История электрической лампочки: История появления электрической лампочки | Партком

История появления электрической лампочки | Партком

Электрический свет для современного человека воспринимается обыденным явлением. Трудно представить, что лампа накаливания появилась сравнительно недавно — менее 150 лет назад. Доступным прибор стал значительно позже. История создания электрической лампочки полна интересных фактов и заслуживает внимательного изучения.

Предпосылки создания лампочки

Патент на создание лампы накаливания принадлежит американскому предпринимателю Томасу Эдисону. Исторические факты указывают на прототип современной лампочки, созданный русским учёным Александром Лодыгиным.

Все значимые для электрификации открытия происходили в конце XIX века. Чем же пользовалось человечество до этого изобретения?

■ Первым источником света для закрытых помещений являлись напольные костры. На их смену пришли закрытые решетчатые кувшины с тлеющими углями внутри. Первобытные изобретения были крайне опасными: пожары и высокая задымленность были причинами увечий и смертей. Поэтому наши предки озаботились созданием подконтрольного освещения.

■ Древний Египет — родина первой масляной лампы или лампы Дендеры. Прибор использовался во многих храмах и представлял собой высокую колонну из песчаника, наполненную внутри раствором, который поджигали.

■ Жители Древнего Рима в качестве светильников использовали расписные вазы разных форм и размеров. В них также заливали масло. Способ был распространенным, но довольно дорогим из-за стоимости масел.

■ Конструкцию масляной лампы довели до совершенства в XVII — XIX веках: сначала была создана система непрерывной подпитки фитиля маслом, затем — особая форма емкости из стекла, безопасная и хорошо распространяющая свет.

■ Повсеместно использовались лампады — миниатюрные масляные лампы с открытым огнем.

■ Бедные семьи освещали свои дома лучинами — тлеющими длинными щепками от больших бревен.

■ В Средневековье стали пользоваться прототипом современных свечей — натопленной массой из жира или воска, в которую помещались волосы или нити в качестве фитилей.

■ Традиционные цилиндрические свечи появились не ранее XV века. Их изготавливали из воска, парафина или обычного сала. Они были менее затратными и более безопасными в использовании, но для освещения даже небольшого помещения их требовалось огромное количество.

■ В XVIII — XIX веках разрабатывали два типа освещения: газовое и керосиновое. Его использовали для улиц и домов.

Ученые и технологи многих стран пытались найти способ создания источника света: надежного, безопасного и длительного в использовании. Обнаружение электричества как особого вида энергии дало необходимое направление.

Дуговые лампы как первый источник электрического света

Принцип работы обычной лампочки заключается в получении электроэнергии и преобразовании ее в свет. Впервые он был использован при разработке электродуговых ламп.

В начале XIX века в России при проведении ряда экспериментов была замечена кратковременная яркая вспышка в виде дуги между двумя электродами. Требовалось очертить пространство вокруг них, чтобы увеличить время появления света.

Работу над проблемой начали электротехники Чиколев В.Н. и Яблочков П.Н.. Их электромагнитный регулятор оказался механически сложным и требовал доработок.

Во Франции в 1876 году создается «свеча Яблочкова» — первая дуговая лампа. Это стеклянный сосуд с угольными стержнями и изолятором между ними. Такая лампа была удобна в использовании и работала около 2 часов.

Первая электрическая лампочка

Знакомая многим современная лампа накаливания появилась в 1879 году, хотя ее прототипы создавались гораздо раньше. Хронология работы над созданием прибора:

1.  Великобритания, 1820 год. Создан стеклянный сосуд с платиновой проволокой внутри, пропускающей ток. Изобретение Уоррена де ла Рю не получило распространения.
2. США, 1854 год. Широкой публике демонстрируется вакуумный сосуд с бамбуковой нитью внутри. При подаче тока изобретение Генриха Гебеля работает около 200 часов. Это первый источник электрического света, служащий так долго.
3. Россия, 1872 год. Александр Лодыгин работает над созданием герметичного стеклянного шара с угольной палочкой внутри. Позже он пробует разные типы наполнения и считает наиболее успешным вариантом вольфрамовую нить.
4. С 1875 по 1878 годы совершенствуется внешний вид лампы и разрабатывается принцип восстановления сгораемого стержня (ученые Дидрихсон В. Ф., Булыгин Н. П., Соун Д.).
5.  США, 1879 год. Томас Эдисон получает патент на лампу накаливания. Технологическая корпорация General Electric начинает разработку и массовый выпуск не только лампочек, но и отдельно цоколей, выключателей, патронов, предохранителей и т. п. Первые приборы служили не больше 40 часов, но технология постоянно совершенствовалась.

Спор о том, кто первый создал лампочку, не прекращается и сегодня. И с профессиональной, и с этической, и с юридической сторон находятся различные аргументы и доводы в пользу преимущества российских или американских инженеров. Исторические факты подсказывают, что лампочка — совместный продукт многих гениальных исследователей, каждый из которых внес свой вклад в развитие этого источника света.

