বিজলি বাতির বিবর্তন

আলো ছাড়া আমাদের দুনিয়া কল্পনা করা যাক। শুধু নিজ-নিজ চোখ দুটি বন্ধ করে মনে মনে একটু ভাবা যাক। বাস্তবিক অর্থেই সম্পূর্ণ অন্ধকার হয়ে যাবে দৃশ্যপট। সুতরাং, এটা বলাই বাহুল্য যে আমাদের সাধারণ দৈনন্দিন ক্রিয়াকর্ম আলোর উৎস (এরপরে বাতি/ল্যাম্প বলে উল্লেখ করা হবে) ছাড়া কল্পনাই করা যায় না। অত্যাধুনিক কি ধরনের বাতি আমরা আজ ব্যবহার করি? LED (Light Emitting Diode) আলো, CFL আলো, প্রতিপ্রভ আলো (টিউব লাইট), এবং ভাস্বর আলো। এখানে, পুরোনো আমল থেকে এই নতুন যুগের বৈদ্যুতিক আলোর উন্নয়নের সংক্ষিপ্ত আলোচনা করা হবে।

ছোটবেলা থেকেই বৈদ্যুতিক বাতির আবিষ্কারক হিসেবে টমাস আলভা এডিসন (১৮৪৭-১৯৩১) এর নাম জেনে আসলেও তিনি আসলে বৈদ্যুতিক বাতির আবিষ্কার করেননি। এডিসন তার আগেই আবিষ্কৃত বৈদ্যুতিক বাতির উন্নয়ন সাধন করে সেটাকে বাণিজ্যিকভাবে সফল করে তুলেছিলেন। যেসব আবিষ্কার প্রকৃত অর্থেই বিস্ময়কর, সেগুলোর কৃতিত্ব কখনোই একজনকে দেয়া যায় না। বৈদ্যুতিক বাতির ক্ষেত্রেও তাই। কথাটা US Energy Website এর History of Light Bulb¹ পেইজ থেকে নেয়া।

টমাস আলভা এডিসন

এডিসনের আগে, যারা ভাস্বর আলো উদ্ভাবন করেন তাঁদের মধ্যে উল্লেখ্য হলেন আলেসান্দ্রো ভোল্টা, হেনরি উডওয়ার্ড, ম্যাথিউ ইভান্স, হামফ্রি ডেভি, জে বি লিন্ডসে, এম জি ফার্মার, উইলিয়াম ই সয়্যার, জোসেফ সোয়ান এবং হাইনরিশ গবল। প্রাথমিক পর্যায়ের এই বাতির প্রধান অপূর্ণতাগুলি হলো:

  • অত্যন্ত স্বল্প আয়ু
  • উচ্চ উৎপাদন ব্যয়
  • উচ্চ বিদ্যুৎপ্রবাহ টানা এবং
  • একটি বৃহৎ স্কেলে প্রয়োগ করতে অসুবিধা

এই সমস্যাগুলি মোকাবেলা করার জন্য এডিসন কাজ শুরু করেন এবং পরিশেষে একটি উচ্চ রোধ সম্পন্ন এবং কম ভোল্টেজে চালানো যাবে এমন বাতির কথা উপলব্ধি করেন। অনেক পরীক্ষা-নিরীক্ষা ও পরিবর্ধনের পর তিনি কার্বন ফিলামেন্ট সমন্বিত প্রথম বাণিজ্যিকভাবে ব্যবহারিক ভাস্বর আলোর বাতি প্রস্তুত করতে সক্ষম হয়েছিলেন। বৈদ্যুতিক বাতির ইতিহাসের কথা বলতে গেলে উইলিয়াম ই সয়্যার এবং এলবন ম্যানের কথা বলতেই হয়। এই দুজন আমেরিকাতে ভাস্বর বাতি বা Incandescent Lamp এর পেটেন্ট পেয়েছিলেন। এডিসন ওদের পেটেন্ট আইন অমান্য করে বাতি বানিয়েছেন কিনা, সেটা নিয়েও বিতর্ক আছে। এডিসনের U.S. Lighting Company শেষ পর্যন্ত Thomas-Houston Electric Company এর সাথে যুক্ত হয়ে যায়, যারা সয়্যার আর এলবনের পেটেন্ট অনুসরণ করে বাতি বানাচ্ছিলো। এই নতুন কোম্পানিই হচ্ছে বিখ্যাত General Electric. আরেকজন আছে, যার নাম না নিলেই নয়। ইংল্যান্ডের জোসেফ সোয়ান, যিনি ব্রিটেনে আলাদা করে বৈদ্যুতিক বাতির পেটেন্ট পেয়েছিলেন। এডিসনের আরেকটা কোম্পানি English Lighting Company জোশেফ সোয়ানের সাথে যুক্ত হয়ে যায় এবং সেখানে Ediswan কোম্পানি তৈরি করে। [তথ্যসূত্র – 1]

