Antica lampada a incandescenza a filamento di carbone, seconda parte.
Nell’inventario del 1912 al n° 85 di pag. 7 si legge: “Lampade ad incandescenza”.
Il Montani oggi possiede ancora moltissime antiche lampade a filamento che erano usate nei primi decenni del Novecento nel Laboratorio di Elettrotecnica sia singole, sia in gruppi collegate o in parallelo o in serie o in serie-parallelo. Inoltre fanno parte della collezioni gruppi di lampade appena di più recente fabbricazione.
La storia dell’invenzione della lampada a filamento è molto lunga e, al solito, con discusse questioni di priorità. Per quest’ultimo aspetto basti qui menzionare che nel 1897 A. Wilke e S. Pagliani sostenevano che Edison nel 1879 abbandonò i suoi tentativi con dei fili metallici quando seppe che due elettrotecnici americani, W. E. Sawyer e A. Man, avevano trovato un metodo semplice per preparare fili sottili di carbone.
Secondo uno studio di R. Friedel e P. Israel furono almeno 22 gli inventori che rivendicarono le priorità rispetto ad Edison, il quale era abile nell’acquistarne i brevetti o entrare in società con alcuni di essi.
Ma procediamo con un certo ordine riferendoci principalmente alla storia delle lampade a filamento di carbone senza la pretesa di essere esaustivi, tante sono le notizie in merito.
H. Davy (1802) per primo dimostrò che è possibile produrre luce con il passaggio di corrente in un filo conduttore (filamento di platino) ma esso brucia rapidamente in aria e all’epoca non era ancora possibile racchiuderlo in un involucro trasparente con aria rarefatta perché le pompe non producevano un vuoto sufficiente.
Solo dopo il 1865 H. Sprengel realizzò una pompa adatta che fu usata anche da Crookes per costruire i suoi famosi tubi.
Nel 1834 J. B. Lindsay presentò il suo sistema di illuminazione che utilizzava una lampada ad incandescenza.
Nel 1840, W. de la Rue chiuse un filo di platino in un tubo vuoto e lo fece percorrere da corrente elettrica.
Nel 1841, F. de Moleyns ottenne il primo brevetto per una lampada a filamento di platino.
Nel 1845, J. W. Starr ebbe un brevetto per la sua lampada a filamento di carbone.
Nel 1893 H. Göbel affermò (portandone le prove) di aver già progettato nel 1854 una lampada con un sottile filamento di bambù carbonizzato ad alta resistenza in alto vuoto.
Nel 1875 una lampada elettrica venne brevettata da H. Woodward.
Ma ora parliamo di due italiani: Cruto e Malignani. Alessandro Cruto nacque a Piossasco (TO) nel 1847 e morì a Torino nel 1908. Non seguì studi regolari, anche se studiò chimica a Torino, ma fu mosso piuttosto da una forte curiosità.
Spirito geniale di ricercatore, malgrado i modesti mezzi e la non grande cultura, si dedicò alla ricerca scientifica indirizzandosi a risolvere il problema della cristallizzazione del carbonio.
Nel settembre 1881 aveva realizzato una versione di successo di questi primi filamenti sintetici. La sua prima lampada aveva un filamento di 12 × 3 × 0,52 millimetri e diede una luce brillante, ma di bassa efficienza.
Il filamento Cruto veniva preparato per deposizione di grafite su un sottile filo di platino di 1/100 di mm in atmosfera di idrocarburi; volatilizzato il platino ad alta temperatura, rimaneva il filamento di grafite purissima.
Il filamento prodotto nel 1883 è di carbonio, ed è un sottilissimo tubicino interamente sintetico con caratteristiche controllate e variabili a piacere.
Cruto, come molti altri, si accorse ben presto che il prototipo di una lampada elettrica non è semplice da realizzarsi. Occorrono un buon soffiatore di vetro, una tecnica complessa per i reofori su cui saldare il filamento, la scelta del materiale dei reofori, una buona pompa per il vuoto ecc..
Con pochi mezzi riuscì ad impiantare ad Alpignano nel febbraio del 1882 una fabbrica di lampadine, la A. Cruto & Company, sviluppando tutti i metodi di produzione.