Интересные факты

■ Изобретателя Яблочкова П. Н. озарила идея о простом механизме работы дуговой лампы, когда он обедал в парижском кафе и следил за официантами, сервировавшими столы. Чтобы электроды в лампе сгорали одинаково, их нужно располагать параллельно — также как кладут столовые приборы.

■ В России тестовое применение электрических ламп было начато с двух столиц — Москвы и Санкт-Петербурга. Освещение по всей стране стало проводиться в начале XX века при Ленине В. И. по плану всеобщей электрификации. Отсюда пошло народное название прибора — «лампочка Ильича».

■ Форма лампочки и цоколя — это посчитанный с математической точностью и отлаженный механизм. Именно такой размер определяет равномерное нагревание нити внутри корпуса и длительный срок эксплуатации.

■ Считается, что в одной лампе накаливания содержится минимум 7 разных металлов.

■ Самая долговечная лампочка находится в Калифорнии и работает более 100 лет с минимальным количеством выключений.

Создание электрической лампочки — один из символов технического прогресса и знаковое событие в истории человечества. Трудно представить жизнь без теплого искусственного света. Конечно, светодиодные и энергосберегающие лампы вытесняют привычную грушевидную лампочку на современном рынке, но, по прогнозам специалистов, стандартная лампа накаливания останется в домах еще минимум на полвека.

Лампы накаливания — история создания

Сегодня сложно встретить человека, который бы ничего не знал о лампах накаливания, даже несмотря на прогресс и на изобилие других видов осветительных приборов. «Лампы Ильича» — так в народе прозвали самые обыкновенные и популярные осветительные приборы, которые по сей день пользуются большим спросом у народа. Безусловно, современный рынок светотехники предлагает огромный ассортимент альтернативных ламп, но даже новые устройства не могут в некоторых параметрах превзойти лампы накаливания. 

История

Процесс возникновения и распространения лампочек накаливания был довольно долгим и запутанным, а вклад в изобретение вложил не один ученый-изобретатель. Принятая с течением времени история появления повествует о том, что возникновение «лампочек Ильича» произошло в 1872 году благодаря русскому ученому Александру Николаевичу Лодыгину. Именно он впервые провел ток сквозь стержень из угля, который размещался в вакууме колбы, сделанной из стекла. При этом происходила большая светоотдача из-за возрастания силы тока, превышение температур плавления с последующим угасанием лампочки. На основе данного опыта были определены подходящие для функционирования лампочек режимы, а 1873 году они впервые использовались на санкт-петербургских улицах.

Именно в этот же период времени к разработке лампочек приступил Томас Эдисон, который в дальнейшем получил на них патент. Именно после этого его стали называть «отцом» самых первых электрических ламп. Но нельзя точно утверждать, кто совершил данное открытие первым, поскольку прибор был изобретен одновременно в разных странах. Зато Александру Николаевичу Лодыгину с большой вероятностью принадлежит идея замены угольной нити на вольфрамовую, которая обладает высокой температурой плавления (3410 ⁰С). В этот же период времени Томас Эдисон внес свой вклад, создав резьбовую систему «патрон-цоколь», которая дожила до наших дней практические никак не изменившись. Именно буква E в маркировке современных цоколей говорит о том, что их изобретателем был американский ученый Эдисон (Е — Edison Screw). Самыми популярными типами цоколя в России и Европе являются Е27 и Е14, а в Америке используются другие, поскольку напряжение сетей различается. Спустя 20 лет еще один американский ученый воплотил в жизнь идею замены нити спиралью, благодаря чему уменьшились габариты лампочки, улучшилась работа и увеличилась световая отдача.

Устройство 

Лампа накаливания только на первых порах для непрофессионального человека может показаться простой и незамысловатой, но это не так. Данный осветительный прибор – это совокупность различных научных достижений в области светотехники. На сегодняшний день спираль накаливания может быть не только вольфрамовой. Сейчас материалом изготовления также служит осмий, а также осмиевые соединения. Кроме того, колба сегодня перестает быть вакуумной и заполняется различными инертными газами. Именно данное нововведение помогло избежать сильное атмосферное давление на лампу, значительно увеличив продолжительность ее работы. Ведь ток, проходя через спираль, провоцирует ее сильный нагрев (до 2900 ⁰С) и активное испарение вольфрама, с его последующим оседанием на стекле. Следовательно, колба со временем перестает быть прозрачной, уменьшается ее светоотдача, понижается срок службы нити.

Лампы накаливания отличаются слишком ярким светом желтого цвета, что вызывает дискомфорт. Именно поэтому производители выпускают не только с прозрачные лампочки, но и матовые. Такое стекло рассеивает свет, делая его мягким при небольшой потере интенсивности.

