Konec klasické žárovky

První nebyl Edison

Teď zklamu příznivce českého myslitele a vynálezce Járy Cimrmana. I když by nadpis mohl napovídat, že pravým objevitelem žárovky je český velikán, jehož vynález „járovka“ nevzdělaní Francouzi přejmenovali na „žárovka“, není tomu tak. Je pravda, že první žárovky uvedené v roce 1879 na trh byly z dílny Tomáše Alvy Edisona, ale první pokusy se žárovkou, tedy výrobou světla pomocí žhavého drátu při průchodu elektrického proudu, provedl už v roce 1805 Humphry Davy. Tento velikán nepatří mezi známé osobnosti, což je trochu nespravedlivé. Humphry Davy byl anglicky chemik, který ale experimentoval s elektrickým proudem a položil základ elektrochemii, byl to on, kdo v roce 1801 objevil elektrický oblouk. A ještě dodám, že mezi jeho žáky patřila taková vědecká kapacity jako Michael Faraday.

Dalším trochu pozapomenutým průkopníkem využití elektrického proudu na svícení je Heinrich Goebel. On je totiž pravým vynálezcem žárovky, on také první využil žárovku v praxi, když jí osvětloval svou výlohu hodinářského krámu v New Yorku. Jako rok zrodu žárovky se bere rok 1954, kdy Goebel použil jako svítící tělísko zuhelnatělé bambusové vlákno zatavené ve skleněné baňce. Zajímavostí je, že původní Goeblovy žárovky měly technickou životnost 220 hodin, což byla úctyhodná délka. Hodinář Goebel se nakonec o další využití žárovky nepokusil, na vině byl nejspíš problém s napájením žárovek, přeci jenom si nemohl dovolit postavit elektrárnu a náklady na výrobu baterií byly pro něj příliš vysoké. Navíc neměl ani finance na byrokratickou cestu patentu k jeho uznání. A tak se scéna otevírá pro jednoho z největších géniů historie – pro Tomáše Alvu Edisona.

Přichází Tomáš Alva

První Edisonova žárovka byla rozsvícena v roce 1879, přesně 21.října. Na rozdíl od svého předchůdce Goebela si Edison okamžitě získal svým vynálezem pozornost a nadšené obdivovatele. Cesta pro elektrické světlo byla otevřena dokořán. První žárovky v provedení s bambusovým vláknem a standardní šroubovací paticí E27 svítily asi 600 hodin, ale byly na tu dobu velmi drahé. Nakonec až v soudní síni musel Edison dokazovat, že prvenství v oblasti výroby žárovky patří jemu, jednu dokonce vyrobil přímo před zraky soudce. V dobovém českém tisku můžeme najít noticku o žárovce z roku 1881, která dokazuje, jak byl autor novým „světlem“ unešen:

„Zvláštním na podstavci navlečeným kovovým pláštěm, jejž Edison rheostatem nazval, opatřen. Přístrojem tím můžeme sílu světla řídit, dle přání buď zvyšovati, když obě nebo všecky tři podkovovité zahnuté třtiny bambusové svítí, nebo naopak seslabovat, což zpátečním pohybem rheostatu se děje. Aby žhavá vlákna Edisonovy lampy byla trvanlivá a hned se nespálila, jsou způsobem důmyslným zatavena v balonech co možná vzduchoprázdných. Každá taková svítilna svítí tak mocným světlem jako osm svíček stearinových dohromady.“ (František Hromádko, Světozor, 1881)

Žárovky – vítězný postup i v Čechách

Elektrické světlo pomalu zaujímalo hlavní postavení v osvětlení ve společnosti, ale do cesty se mu postavil nečekaný protivník – plynárenské společnosti. Bylo to logické, tyto firmy osvětlovaly svými plynovými lampami celý civilizovaný svět, a tak se bránily nevítané konkurenci. Druhý „nepřítel“ byl ještě nečekanější, totiž vědecké kruhy. Někteří vědci se stali zapřisáhlými odpůrci elektrického světla. Na konci roku 1880 tvrdil fyzik a učitel pražské techniky Karel Václav Emanuel Zenger, že elektrické světlo dráždí oční nervy a že nikdy nemůže nahradit plynové světlo. Ale ani tyto předsudky nezabránily vítěznému postupu elektrické žárovky světem.

V Čechách měla žárovka jednodušší život, již tak velice vyspělá průmyslová společnost nový vynlez přivítala a už v roce 1880 se rozsvítily první žárovky v cukrovaru v Židlochovicích, o rok později se přidala Daňkova strojírna v Praze, v roce 1882 bylo osvíceno první divadlo (Mahenovo divadlo v Brně, Národní divadlo v Praze se přidalo o rok později). A v roce 1885 už máme první zcela osvětlenou školu - německou techniku v Husově ulici na Starém Městě. Plynový motor s výkonem deseti koní dodával energii pro světlo tří obloukovek a 37 žárovek. Karlínskou reálku v Praze rozsvítil 125 žárovkami František Křižík. Dříve než se žárovky uplatnily v domácnostech, ozářilo umělé slunce veřejné instituce, úřady, firmy, výkladní skříně obchodů a domy zámožných lidí.