Cruto, a causa di problemi di gestione lasciò dapprima la direzione nel 1889, poi l’azienda nel 1893.
L’industria di Alpignano venne poi assorbita dalla Philips.
Il 16 maggio 1883 Piossasco fu la prima città d’Italia illuminata da lampade ad incandescenza.
Nello stesso anno la lampadina Cruto è stata esposta alla mostra di Monaco di Baviera.
Le sue lampadine furono vendute in Francia con il nome Systeme Cruto.
Un altro italiano del tutto trascurato dai numerosi storici della lampada a incandescenza è stato l’udinese Arturo Malignani (1865 – 1939); a lui si deve il decisivo contributo nella eliminazione dei gas residui all’interno del bulbo, secondo alcuni autori usando piccole quantità di eteri o altri idrocarburi, secondo altri usò il fosforo.
In ogni caso ottenne un vuoto molto migliore di quello realizzato da tutti gli altri, permettendo una maggiore durata del filamento.
Il 1 gennaio del 1889 Udine venne illuminata da 430 lampade a incandescenza del tipo Malignani.
L’invenzione venne brevettata nel 1894; la Edison italiana acquisì il brevetto da Malignani e fece da intermediaria con la Edison statunitense per la cessione del brevetto.
Inoltre è bene dire che nel 1888 Malignani realizzò una pompa che otteneva migliori risultati di quelle usate dagli altri costruttori.
Il suo problema (come del resto accadde a Cruto) era la convinzione che i tedeschi e gli americani fossero più avanti nei risultati.
Malignani ottenne questi risultati dopo estenuanti ricerche e superando non poche difficoltà ma alla fine le sue lampadine costavano molto meno di quelle di Edison perché venivano vuotate in serie, avevano anche una durata di 800 ore e davano una luce più bianca.
Il processo Malignani è citato comunque sia da Parazzoli (pag. 52 dell’op. cit. in bibliografia) sia da Grassi (pag. 419 dell’op. cit. in bibliografia).
In seguito il suo processo fu raffinato e perfezionato per fare il vuoto nei tubi elettronici: esso consiste nel racchiudere particolari sostanze dette getter (bario, manganese metallico, magnesio, sodio, calcio, stronzio, alluminio, cesio, fosforo e alcune leghe) in una capsula metallica inserita nel bulbo della valvola termoionica e, dopo la vuotatura con pompe molecolari e la chiusura del bulbo, questa capsula viene scaldata a circa 700 °C per mezzo di correnti a radiofrequenza indotte dall’esterno e rilascia le sostanze getter che si combinano con i gas residui facendoli depositare sul bulbo.
Ancor oggi, nella costruzione di tubi elettronici per apparecchi di alta fedeltà molto costosi, si ricorre ad un tale processo.
Una figura importante fu J. Swan (1828 – 1914). Fin dal 1850 Swan aveva realizzato filamenti di carta carbonizzata in un bulbo di vetro svuotato. Ma fino a che non usò una buona pompa con l’aiuto di C. Stearn, i suoi tentativi furono scarsi. Il suo brevetto risale al 1880 e riguarda un metodo per trattare il filo di cotone.
In Gran Bretagna nacque la Edison Swan United Electric, poiché Swan vinse una causa contro Edison che fu costretto alla collaborazione.
In seguito Swan vendette i suoi diritti di brevetto alla Brush Electric Company nel 1882. Nel 1885 l’ufficio brevetti degli USA sentenziò che i brevetti di Edison erano basati su scoperte di W. Sawyer. Il contenzioso durò a lungo fino a che Edison ebbe un riconoscimento che il suo metodo di produzione del filamento era innovativo.
Come si è detto all’inizio, Edison fu abile sia come inventore sia come uomo di affari. Ebbe ad esempio ragione nel propendere per la messa in parallelo delle lampade, (cosa per altro già caldeggiata da Sawyer e Man ai quali venne riconosciuta la priorità nel 1877, come ricorda Parazzoli a pag. 50 del libro citato in bibliografia), ma non ebbe altrettanto successo nel volere una distribuzione industriale in corrente continua.