Правильный выбор лампочек накаливания

Несмотря на большую популярность данной лампочки, правильный ее выбор пока еще могут сделать не все. Нередко бывает, что после покупки прибор отработал пару суток и перегорел. Но бывает и такое, что лампочка может светить в течение нескольких лет. Все это зависит от того, насколько правильно вы выбираете осветительный прибор. При покупке необходимо обращать внимание на следующие аспекты: 

• стекло не должно иметь никаких микровключений, поскольку именно их отсутствие обеспечивает надежность колбы. Качество материала легко проверяется несильными постукиваниями пальцем по колбе. Издаваемый звук должен отличаться приглушенностью;
  
• металлический цоколь должен быть без любых повреждений. Нижний контакт может быть как широким (до 7 мм), так и узким (около 5 мм). Первый вариант наиболее приемлемый, поскольку обеспечивается наиболее плотный контакт. Но современные лампочки чаще всего производятся с наличием узкого контакта;
  
• в зонах приклеивания не должны образовываться отверстия;
  
• соединение внешнего токопровода и цоколя должно осуществлять обыкновенной пайкой. Также возможно применение точеной сварки;
  
• в пайке главное – маленькие размеры и аккуратность, а также надежность крепления;
  
• исключено провисание спирали (наличие провисания означает неоднократное использование лампы).

Кроме вышеперечисленных аспектов, необходимо уделить большое внимание обжиму спирали в области ее крепления к электродам. Если обжим был недостаточным, то срок службы прибора резко снижается. 

Обязательно следуйте вышеперечисленным рекомендациям при выборе лампы накаливания. Это поможет приобрести качественный прибор, который прослужит Вам долгое время.

Торговая сеть «Планета Электрика» рада предложить лампы накаливания, а также их прямую замену — светодиодные лампы. Торговые залы представлены во всех крупных городах Сибирского Федерального округа, например в Новосибирске, Барнауле, Омске. Список не весь — полный на этой странице.

Все до лампочки. О прошлом и будущем ламп накаливания

31 декабря 2013 года телеканал CNN опубликовал некролог обычной лампе накаливания — в честь вступления в силу запрета на производство и импорт 40- и 60-ваттных лампочек в США. В некрологе приводились слова правнука Эдисона, Дэвида, который называл прадедушку «футуристом и „зеленым“» и отмечал, что ему пришелся бы по нраву глобальный переход на новые, более современные и экологичные источники света.

Был Томас Эдисон «зеленым» или нет, но лампочка, которой он подарил длинную коммерческую жизнь более чем на столетие, у экологов сейчас в немилости. И, кажется, если наши дети будут последними, кто увидит «вживую» работающую лампочку накаливания, никто особенно не расстроится.

Да будет свет (электрический)

Эдисоновский патент номер 223 898 — один из более чем тысячи его американских патентов. Изобретатель получил его после того, как в 1879 году создал бюджетную лампочку накаливания, которая горела аж 14,5 часа — неплохой для того времени показатель. Из этого достижения Эдисон сделал настоящее шоу. Газета New York Herald писала, что посмотреть на публичное представление диковинных ламп пришли сотни людей, несмотря на плохую погоду.

Патент Томаса Эдисона на электрическую лампу. Изображение: Wikimedia Commons

К 1880 году лампочками интересовались, кажется, все: когда в марте публичный доклад об инновациях в освещении делал инженер Александр Сименс (двоюродный брат основателя Siemens AG Вернера фон Сименса), в аудитории вместо обычного газового света установили новомодные дуговые электрические лампы.

Именно с дуговых ламп, строго говоря, начинается история электрического освещения. Светит в них электрическая дуга, возникающая между двумя электродами. Эти очень яркие лампы обходились дешевле газовых и хорошо подходили для уличного и промышленного освещения, но у них были и свои недостатки: например, стержни в угольных дуговых лампах постепенно сгорали, и их нужно было регулярно менять. Кроме того, для небольших помещений они были слишком яркими и даже пожароопасными.

Первооткрывателем электрической дуги считается россиянин Василий Петров, а первую такую экспериментальную лампу в начале XIX века представил британскому Королевскому обществу сэр Гемфри Дэви. Честно говоря, сразу опознать в таком устройстве осветительный прибор довольно трудно.

Дуговая лампа. Фото: Matty Greene/ US DOE

Но самой, пожалуй, известной угольной дуговой лампой стала так называемая «свеча Яблочкова», изобретенная в 1875 году русским электротехником и инженером Павлом Яблочковым. Эти дуговые «свечи» покорили Всемирную выставку в Париже в 1878 году, а за ней и улицы Лондона и других столиц.

Вопрос, кого считать первым изобретателем лампочки накаливания, непростой, и не только потому, что разные страны любят тянуть одеяло на себя в споре о приоритете. Например, шотландец Джеймс Боумен Линдси в 1835 году показал публике, по сути, как раз такую лампочку и даже почитал в ее свете книгу, но потом, похоже, переключился на другие интересы и ничего особенно не сделал для того, чтобы доработать изобретение или защитить на него права.

Русский инженер Александр Лодыгин получил в России и в нескольких европейских странах патент на лампу накаливания 11 июля 1874 года. Именно он, как считается, по крайней мере, в России, первым придумал откачивать из стеклянной колбы воздух, чтобы угольная нить в лампе сгорала медленнее. Впоследствии Лодыгин экспериментировал и с металлическими нитями накаливания, но коммерческого успеха эти разработки тогда еще не получили.