১। ভাস্বর আলোর বাতি

১.১। কার্বন ফিলামেন্ট ধরন

ভাস্বর আলোর বাতি হল একটি বৈদ্যুতিক বাল্ব যেখানে ক্ষণস্থায়ী বিদ্যুৎপ্রবাহ দ্বারা একটি তারের ফিলামেন্টকে উচ্চ তাপমাত্রায় গরম করা হয় যতক্ষণ পর্যন্ত না আলো নির্গত হয়। গরম ফিলামেন্টকে নিষ্ক্রিয় গ্যাস ভরা সাধারণত একটি গ্লাস বাল্ব দিয়ে ঢেকে রেখে জারণ থেকে রক্ষা করা হয়। এটার মধ্যে বিদ্যুত সরবরাহ করা হয় ফিড-মাধ্যম টার্মিনাল বা কাচের মধ্যে প্রোথিত তারের দ্বারা। এগুলি নানান মাপের, আলোর আউটপুট, এবং ভোল্টেজ রেটিং-এর উপর নির্মিত হয়। এছাড়াও এগুলি এসি বা ডিসি উভয়ে ভাল কাজ করে এবং কোন বহিরাগত রেগুলেটিং সরঞ্জাম প্রয়োজন হয় না। ফলস্বরূপ, এগুলি ব্যাপকভাবে গৃহস্থালি এবং বাণিজ্যিক ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।

কিন্তু এই বাতিরও কয়েকটি অপূর্ণতা আছে। এই বাতিগুলি শক্তির ৫% এবং তার থেকেও কম শক্তির আলো উৎপন্ন করে আর তারা অবশিষ্ট শক্তি তাপে পরিনত করে। একটি টিপিক্যাল এরকম বাতির আলোকদায়ক কার্যক্ষমতা ~ ১৫ lmW-1 (লুমেন পার ওয়াট)। এই বাতির জীবনকাল স্বল্প। বাড়িতে ব্যবহার করার লাইট বাল্ব-এর জীবনকাল প্রায় ১০০০ ঘণ্টা।

