Kao i svaki veliki pronalazak veštačko osvetljenje se ne može pripisati genijalnosti i umeću jednog naučnika, ono je produkt niza poboljšanja ideja različitih pronalazača, koja su dovela do proizvoda koje danas koristimo u našim domovima, na poslu i drugim mestima u kojima boravimo. Veštačko električno osvetljenje u potpunosti je transformisalo ljudski život. Pre više od 150 godina pronalazači su počeli da rade na ideji koja će imati dramatičan uticaj na način na koji koristimo energiju danas i koja će promeniti naš svakodnevni život. Kreacijom električne sijalice sa žarnom niti omogućeno je normalno obavljanje aktivnosti tokom noćnih sati, promenjen je dnevni raspored i povećano je slobodno vremene koje je bilo moguće iskoristiti na različite načine. Ovaj izmum bio je prekretnica ekonomskom razvoju, te samim tim i prosperitetu čitavog modernog društva.
Prema vrsti procesa kojim se vrši transformacija električne energije u svetlost, izvore svetlosti možemo podeliti u tri osnovne grupe:
1. Izvori sa užarenom niti
2. Izvori sa električnim pražnjenjem
3. LED izvori svetlosti
ELEKTRIČNA SIJALICA SA UŽARENOM NITI – Prvi korak u svetlosnoj revoluciji
Emisija svetlosti kod ove vrste izvora prouzrokovana je zapravo toplotom. Električna struja prolazi kroz tanku (prvobitno ugljenu a danas volframovu) nit, zagreva je do usijanja i ona počinje da emituje svetlost. Stakleni balon u kojem se nit nalazi sprečava je da dođe u dodir sa kiseonikom iz okolnog vazduha što bi dovelo do njenog brzog uništavanja. Sveća, kao i sunčeva svetlost takođe emituju svetlost na osnovu toplote. Velika prednost ove vrste osvetljenja je da su kvalitet i boja svetla konstatni bez obzira na proizvođača. Reprodukcija boja pod ovim svetlom uzima se kao reper za sve ostale izvore svetla (indeks 100) i najsličnija je onoj pod sunčevim svetlom. Najveća mana ovog izvora osvetljenja je energetska neefikasnost jer gotovo 90 % energije na toplotu.
Često se kaže da je Tomas Edioson izumeo električnu sijalicu sa žarnom niti, ali pre Edisona navode se brojni pronalazači koji su svojim idejama i otkrićima doveli do stvaranja same sijalice. Naime, ono što je Edioson uradio bilo je da je unapredio već postojeći proizvod. Izumitelji pre Edisona zaboravljeni su iz prostog razloga , jer nisu svoj izum dalje plasirali za široku upotrebu. Ovaj naučnik nije prestao sa poboljšanjima kako bi sijalica bila što praktičnija. On je modelirao svoju tehnologiju na postojećem sistemu osvetljenja na gas i pokazao da se električna energija može distribuirati iz centralno lociranog generatora kroz niz provodnika .Istovremeno, usresredio se na poboljšanje proizvdnje električne energije, razvijajući prvu komercijalnu elektroenergetsku komapniju pod nazivom Pearl Street Station.
Sledeća velika promena u razvoju sijalice sa užarenom niti dogodila se pronalaskom volframove niti 1904. godine. Ove nove sijalice sa volframovom niti trajale su duže i emitovale su jače svetlo u poređenju sa sijalicama gde se koristila ugljena nit. Nakon toga, Irving Langmur je svatio da je stavljanje inertnog gasa, poput azota, udvostručilo njenu efikasnost. Naučnici su nastavili sa poboljšanjima tokom narednih 40 godina koja su smanjila troškove i povećala efikasnost ove sijalice.
Bez obzira na velike napore na ovom polju, do pedesetih godina prošlog veka je dostignut maksimum od 10 % energije koju sijalica efikasno troši na osvetljenje, stoga je fokus preusmeren na druge vrste osvetljenja.