Канадский патент на лампу накаливания в том же 1874 году получили Генри Вудворд и Мэтью Эванс. Но у пары друзей не было денег на то, чтобы дальше заниматься своим изобретением, и они продали патент Эдисону. У британцев изобретателем лампы накаливания считается Джозеф Суон: свою работающую лампу, очень похожую на эдисоновскую, Суон продемонстрировал в феврале 1879 года (а патент тоже получил в 1880). Даже в самих Штатах у Эдисона были конкуренты: свой патент летом 1877 года успели получить инженеры Уильям Сойер и Элбон Мэн, которые даже основали первую в стране компанию по промышленному производству лампочек.

Копия лампочки Томаса Эдисона. Фото: NPS

В 1881 году в Париже прошла Электрическая выставка, где свои лампочки представили все, кто их делал, от Эдисона и Суона до британца Хайрема Максима (того самого, который изобрел пулемет). Судя по всему, выбирать между ними было трудно, поскольку все лампочки уже были довольно сильно похожи друг на друга.

Свой современный облик — вольфрамовая нить накаливания в виде двойной пружины, гладкая колба без типичных для XIX века «пимпочек» сверху, стандартный цоколь — лампочка обрела после 1920-х годов. К этому времени придумали экономичный способ делать тонкую вольфрамовую проволоку и решили, что воздух из колбы лучше выкачивать с противоположной стороны. А стандартное резьбовое соединение для лампочек Эдисон разработал еще в 1909 году.

Светит и греет

Если подходить к обычной лампе накаливания строго и занудно, то это не осветительный прибор, а нагревательный: всего 5% потребляемой энергии лампа выдает в виде света, остальное уходит в тепло. И «обогревать» лампочками помещение, если это не аквариум с черепашкой, выходит довольно дорого.

Экономия энергии на лампочках полезна не только для кошелька, но и для климата Земли, который меняется из-за деятельности человека. Именно поэтому крупнейшие производители лампочек вместе с экоактивистами и даже правительствами стран объединились в Global Lighting Challenge — глобальную кампанию по замене 10 миллиардов лампочек на светодиодные. Пока заменили «всего» 187,5 миллиона, причем при желании вы можете через сайт «зарегистрировать» и свои люстры или светильники в подъезде.

Кроме того, лампочки накаливания недолговечны: сейчас стандартный срок их жизни составляет около 1000 часов против нескольких десятков тысяч часов у конкурентов — люминесцентных и светодиодных ламп. На эту тему есть целая история о картеле Phoebus, объединившем крупнейших производителей лампочек во всем мире в 1920—1930-е годы: считается, что именно там впервые придумали намеренно сделать свою продукцию короткоживущей, чтобы обеспечить на нее постоянный спрос.

Глобальная кампания против лампочек накаливания началась уже в этом столетии и за 17 лет охватила всю Северную Америку и почти всю Южную, Европу, Китай, Индию, Австралию и ЮАР. Наша страна в своей решительности пока несколько отстает от других, но идет в том же направлении. Российское министерство энергетики летом 2016 года предложило запретить в стране оборот лампочек мощностью 60 и 75 ватт (напомним, запрет на 100-ваттные лампочки действует в России с 2011 года). По данным Минэнерго, в 2014 году россияне купили где-то 168 миллионов таких лампочек — против 110 миллионов современных светодиодных ламп. Вернуться к этой идее министерство обещает в феврале-марте нынешнего года.

Пока российское Минэнерго рассуждает, пора ли сжимать кольцо вокруг неэффективных ламп, в США действуют решительнее. В мае прошлого года национальное министерство энергетики предложило после 2020 года перейти исключительно на светодиодное освещение, отказавшись не только от старых ламп накаливания, но и от люминесцентных «спиралек». Последние не понравились рядовым американским потребителям настолько, что компания General Electric даже закрывает их производство в Штатах.

Компактные люминесцентные лампы. Фото: Africa Studio / Фотодом / Shutterstock

Запреты, конечно, обходят во всех странах: лампочки из 100-ваттных, как по волшебству, превращаются в 99-ваттные, самые мощные из них «переквалифицируются» из осветительных приборов в нагревательные, а в США, например, сначала никто и не думал запрещать так называемые трехступенчатые лампочки накаливания с регулировкой яркости, особенно популярные в гостиницах. Но чем будет освещаться светлое будущее, все равно понятно.

Новые старые лампочки

В 2010 году, по оценкам Международного энергетического агентства, в мире все еще продавалось 12,5 миллиарда ламп накаливания в год. Но сила рынка неумолима: быстро дешевеющие альтернативы, прежде всего светодиодные, гасят своих устаревших конкурентов. К 2020 году светодиодные лампы, как считается, могут сравняться в розничной цене не только с флуоресцентными, но и с последними «живыми» на тот момент лампами накаливания, и тогда их наступление уже ничто не остановит, радуются эксперты.