বৈশিষ্টসূচক কার্বন ফিলামেন্ট ল্যাম্প

১.২। টাংস্টেন ফিলামেন্ট ধরন

এর পরে, ১৯০৪ সালে, স্যান্ডর জাস্ট এবং ফ্রাঞ্জো হ্যানামান টাংস্টেন ধাতু ফিলামেন্ট বাতি উদ্ভাবন করেন যা কার্বন ফিলামেন্ট বাতির তুলনায় উজ্জ্বল আলো বিকশিত করে এবং যা টেকেও বেশী। তারও পরে, আরভিং ল্যাংমুর অনেক পরীক্ষা-নিরীক্ষা করে দেখান যে, বাতি ভ্যাকুয়াম রাখার পরিবর্তে যদি এটা নিষ্ক্রিয় গ্যাস দ্বারা ভর্তি রাখা হয় তাহলে বাতির আলোকদায়ক কার্যক্ষমতা প্রায় দ্বিগুণ হয়ে যায় এবং বাল্বের কালো হয়ে যাওয়াও হ্রাস পায়। এরও পরে, বাতির ঔজ্জ্বল্য বৃদ্ধি করার জন্য সিলিকার প্রলেপ যুক্ত বাল্ব বাজারে আসে। নিষ্ক্রিয় গ্যাস আর্গন এবং ক্রিপটন বাল্ব পূরণ করতে ব্যবহৃত হতো। এক্ষেত্রে টাংস্টেন ফিলামেন্টকে প্রায় ২৭০০°C তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয়। এই অতি উত্তপ্ত তার থেকে বের হয়ে আসে কৃষ্ণবস্তু বিকিরণ। এখান থেকেই এক উষ্ণ ও শান্তিময় আলো ছড়িয়ে পড়ে যা প্রাকৃতিক আলোর মতই অনুভূতি দেয়।

টাংস্টেন ফিলামেন্ট ল্যাম্প

২। প্রতিপ্রভ বাতি

একটি প্রতিপ্রভ বাতি সাধারণভাবে টিউব লাইট নামে পরিচিত। এটা একটি নিম্নচাপে রাখা পারদ-বাষ্প সমন্বিত গ্যাস-ডিসচার্জ বাতি যেখানে প্রতিপ্রভা ব্যবহার করে দৃশ্যমান আলো উৎপাদন করা হয়। তড়িৎ প্রবাহ গ্যাসের মধ্যে চালনা করলে পারদ-বাষ্প উদ্দীপ্ত হয়ে ক্ষুদ্র-তরঙ্গ দৈর্ঘ্য বিশিষ্ট UV রশ্মির উৎপাদন করে যা তারপর ফসফর প্রলেপ বিশিষ্ট টিউবকে উজ্জল করে। ভাস্বর আলোর থেকে বেশী দক্ষতার সঙ্গে বৈদ্যুতিক শক্তি পরিবর্তিত করতে পারে এই বাতি। এর আলোকদায়ক কার্যক্ষমতা ~ ১০০ lmW-1 এবং আরো বেশী হতে পারে, যা কিনা আগেকার আলোক বাতিগুলোর চেয়ে কয়েক গুণ বড়। ভাস্বর আলোর থেকে এই বাতিগুলো বেশী ব্যয়বহুল, কারণ তড়িৎ প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ করার জন্য বাড়তি একটি ব্যালাস্ট প্রয়োজন; ফলে, প্রাথমিক খরচ সাধারণত উচ্চ হলেও, কম শক্তি খরচ হওয়ার জন্য আখেরে আমরা লাভবান-ই হই। প্রতিপ্রভ আলোর জীবনকাল বেশ খানিকটা কমে যায় ঘন-ঘন সুইচ অন এবং অফ-এর জন্য। কম্প্যাক্ট ফ্লুরোসেন্ট আলো এখন ভাস্বর আলো-র মতো একই জনপ্রিয় ছোট মাপে পাওয়া যায় এবং বাড়িতে এদের একটি শক্তি-বচত বিকল্প হিসেবে ব্যবহার করা হয়।

প্রতিপ্রভ বাতি (টিউব লাইট)

৩। কম্প্যাক্ট ফ্লুরোসেন্ট ল্যাম্প (CFL)

কম্প্যাক্ট ফ্লুরোসেন্ট আলো ডিজাইন করা হয়েছে ভাস্বর আলো প্রতিস্থাপন করার জন্য। এই আলোতে একটি বাঁকা বা ভাঁজ করা টিউব ব্যবহার করা হয় যা একটি ভাস্বর বাল্ব এর তুল্য স্থান দখল করে, এবং কম্প্যাক্ট ইলেকট্রনিক ব্যালাস্টটি এমন মাপসই হয়, যা টিউব-টির পাদদেশ-এ লাগানোর ব্যবস্থা থাকে।