Comunque, dopo aver testato le più svariate sostanze, Edison si accorse che il materiale più efficace era il platino, scelta già fatta da diversi altri ricercatori. Si trattava però di un materiale costoso che forniva una efficienza limitata. Inoltre i filamenti metallici a bassa resistenza richiedevano alte correnti per ottenere una buona illuminazione.
Edison capì, forse meglio di altri, che doveva ricorrere ad un materiale ad alta resistività il quale, con una piccola corrente, poteva ottenere un discreto effetto termico. Per fare ciò essiccava il materiale, lo saldava con i reofori di metallo, poi lo rinchiudeva in un bulbo in cui faceva il vuoto.
Si narra che il suo assistente provò 1600 tipi di materiali tra i più disparati; perfino i peli di barba rossa di uno scozzese!
Infine, Edison decise di provare con un filo in cotone carbonizzato ricavato dalle macchine da cucire.
La sera di domenica 19 ottobre 1879, Edison e i suoi assistenti diedero energia al filamento di cotone e attesero. Più di 40 ore dopo, il filamento era ancora attivo e Edison capì di aver finalmente risolto il suo problema.
Ma anche questa soluzione era già stata adottata da Swan: il suo brevetto risale al 1880 e riguarda un metodo per trattare il filo di cotone: trecce lunghe circa 10 cm a forma di U carbonizzate.
Edison nel 1880 usò filamenti fatti con cartoncino di Bristol, canna di bambù e carta (carta carbonizzata che Swan aveva usato nel 1850). Materiali già provati da altri ben prima di lui.
La lampada a incandescenza ormai era una realtà e, nella versione col filamento di tungsteno, sarebbe diventata la più diffusa fonte di luce artificiale fino ai nostri giorni. Nella terza parte ci soffermeremo sui metodi di produzione fino al 1897.
Bibliografia.
R. Ferrini, I recenti progressi delle applicazioni dell’Elettricità, U. Hoepli Milano, 1884.
A. Wilke e S. Pagliani, L’elettricità sua produzione e sue applicazioni, Vol. II, U.T.E.T. Torino 1897, da cui sono tratte le figure 525 e 526.
L. Graetz, L’Elettricità e le sue applicazioni. F. Vallardi, Milano 1907, da cui sono tratte le figure 526 e 527.
L. Graetz, Die Elektrizität und ihre Anwendungen. Stuttgart. Verlag Von J. Engelhorn 1906. Rinvenibile all’indirizzo:
https://archive.org/details/dieelektrizittu00graegoog/page/n29/mode/2up ;
da cui è tratta la figura 103 nella quale vi sono alcuni tipi di lampade dell’epoca.
G. Grassi, Corso di Elettrotecnica, Vol. II, S.T.E.N. Torino 1910.
A. Parazzoli, Lezioni Elementari di Elettricità Industriale, Vol. II, Casa Editrice L`Elettricista, Roma 1913.
AA. VV., P. P. C. Progetto Fisica, Vol. B, Zanichelli, Bologna 1986.
Altre notizie su A. Cruto si trovano facilmente in rete; per chi volesse approfondire l’argomento si consiglia:
G. Fabbricatore, La lampadina elettrica: una storia anche italiana, http://ebookbrowse.com/giulio-fabricatore-la-lampadina-elettrica-una-storia-anche-italiana-pdf-d351386104 .
Notizie su A. Malignani si trovano in rete e in particolare su: Scheda Storica Udine “Città della luce” all’indirizzo http://www5.indire.it:8080/set/luce3/doc/mod1/mod1_fse/udine_luce/scheda%20storica.htm .
Un vasto, quanto ancora parziale, approfondimento dei temi toccati si trovava nel sito: http://home.frognet.net/~ejcov/index40.html e il sito http://home.frognet.net/~ejcov/100plus.html . Che nel 2022 purtroppo non esiste più!
Per consultare le altre due schede scrivere: “filamento” su Cerca.
Foto di Claudio Profumieri, elaborazioni, ricerche e testo di Fabio Panfili.
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Luxmetro S.E.B. Mod. ML/02, matr. N° A24000.