Или все-таки нет? Год назад сотрудники MIT опубликовали в журнале Nature Nanotechnology статью о том, как им удалось увеличить световую эффективность лампы накаливания — то, насколько хорошо источник света производит свет, видимый человеческому глазу. Для этого часть тепла, которое при работе лампы терялось во внешнюю среду, перенаправили на ее нагрев — с помощью фотонных кристаллов. В теории так можно увеличить световой КПД лампы до невиданных 40% — с нынешних 2%!

Фото: O. Ilic, P. Bermel, G. Chen, J. D. Joannopoulos, I. Celanovic & M. Soljačić / MIT

Пока прототип, созданный учеными, «всего» в три раза эффективнее обычных лампочек, что, однако, уже сопоставимо с некоторыми энергоэффективными конкурентами. Но ученые подчеркивают: они не пытались сделать новую лампочку, а экспериментировали с технологиями, и их работа пока очень далека от практики и тем более от магазинных прилавков.

Посреди всего этого прогресса и даже несколько вопреки ему в пожарной части калифорнийского города Ливермор до сих пор горит лампочка, впервые вкрученная в 1901 году, еще при жизни Эдисона. «Столетняя лампа», как ее называют, за миллион с лишним часов горения несколько раз переезжала и пережила всех, кто ее вкручивал, 20 президентов США и три веб-камеры, установленные для того, чтобы все желающие могли следить за ее состоянием (последняя пока работает). Возможно, это единственная работающая лампа накаливания, которая вполне могла бы претендовать на звание «лампочки Ильича»: в конце концов, когда ее сделали вручную, Ленину едва исполнилось 30.

Повторить дома такой рекорд вряд ли получится: для этого, по-видимому, нужна «непростая» лампочка компании Shelby Electric, основанной инженером Адольфом Шайе. Большинство исследователей таких лампочек склоняются к тому, что секрет долгожительства калифорнийской «столетней лампы» — в более толстой углеродной нити накаливания. Кроме того, эту лампочку крайне редко выключали, что тоже «полезно для здоровья»: активное включение и выключение сокращает срок работы ламп накаливания.

Возможно, по-настоящему некрологи лампе накаливания понадобятся тогда, когда наконец перегорит эта «неопалимая» лампочка. Правда, неофициальный представитель лампочки (и администратор сайта) Стив Банн сказал «Чердаку», что лампочка, по мнению тех, кто ее бережет, проработает еще пару столетий. На всякий случай у пожарной части есть еще одна лампочка-ровесница Shelby, но вкрутят ли ее, если что, или заменят на светодиодную — «дело будущих поколений».

 Ольга Добровидова

Изобретение электрической лампочки | Великие открытия человечества

Изобретение электрической лампочки является одним из величайших открытий в истории человечества, имевшее огромное значение. Это привело к перевороту в области энергетики, крупнейшим сдвигам в промышленности, всеобщей электрификации. Сегодня трудно найти уголок в мире, где бы не было электричества, оно стало неотъемлемой, обязательной частью жизни любого цивилизованного человека. Однако, на вопрос о том, кто первым изобрел электрическую лампочку нельзя дать однозначный ответ. Петров, Деви, Фуко, Яблочков, Эдисон, Лодыгин, Сван и еще много изобретателей, которые приложили свой талант, ум и труд к данному изобретению.

Дуговая лампа

Процесс изобретения лампочки был довольно сложным. В XIX веке получили распространение пара типов электрических ламп, наиболее распространенные из них: дуговые и лампы накаливания. Дуговые лампы появились раньше, их работа основана на таком явлении, как вольтовая дуга. Если к сильному источнику света подключить две проволоки, соединить, а потом раздвинуть их на несколько миллиметров, то между концами проводников возникает яркий свет. Такое же свечение, но более яркое, будет наблюдаться, если вместо металлических проводов использовать два хорошо заостренных угольных стержня. В 1803 году российский ученый В. Петров первым открыл явление вольтовой дуги, в 1810 году английский ученый Деви сделал такое же открытие. Оба пришли к выводу, что вольтовую дугу можно использовать для освещения. Однако было и много неудобных моментов: стержни из древесного угля были непрактичны, из-за того, что сгорали практически за несколько минут, да и электроды нужно было постоянно продвигать навстречу друг к другу по мере их сгорания. Если не соблюдать минимально допустимое расстояние между ними, то свет тускнеет и гаснет. Необходим был механизм-регулятор, который бы поддерживал между электродами постоянное расстояние. Последовал ряд интересных предложений, однако их недостатком являлся тот факт, что нельзя было включить в одну цепь несколько ламп.

В 1856 году А. И. Шпаковский изобрел осветительную установку, включающую 11 дуговых ламп с оригинальными регуляторами. Она освещала Красную площадь при коронации Александра II. Другой русский ученый В. И. Чиколев снабдил дуговую лампу дифференциальным регулятором, который был использован и используется до сих пор в мощных морских прожекторах и  прожекторных установках.