অন্যান্য প্রতিপ্রভ আলোর মতই এর অপারেশন-এর মূলনীতি একই। পারদ পরমাণুর সঙ্গে আবদ্ধ ইলেকট্রন উত্তেজিত অবস্থা থেকে কম শক্তি স্তরে ফিরে আসার সময় তারা UV রশ্মি উৎপন্ন করে, যারা বাল্বের প্রতিপ্রভ প্রলেপে আপতিত হয়ে দৃশ্যমান আলোতে রূপান্তরিত হয়। এক্ষেত্রে, বর্ণালীর ক্ষমতা বণ্টন-এর দিক থেকে সিএফএল আলো ভাস্বর আলোর চেয়ে আলাদা হয়। উন্নত ধরনের ফসফর ফর্মুলেশন-এর জন্য সিএফএল দ্বারা নির্গত আলোর রঙের বৈচিত্রে উন্নতি সাধিত হয়েছে।

একই পরিমাণ দৃশ্যমান আলো প্রদানের ক্ষেত্রে ভাস্বর আলোর তুলনায়, CFL ১/৫ থেকে ১/৩ অংশ বৈদ্যুতিক শক্তি ব্যবহার করে এবং জীবনকাল হয় আট থেকে পনের গুণ বেশী। এতে ল্যাম্প-এর কেনার খরচ পাঁচগুণ হতে পারে কিন্তু ল্যাম্প-এর জীবনকাল ধরে বিদ্যুৎ খরচ তুলনামূলক ভাবে কম হয়। একমাত্র খামতি হল এর জীবনকাল শেষ হওয়ার পরে তাদের নিষ্পত্তিকালীন জটিলতা, কারন এতে থাকে বিষাক্ত পারদবাষ্প। এখন, উচ্চমানের গৃহস্থালির আলোর জন্য, সাদা LED আলো CFL আলোর সাথে টক্কর দিতে সামিল হয়েছে।

কম্প্যাক্ট ফ্লুরোসেন্ট ল্যাম্প (CFL)

৪। লাইট এমিটিং ডায়োড (LED) ল্যাম্প

একটি LED বাতির মধ্যে ব্যবহারের জন্য অনেক লাইট এমিটিং ডায়োড একত্রিত অবস্থায় থাকে। একটি LED থেকে প্রাপ্ত আলো এবং দ্যুতি কম্প্যাক্ট ফ্লুরোসেন্ট আলো এবং ভাস্বর আলোর চেয়ে কম হয়; ফলে অধিকাংশ প্রয়োজনে, একাধিক LED একটি বাতি তৈরিতে ব্যবহার করা হয়। সামান্যতম সময় নষ্ট না করে LED ল্যাম্প পূর্ণ উজ্জ্বলতা সহ জ্বলতে শুরু করে। LED আলোর জীবনকাল ও বৈদ্যুতিক দক্ষতা ভাস্বর আলোর তুলনায় বেশী ভালো, এবং বেশীরভাগ প্রতিপ্রভ আলোর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে ভালো; কিছু LED চিপ ১০০ lmW-1 এরও বেশি আলো নির্গত করতে পারবে। এখানেও, LED এর প্রাথমিক খরচ সাধারণত বেশী। LED চিপ কার্যকারী করার জন্য নিয়ন্ত্রিত ডিসি বৈদ্যুতিক শক্তি প্রয়োজন। যার জন্য একটি যথাযথ একমুখীকারক সার্কিট প্রয়োজন যা এসি সরবরাহ ভোল্টেজ থেকে নিয়ন্ত্রিত নিম্ন ডিসি ভোল্টেজ উৎপন্ন করবে।