IZVORI SA ELEKTRIČNIM PRAŽNJENJEM – Privremeno rešenje za električne nestašice
Ovo su izvori svetla kod kojih svetlost nastaje usled električnog pražnjenja u gasu, metalnoj pari ili njihovoj smeši. Prema veličini unutrašnjeg pritiska dele se na izvore niskog i visokog pritiska. Najpoznatiji predstavnik izvora osvetljenja sa električnim pražnjenjem je fluorescentno osvetljenje.
Krajem 19. veka Tomas Edison i Nikola Tesla eksperimentisali su sa fluorescentnim lampama, ali ih nisu komercijalno proizvodili. Zapravo je Piter Kuper Hevit stvorio plavo-zeleno svetlo propuštajući električnu struju kroz živinu. Iako su njegove sijalice bile efikasnije od onih sa žarnom niti nisu imale odgovarajuću primenu zbog boje svetlosti.
Krajem 1930-ih, evropski istraživači su radili eksperimente sa neonskim cevima obloženim fosforom (materijalom koji apsorbuje ultraljubičastu svetlost i pretvara je u korisnu belu svetlost). Ovo otkriće pokrenulo je niz istraživačkih programa koji su krajem 30ih godina prošlog veka doprineli predstavljanju ovog proizvoda na sajmu u Njujorku.
Prednost ove vrste osvetljenja je njena dugotrajnost i energetska efikasnost koja je bila gotovo tri puta veća nego kod električne sijalice sa užarenom niti. Glavna mana ovakve vrste osvetljenja je u tome što koristi živu, element koji može biti opasan po ljudsko zdravlje ukoliko dođe do oštećenja sijalice kao i činjenica da je svetlost sklona treperenju.
LED – Budućnost veštačkog osvetljenja
LED predstavlja posebnu vrstu poluprovodničke diode koja emituje svetlost kada kroz nju teče struja. Svetlost koju emituje može biti u vidljivom delu spektra, kao i u zoni infracrvenog i ultraljubičastog zračenja. Proizvodnja LED izvora svetla spada u najbrže razvijajuću tehnologiju u industriji osvetljenja. Oni traju duže i nude bolji kvalitet svetlosti u poređenju sa ostalim vrstama izvora. Proizvodnja LED izvora svetla je složen proces, pa samim tim i proizvod može da se razlikuje u pogledu kvaliteta, za razliku od proizvodnje električne sijalice koja bez obzora na brend uglavnom stvara proizvod jednakog kvaliteta.
Koliko su izvori svetla energetski efikasni prikazuje se kao mera emitovane svetlosti (koja se izražava u lumenima) podeljena snagom koju troši ( izraženo u vatima). Izvor koji bi bio 100% efikasan u pretvaranju energije u svetlost imao bi efikasnost od 683 lm/W. Električna sijalica ima ima efikasnost od 15 Im/W, fluorescentna 73 Im/W, a LED i do 200 Im/W.
Kako nivo ekološke odgovornosti raste i ljudi uviđaju potrebe za štednjom električne energije, LED osvetljenje dobija posebno na značaju. Smatra se da ukoliko bi se sve svetiljke u USA zamenile LED osvetljenjem, potrošnja električne energije bi bila smanjena za 30-40%.
OSVETLJENJE KAO PODSTICAJ EKOLOŠKIM VREDNOSTIMA
Električne sijalice sa užarenom niti su i dalje u velikoj meri zastupljene u domovima ljudi zbog svoje cenovne pristupačnosti, dok potreba za njihovom zamenom efikasnijim vidom osvetljenja sve više raste. Osvetljenje predstavlja jasnu priliku za štednju energije i usporenje klimatskih promena, jer ono čini oko 20% globalne potrošnje energije. Očekuje se da će revolucija koju je izazvalo LED osvetljenje dovesti do fundamentalnih izmena duž čitavog lanca vrednosti u industriji osvetljenja. LED omogućava potpuno nove mogućnosti poput fleksibilnosti dizajna, dinamičke promene temprerature boje, kompatibilnosti sa HCL konceptom i smart sisteme osvetljenja. U razvoju veštačkog osvetljenja, tehnološki napori imaju za cilj stvaranje svetlosti koja će pružati maksimalni kvalitet dok u isto vreme neće biti suprotstavljeni ekološkim ciljevima.