Электрический фонарь Яблочкова

В 1876 году русским электротехником П. Н. Яблочковым была изобретена надежная и простая по конструкции дуговая лампа. Свои работы он начал еще в России, однако из-за финансового краха предприятия Яблочков уехал в Париж, где продолжает свои работы в знаменитой мастерской академика Бреге. Конструкция созданной Яблочковым свечи была проста, состояла из двух угольных стержней, расположенных параллельно и разделенных изолирующим слоем каолина (глины), укрепленных на подставке, напоминающей подсвечник. Поджигала дугу тоненькая угольная перемычка, расположенная наверху между электродами, сгоравшая в момент включения. Электрод со знаком «плюс» сгорал быстрее, поэтому при использовании постоянного тока его делали толще. Гениальным решением проблемы явилось использование  генератора переменного тока, который изготовил Грамм именно для Яблочкова. В 1876 году свечи Яблочкова были представлены на выставке в Лондоне и привлекли к себе внимание общественности и огромный интерес.

Дуговая лампа П. Н. Яблочкова

В 1877 году лампы Яблочкова освещали самые посещаемые места в Париже (Авеню-дель-Опера и магазин «Лувр»). Изобретение П. Н. Яблочкова сыграло основную главную роль в переходе  от экспериментов и опытов к массовому освещению электричеством, началось триумфальное шествие «Русского света» по всему миру. Завоевав за два года Старый свет, свеча Яблочкова получила распространение и на Востоке. Однако, главным недостатком свечи Яблочкова была ее недолговечность, т. к. угли в ней сгорали очень быстро. Постепенно свечу Яблочкова начинает вытеснять более дешевая, надежная и долговечная лампа накаливания.

Томас Эдисон

В 1879 году американский изобретатель Эдисон занялся усовершенствованием электрической лампочки. Узнать интересные факты биографии великого изобретателя Томаса Эдисон можно на сайте о знаменитостях. Чтобы лампа имела ровный, яркий, немигающий свет и служила долго, Эдисон путем многочисленных экспериментов стремился найти подходящий материал для нити, а также научиться создавать сильно разреженное пространство внутри баллона. После многочисленных опытов он нашел наиболее подходящий материал — из обугленных бамбуковых волокон и в этом же году Эдисон в присутствии трех тысяч человек продемонстрировал первую электрическую лампочку с большим сроком службы. Так как изготовление бамбуковых нитей достаточно дорого, то Эдисон предложил изготавливать нити из специально обработанных волокон хлопка. Из лампочки с помощью ртутного насоса выкачивали воздух, запаивали, а затем для вкручивания в патрон насаживали на цоколь с контактами. Это была первая лампочка, ставшая пригодной для массового производства, срок службы которой составил 800-1000 часов. Такие лампочки изготавливались почти тридцать лет, однако будущее было за лампочками с металлической нитью, которые станут выпускать лишь в XX веке.

История изобретения и интересные факты о лампочках

Всем кто знал, но забыл, и тем,
кто хочет удовлетворить детский интерес,
посвящается.

Помните, как ребенком бежали по квартире к родителям с вопросами: какая такая нитка в лампе перегорела? И вообще, как та самая перегоревшая нитка может светиться? Почему положив лампу в рот, без врача ее нельзя достать? Почему лампа круглая, как груша? И чья все-таки лампа, какого Ильича?

А теперь мы с вами выросли и забыли про все подобные вопросы. Постараемся разобраться без заунывных научных терминов и супер-скучной теории.

Вы заходите в магазин, глаза разбегаются от количества разнообразных ламп на полках. Так кто же автор этого изобретения? На самом деле не одно поколение ученых работали над созданием освещения в наших домах.

В любых исторических фактах со временем появляются неточности, или они умышленно переворачиваются. Поверьте, создание лампы не стало исключением. Многое притянуто за уши, многое – попытка перетянуть одеяло на свою сторону. Я не буду описывать всех, кто в разное время работал над созданием лампы. Давайте остановимся на самых основных вехах развития. Из-за расхождения фактов в огромном количестве изученных источников, где-то буду указывать временной период, чтобы не допускать ошибок.

Все началось в далеком 1802 году, когда в Российской Империи были проведены опыты над таким физическим явлением, как электрическая дуга. Проводил эти опыты ученый Василий Петров. Следствием стало создание дуговой лампы на основе угольных электродов.

К началу второго десятилетия девятнадцатого века, ученый из Англии Гемфри Дэви провел очень похожие опыты. Позднее окажется, что оба, Петров и Дэви, писали научные статьи, в которых описывали возможность использования электрического тока в освещении.

Следующим витком принято считать создание лампы известным астрономом и членом-корреспондентом Петербургской академии наук – Уорреном Де Ла Рю. Его лампа выглядела как трубка с платиновой спиралью. Из трубки был максимально откачан воздух. Уже тогда считалось, что в вакууме свет лучше расходится, да и источник света не окисляется. Общепринятая версия, что лампа эта была представлена в 1820 году, но это не так. Уоррен Де Ла Рю родился в 1815, и получается, что лампу он изобрел в 5 лет. Вот так со временем и коверкаются факты. На самом деле лампа была создана в 1840 году.