LED রঞ্জকের এবং প্যাকেজিং সামগ্রীর সময়ের সঙ্গে সঙ্গে অবনতি, আলোর আউটপুটকে বেশ কমিয়ে দেয়। যেহেতু LED উচ্চ তাপমাত্রা দ্বারা প্রভাবিত হয়, তাই এতে সাধারণত তাপ কুন্ড এবং কুলিং পাখনা অন্তর্ভুক্ত থাকে। এটিই শুধুমাত্র এর অপূর্ণতা। বেশীরভাগ LED সব দিকে সমানভাবে আলো নির্গত করতে পারে না, তাই এই আলোর নকশায় বিশেষ পরিবর্তন করতে হয়। অবশ্য, বর্তমানে সব দিকে সমানভাবে আলো নির্গমনকারী LED বাতি বাজারে চলে এসেছে।

লাইট এমিটিং ডায়োড (LED) ল্যাম্প

নিম্নলিখিত ছকে, বিভিন্ন ধরণের আলোর জন্য ভিন্ন ভিন্ন পরামিতি (parameter) দেখানো হয়েছে যা থেকে সকলে সহজে বুঝতে পারবে যে LED আলো গৃহস্থালির জন্য এবং অন্য সব সাধারণ উদ্দেশ্যে ব্যবহার করতে হবে এবং সেটাই সমীচীন।

বিভিন্ন ধরণের আলোর জন্য বিভিন্ন পরিমেয় রাশি


পরিশেষে বলা যায়, বৈজ্ঞানিক গবেষণা ও প্রযুক্তির অগ্রগতির সঙ্গে সঙ্গে, ভাস্বর আলো ধীরে ধীরে নানা ধরনের প্রয়োগের ক্ষেত্রে ফ্লুরোসেন্ট আলো, কম্প্যাক্ট ফ্লুরোসেন্ট বাতি ও লাইট এমিটিং ডায়োড আলো দ্বারা প্রতিস্থাপিত হচ্ছে। যেহেতু প্রতিপ্রভ আলো এবং সিএফএল আলোতে বিষাক্ত পারদ-বাষ্প থাকে, অনেক প্রতিপ্রভ আলোকে তাই বিপজ্জনক বর্জ্য হিসেবে আখ্যায়িত করা হচ্ছে। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের পরিবেশ সুরক্ষা সংস্থা প্রতিপ্রভ আলোর রিসাইক্লিং বা নিরাপদ নিষ্পত্তির জন্য সাধারণ বর্জ্য থেকে পৃথকীকৃত বিশেষ বর্জ্য হিসেবে নেওয়ার পরামর্শ দিয়েছে। ইউরোপীয় ইউনিয়ন, চীন, কানাডা ও মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এগুলিকে নিষিদ্ধ করার কথা ভাবছে; সেখানে কলম্বিয়া, মেক্সিকো, কিউবা, আর্জেন্টিনা, ব্রাজিল বা অস্ট্রেলিয়া ইতিমধ্যে তাদের নিষিদ্ধ করেছে। কিন্তু, আমরা আশ্চর্যজনকভাবে পূর্ণ শক্তিতে এগুলির ব্যবহার করে চলেছি। তবে আমরা এটা আশা করি যে, অদূর ভবিষ্যতে আমরা এমন আলোর উৎসই ব্যবহার করব যা পরিবেশেবান্ধব।যে ফিলামেন্ট বাল্ব দিয়ে শুরু হয়েছিল যাত্রা, তা আবারও ফিরিয়ে আনতে চাইছেন গবেষকরা। ম্যাসাচুসেটস ইন্সটিটিউট অফ টেকনোলজি (MIT)-এর গবেষকরা চাইছেন ফিলামেন্ট নির্ভর বাল্বকে আরও বেশী বিদ্যুৎ সাশ্রয়ী করে তুলতে। এর জন্য প্রয়োজন ফিলামেন্টকে বিশেষ ভাবে নির্মিত স্বচ্ছ কাঁচের কাঠামো দিয়ে ঢেকে দেওয়া। এর ফলে বাড়তি শক্তি ফেরত পাওয়া যাবে যার বেশির ভাগটাই তাপ উৎপাদনে খরচ হয়ে যেত। গবেষকরা এক্ষেত্রে “রিসাইক্লিং লাইট” প্রযুক্তি ব্যবহারের কথা ভাবছেন। এ পদ্ধতিতে উৎপাদিত শক্তি বাতাসে ছড়িয়ে যাবে এবং ফের তা ফেরত আসবে ফিলামেন্টে। এতে আবারও আলো উৎপাদিত হবে। অন্যতম গবেষক অধ্যাপক মারিন সালজাসিক এর মতে, পুরনো বাল্বে যে শক্তির অপচয় ঘটত নতুন পদ্ধতিতে তাকেই ফের কাজে লাগানো হবে। আগেই বলা হয়েছে, এসব বাল্বে আলো উৎপাদনে মাত্র ৫% শক্তি কাজে আসে, বাকি ৯৫%-এরই অপচয় ঘটে। নতুন প্রযুক্তির ব্যবহারে এই পুরনো ফিলামেন্ট বাল্বেই ৪০% শক্তি কাজে লাগবে। এর থেকে নির্গত আলো আধুনিকগুলোর চেয়ে অনেক বেশী প্রাকৃতিক বলে মনে হবে। প্রধান গবেষক আইভান সেলানভিক জানান পরীক্ষারত বাল্বটিকে এই নতুন প্রযুক্তির মাধ্যমেই আদর্শমানের আলোর প্রায় কাছাকাছি আলো পাওয়া গেছে। এক্ষেত্রে নির্ধারক সূচকটি হল “কালার রেন্ডারিন ইনডেক্স (CRI)”। CRI রেটিং পুরনো ফিলামেন্ট বাল্বের ছিল ১০০। মানে হল দিনের বেলা প্রাকৃতিক আলোয় যেমনটা দেখা যায়, এ লাইটেও তেমনটাই দেখা যেত। অন্যদিকে, আধুনিক LED লাইটের রেটিং হল ৪০। আধুনিক বাল্বগুলোর নীলচে আলো বেশ ক্ষতিকর। এই আলো প্রযুক্তি যন্ত্রের পর্দা থেকে বের হয়। এটি মস্তিস্ককে করে তোলে উত্তেজিত ও ব্যাঘাত ঘটায় ঘুমের। তাই আগের আলো যদি উন্নততর রূপে ফিরে আসে তাহলে তার চেয়ে ভাল আর কিছু হতে পারে না।