Konstrukce

Zpočátku to vůbec nebyla jednoduchá záležitost. Postup obsahoval desítky kroků, které na sebe navazovaly. Byla to náročná ruční kusová práce. V počátcích bylo povážováno za technologicky nejnáročnější zatavení kovových drátků do skleněné zátky. Tou se uzavřelo a zatavilo hrdlo skleněné baňky. Platinové drátky se nejprve zalily olovnatým sklem a teprve potom se zatavily do dna. Bylo nutné utěsnit je sklem s vyšší teplotou tání, aby při svícení žárovky nepovolily vzniklým teplem. Hlavní, nesmírně důležitou částí výroby byla příprava uhlíkového vlákna. Na něm především závisela délka života žárovky. Speciálními stroji byl bambus zbaven kůry a rozdělen na jednotlivá vlákna tloušťky přibližně 1 mm a délky 120 mm. Každé vlákno bylo protaženo kruhovým průvlakem, aby byl sjednocen průřez. Vlákna byla vzápětí ohnuta do výsledného tvaru písmene „U". Po tisíci kusech byla umístěna do forem, kde v bílém žáru zuhelnatěla. Protože šlo o časově velmi náročnou a ne vždy k požadovanému výsledku vedoucí práci, byla zvolena metoda výroby vlákna z tvárné hmoty. Celuloidové, koloidní a želatinové látky se vytvarovaly do tenkých hůlek nebo byly protlačovány přes děrovaná síta. Vlákna byla nařezána v potřebných délkách a mikrometry přeměřena, zda je po jejich obvodu průměr shodný. Potom byla ohnuta do tří běžně používaných tvarů – oblouku, kruhové nebo eliptické smyčky - a vložena do šamotových muflí. Zde byla po několik hodin vypalována.

Jednodušší byla výroba skleněných baněk. První tvar se při montáži podobal hrušce s dutou nohou. Sklář přitavil k hlavě baňky dutou skleněnou tyčinku a spodní část uzavřel připraveným dnem a vzduchotěsně spojil. Teprve nyní byla baňka připravena k vakuování. Mechanické exhaustory urychlovaly práci, ale přestávaly při nízkém tlaku působit, a tak se výroba vrátila k čerpání vzduchu rtuťovými vývěvami. Nejpoužívanější byl systém padající rtuti, která stékala z horní nádržky trubicí nepřetržitým proudem do dolní, odkud odtékala. Rtuť bočním vstupem strhávala vzduch z připojené skleněné baňky. Po dobu čerpání baňky byl vláknem veden elektrický proud, aby byly odsáty i plyny vzniklé sublimací uhlíku. Zředění vzduchu bylo velmi náročné a trvalo dvě až tři hodiny.

Poslední fází výroby žárovky bylo osazení límce (patice). Ten se vložil do formy pro lití, spojil se se zatavenými platinovými drátky a do formy se nalila sádra, která po vytvrzení obě části spojila. Hotový světelný zdroj se zkoušel opticky a přiložením k vysokonapěťovému zdroji. Podle světélkování katodových paprsků se poznalo, zda je uvnitř dostatečné vakuum a zda je vlákno neporušeno.

Energeticky úsporná současnost

Od 1. září 2012 zazvonil klasickým žárovkám v EU umíráček. Brusel si slibuje, že zavedením „úsporných“ typů žárovek domácnosti v Evropě ušetří až 15% elektrické energie a tím se sníží zátěž přírody při výrobě elektřiny.  Klasické žárovky přemění na světlo pouze pět až osm procent dodané energie, ostatní vyzáří na teplo. I tak mnoho lidí cítí nechuť k novým, např. halogenovým žárovkám a i nadále zůstávají u „klasiky“. Pokud se předzásobili, tak u nich mohou zůstat i velmi dlouho. Právě halogenová žárovka by měla být nejvěrnější náhradou za klasický typ a při běžném použití by měla vydržet svítit až dva roky. Na trhu jsou dostupné i jiné druhy žárovek, do popředí se tlačí LED zářivky, které se mohou pochlubit velmi dlouhou životností, avšak jejich masovějšímu rozšíření brání vyšší cena.

Budoucnost pravděpodobně patří vylepšeným typům halogenové žárovky, a pokud dojde k zlevnění LED typů, pak můžeme očekávat i mocný nápor tohoto druhu elektrického svícení. Uvidíme.