Далее мы попробуем приоткрыть завесу тайны над тем, кто первый изобрел образ современной лампы — Лодыгин или Эдисон? На самом деле Лодыгин. Но не все так однозначно. В 1872 году появился первый образец лампы, похожей на современную. Она выглядела как шар с откаченным воздухом, в который между проводниками была помещена нить. Да, вы не ослышались, это и был прародитель лампы накаливания, правда в то время нить была угольной. Изобретатель получил патент за номером 1619 только спустя два года, 11 июля 1874 года. Тогда впервые была запатентована нитевая лампа накаливания, и сделал это великий русский инженер Александр Николаевич Лодыгин. Примерно через год В. Ф. Дидрихсон усовершенствовал лампу, добавив в нее еще несколько нитей, в случае перегорания одной, автоматически включалась следующая.

А вот далее в игру вступил и Томас Эдисон. Он потратил астрономическую по тем временам сумму в сто тысяч долларов, и перепробовал более шести тысяч материалов для нити, прежде чем вернется к обугленному бамбуковому волокну. Он изготовил не многим более двух десятков ламп. Но они были нереально дороги в производстве. Позднее он применил нить на основе хлопка, помещенную между платиновыми электродами. Это были очень недолговечные и дорогие лампы, но это не помешало им успешно продаваться следующие несколько десятков лет.

Одновременно с исследованиями Эдисона, Александр Николаевич Лодыгин продолжал работу над усовершенствованием лампы. Лодыгин долго исследовал лампы с нитью из тугоплавких материалов. Получил еще несколько патентов на лампы разных форм и принципов действия. Но произошли события, которые вынудили Александра Николаевича покинуть родину аж на 23 года. В 1884 году начались массовые аресты и расстрелы людей, причастных к революционному движению, среди которых много друзей нашего инженера, и это послужило причиной его отъезда. В этом же году в Париже, куда он уехал, было организованно производство ламп. Изобретатель переживал, что не сможет сам лично участвовать в Третьей электрической выставке в Петербурге, но партию ламп на выставку все-таки отправил. В 1893 году он начал производить лампы яркостью «100-400 свечей», а годом позднее будет открыл фирма по производству ламп « Лодыгин и де Лиль». В 1906 Лодыгин продал патент компании из США – General Electric. Сам же Александр Николаевич переехал в США и продолжил заниматься исследованием тугоплавких металлов, и этом же году открыл в Америке завод по обработке титана, хрома и вольфрама, который стал основным поставщиком вольфрама для ламп накаливания. Кстати есть еще один малоизвестный факт: индукционные печи и печи сопротивления, которые плавили металл на его заводе, он изобрел сам.

С момента продажи патента компании General Electric, она начала развивать производство ламп. Спустя какое-то время инженеры компании сделали лампу такой, какой мы ее видим сегодня. В России лампа накаливания появилась в каждом доме, после того как по плану Владимира Ильича Ленина была проведена электрификация всей страны. Отсюда и название – Лампочка Ильича.

Ответ на вопрос: почему же лампа круглая, на самом деле прост. Просто колба равноудалена от раскаленной нити, чтобы не перегреться с какой-то одной стороны и не лопнуть. К тому же такая форма максимально исключает оседание на какой-то одной стороне продуктов испарения вольфрама. Нить очень тонкая, так что любое резкое движение может привезти к разрыву нити. Колба заполнена инертным газом, чтобы минимизировать окисление и разрушение нити. Внутри цоколя расположены 2 провода, один — это ввод электричества с цоколя( с резьбы), а второй — под цоколем, изолированный от него вывод тока из лампы. Цоколь именно такой формы просто потому, что так проще заменить лампу.

Остался последний вопрос: почему лампу, которую ребенок (а может и не ребенок) засунул в рот, без врача не достать? На самом деле это элементарно. Просто мышцы полости рта устроены так, что открыться на максимальную ширину рот может только после того, как его полностью закрыли, в противном случае возникает мышечный спазм. И тут врачи либо откроют рот до конца специальным приспособлением, либо сделают расслабляющий укол. Не пытайтесь проверить справедливость утверждения на себе, это может быть опасно.

Надеюсь, вы хорошо провели время, до новых встреч на страницах нашего блога!

История ламп накаливания. Происхождение и создание лампы накаливания

Нередко бывает так, что используемое в быту устройство, имеющее большое значение для всего человечества, ничем не напоминает нам о его создателе. А ведь в наших домах электрическая лампочка зажглась благодаря усилиям конкретных людей. Их заслуга для человечества неоценима — наши дома наполнились светом и теплом. История ламп накаливания, представленная ниже, познакомит вас с этим великим изобретением и с именами тех, с кем оно связано.

Что касается последних, можно отметить два имени — Александра Лодыгина и Томаса Эдисона. Хотя заслуга русского ученого была очень велика, пальма первенства принадлежит именно американскому изобретателю. Поэтому мы вкратце расскажем о Лодыгине и подробно остановимся на достижениях Эдисона. Именно с их именами связывается история ламп накаливания. Говорят, что на изобретение электрической лампочки у Эдисона ушло огромное количество времени. Ему пришлось провести около 2 тысяч опытов, прежде чем на свет появилась знакомая нам всем конструкция.