তথ্যসূত্র

1. The History of the Light Bulb.

Comments

সুমন পাল

লেখক হরেন্দ্র কুশারী বিদ্যাপীঠে সহকারী শিক্ষক এবং ঋষি বঙ্কিম চন্দ্র সান্ধ্য মহাবিদ্যালয়ের পদার্থবিদ্যা বিভাগে অতিথি অধ্যাপক রূপে কর্মরত। লেখাপড়া কলকাতার বিদ্যাসাগর কলেজ থেকে পদার্থবিদ্যায় সাম্মানিক স্নাতক ও কলিকাতা বিশ্ববিদ্যালয় (University College of Science) থেকে পদার্থবিদ্যায় স্নাতকোত্তর। পরে যাদবপুর বিশ্ববিদ্যালয় থেকে B.Ed. এবং Ph.D.। গবেষণার ক্ষেত্র – আয়নমণ্ডলের প্লাজমা ও তাপীয় ঘটনাবলী, আবহবিদ্যুৎ ও চুম্যান অনুনাদ, রেডিও তরঙ্গ, ভূকম্পন। বর্তমানে, কলিকাতা বিশ্ববিদ্যালয়ের Centre of Advanced Study in Radio Physics and Electronics-এ আংশিক সময়ের গবেষক।

আপনার আরো পছন্দ হতে পারে...

মন্তব্য বা প্রতিক্রিয়া জানান

সবার আগে মন্তব্য করুন!

জানান আমাকে যখন আসবে -
avatar
wpDiscuz