسیلی استفاده می کردند، فتیله ی آنها از پنبه به پارچه تغییر کرده است. در سال های قبل از میلاد مسیح شمع ها از موم ساخته می شدند. و در قرن هجدهم شمع از پارافین ساخته و توسط ماشین ها به تولید انبوه رسید.

در قرن نوزدهم میلادی مخترعان انگلیسی نوعی چراغ گازی برای استفاده در خیابان ها ساختند.این نوع چراغ ها به دلیل آنکه شعله سوزان و سوسو زننده ای داشتند و هنگام خاموش شدن گازهای سمی متصاعد می کردند، برای استفاده در فضای داخلی مانند خانه ها خطرناک و نامناسب بودند. اگرچه بعدها با بهبود آنها جایشان با چراغ های نفتی در وسایل خانه هم عوض شد. همگی این چراغ ها بر اساس سوختن و آتش گرفتن ماده ساخته می شدند.

در قرن هجدهم میلادی با اختراع الکتریسیته زندگی اجتماعی انسان ارتقا چشمگیری پیدا کرد. همچنین باعث به وجود آمدن موقعیت های برای استفاده از آن در تامین روشنایی شد. در سال ۱۸۰۹ دیوید هامفری بریتانیایی آرک الکتریکی را اختراع و از آن به عنوان منبع روشنایی استفاده کرد. طرز کار آن به صورت استفاده از دو استوانه کربنی جدا از هم به عنوان الکترود و ایجاد قوس الکتریکی در هوا بود. این اختراع به عنوان اولین منبع الکتریکی نور برای کارهای علمی تا پیش از اختراع لامپ رشته ای مورد استفاده قرار گرفت.  البته چون موقع روشن بودن صدای زیادی تولید می کرد برای استفاده در خانه مناسب نبود.

در سال ۱۸۷۷ یک دانشمند روسی یک شمع الکتریکی ساخت که بر اساس اصلاح آرک الکتریکی بود اما کارایی مناسبی نداشت و مورد توجه قرار نگرفت. در آن زمان دانشمندان بسیاری سعی در ساخت منبع روشنایی مطمئن داشتند.

پس از آزمایش های متعدد در ۲۱ اکتبر ۱۸۷۹ توماس ادیسون مخترع آمریکایی توانست اولین لامپ در دنیا را روشن کند. که این موضوع ارزش علمی بسیاری داشت. شکست ها در تلاش برای تولید لامپ الکتریکی و جزئیات آنچه منجر به تولید آن شد همه بر اساس تجربیات ادیسون شکل گرفت. ادیسون آزمایشات خود را بر روی گیاهان مختلفی انجام داد و  سرانجام تصمیم گرفت از رشته بامبو سوزانده شده برای لامپ الکتریکی خود استفاده کند. استفاده از رشته های بامبو چندین سال ادامه داشت. در سال ۱۹۰۶ میلادی ادیسون از رشته تنگستن برای بهبود کیفیت لامپ رشته ای استفاده کرد و هنوز هم این نوع از لامپ های رشته ای مورد استفاده قرار می گیرند.

در سال ۱۹۵۹ تئوری چرخش هالوژن تنگستن کمک بسیاری برای ساخت لامپ هالوژنی کرد. راندمان این نوع لامپ ها از لامپ های رشته ای بهتر بود. اختراع لامپ رشته ای باعث به وجود آمدن روشنایی عمومی در همه جای دنیا شد اما از دیدگاه مصرف انرژی یک مشکل عمده به وجود آورد. چون فقط بین ۱۰ تا ۲۰ درصد از انرژی مصرف شده در آن منجر به روشنایی میگردید و بقیه به صورت گرما تلف می شد.  دانشمندان تلاش خود را برای ساخت لامپ جدیدی که مصرف انرژی بهتری داشته باشد را آغاز کردند.

در سال ۱۹۰۲میلادی پیتر کوپر هیوت لامپ بخار جیوه را  اختراع کرد. راندمان فتوولتائیک این لامپ ها بهتر شده بود اما همچنان مشکلی وجود داشت. این نوع لامپ ها از خود اشعه فرابنفش ساطع می کردند که برای بدن انسان بسیار مضر است همچنین شدت نور آنها بسیار زیاد بود. از اینرو مورد استفاده عمومی قرار نگرفتند.

در سال ۱۹۱۰ میلادی لامپ نئونی مورد استفاده قرار گرفتند. طرز کار این نوع لامپ ها بدین صورت است که با تخلیه الکتریکی در ولتاژ بالا در محیط گازی کم فشار درون یک استوانه شیشه ای تولید نور می کنند و همچنین خاصیت طیفی گازهای بی اثر باعث تولید رنگ در نئون می شود. لامپ های بخار جیوه بیشتر مورد توجه دانشمندان برای مطالعه درباره آن قرار گرفت. آنها دریافتند که می توانند دیواره داخلی استوانه شیشه ای را با ماده فلوئورسنت پوشش بدهند که این کار باعث میشد اشعه فرابنفش که برای انسان مضر بود به نور مرئی تبدیل بشود. اما تجهیزات راه اندازی لامپ بخار جیوه ای ضعیف بودند و دانشمندان شکست های زیادی در راه ساخت تجهیزات راه اندازی مناسب متحمل شدند.

در سال ۱۹۳۶ جورج اینمن و گروهی از دانشمندان راه متفاوتی برای راه اندازی لامپ بخار جیوه استفاده کردند. این لامپ فلوئورسنتی شامل استوانه شیشه ای که در آن بخار جیوه قرار داشت و دیواره آن با فسفر پوشانیده شده و در هر طرف تیوب شیشه ای یک الکترود قرار داشت بود. نور آن به مراتب بهتر از لامپ رشته ای بود. تبدیل انرژی در آن از راندمان بهتری برخوردار بود، محدوده روشنایی آن بیشتر و قابلیت ایجاد رنگ نورهای متفاوت را دارا بود و برای استفاده در خانه مناسب به نظر می رسید. چون نور آنها شباهت زیادی به نور روز داشت مردم به آن اصطلاحا لامپ نور روز می گفتند. جیوه در تیوب فلوئورسنت آلودگی زیست محیطی ایجاد می کرد که باعث شد دانشمندان باز هم تحقیقات بیشتری برای ساخت لامپ مناسب تر را ادامه دهند. بعد از سال ۱۹۶۰ میلادی لامپ هایی که از تخلیه ی الکتریکی در گازها بهره می بردند مانند لامپ های بخار سدیم و متال هالیدی ظهور کردند.

سال های اخیر نیز ورود منابع نوری ال ای دی صنعت روشنایی و نورپردازی را دگرگون ساخته است. انواع مختلف این منابع بستگی به کاربری مد نظر امروزه در دسترس است.