Изобретение, сделанное Александром Лодыгиным

История ламп накаливания очень похожа на истории других сделанных в России изобретений. Александр Лодыгин, русский ученый, смог заставить угольный стержень светиться в стеклянном сосуде, откуда был откачан воздух. История создания лампы накаливания начинается в 1872 году, когда ему удалось это сделать. Александр получил патент на электрическую угольную лампу накаливания в 1874 году. Немного позже он предложил заменить вольфрамовым угольный стержень. Вольфрамовая деталь и сейчас используется в лампах накаливания.

Заслуга Томаса Эдисона

Однако именно Томас Эдисон, американский изобретатель, смог создать долговечную, надежную и недорогую модель в 1878 году. Кроме того, ему удалось наладить ее производство. В его первых лампах в роли нити накаливания была обугленная стружка, сделанная из японского бамбука. Вольфрамовые нити, привычные нам, появились значительно позже. Они стали использоваться по инициативе Лодыгина, упоминавшегося выше русского инженера. Не будь его, кто знает, как сложилась бы история ламп накаливания дальнейших лет.

Американский менталитет Эдисона

Американский менталитет существенно отличается от русского. У гражданина США Томаса Эдисона в дело шло все. Интересно, что, размышляя о том, как сделать более прочной телеграфную ленту, этот ученый изобрел вощение бумаги. Затем эта бумага использовалась в виде обертки для конфет. Семь столетий западной истории предшествовали изобретению Эдисона, и не столько развитием технической мысли, сколько постепенно формировавшимся у людей активным отношением к жизни. Многие талантливые ученые упорно шли к этому изобретению. История происхождения лампы накаливания связана, в частности, с именем Фарадея. Он создал фундаментальные труды по физике, без опоры на которые вряд ли было бы осуществимо изобретение Эдисона.

Другие изобретения, сделанные Эдисоном

Томас Эдисон появился на свет в 1847 году в Порт-Херон, небольшом американском городке. В самореализации Томаса сыграло роль то, что молодой изобретатель обладал способностью мгновенно находить инвесторов для своих идей, даже самых дерзких. И они были готовы рискнуть немалыми суммами. Например, еще будучи подростком, Эдисон решил печатать газету в поезде во время движения и затем продавать ее пассажирам. А новости для газеты следовало собирать прямо на остановках. Сразу же нашлись люди, которые ссудили деньги на покупку небольшого печатного станка, а также те, которые пустили Эдисона в багажный вагон с этим станком.

Изобретения до Томаса Эдисона делались либо учеными и были побочным продуктом осуществленных ими открытий, либо практиками, которые совершенствовали то, с чем им приходилось работать. Именно Эдисон сделал изобретательство отдельной профессией. У него было множество идей, и практически каждая из них делалась ростком для последующих, которые требовали дальнейшей разработки. Томас в течение всей своей долгой жизни не заботился о своем личном комфорте. Известно, что, когда он посетил Европу, будучи уже в зените славы, то был разочарован ленью и щеголеватостью европейских изобретателей.

Сложно было найти область, в которой Томас не совершил бы прорыв. Подсчитано, что этот ученый ежегодно делал около 40 крупных открытий. В общей сложности Эдисон получил 1092 патента.

Дух американского капитализма толкал вверх Томаса Эдисона. Ему удалось разбогатеть еще в возрасте 22 лет, когда он придумал котировочный «тиккер» для бостонской биржи. Однако самым важным изобретением Эдисона было именно создание лампы накаливания. Томасу удалось с ее помощью электрифицировать всю Америку, а затем и весь мир.

Строительство электростанции и первые потребители электроэнергии

История создания лампы начинается со строительства небольшой электростанции. Ученый соорудил ее у себя в Менло-Парке. Она должна была обслуживать нужды его лаборатории. Однако получаемой энергии оказалось больше, чем было необходимо. Тогда Эдисон начал продавать излишек соседям-фермерам. Вряд ли эти люди понимали, что стали первыми платными потребителями электроэнергии в мире. Эдисон никогда не стремился стать предпринимателем, однако когда он нуждался для своей работы в чем-либо, он открывал небольшое производство в Менло-Парке, впоследствии разраставшееся до больших размеров и шедшее своим путем развития.

История изменения устройства лампы накаливания

Электрическая лампа накаливания представляет собой источник света, где преобразование в световую энергию электрической происходит из-за накаливания тугоплавкого проводника электрическим током. Световая энергия впервые была получена таким способом при пропускании тока сквозь угольный стержень. Этот стержень был помещен в сосуд, из которого предварительно был откачан воздух. Томас Эдисон в 1879 году создал более-менее долговечную конструкцию с использованием угольной нити. Однако имеется довольно длительная история возникновения лампы накаливания в современном виде. В качестве тела накала в 1898-1908 гг. пытались применять разные металлы (тантал, вольфрам, осмий). Вольфрамовую нить, зигзагообразно расположенную, начали использовать с 1909 года. Лампы накаливания начали наполнять в 1912-13 гг. инертными газами (криптоном и аргоном), а также азотом. В это же время вольфрамовую нить стали делать в виде спирали.

История развития лампы накаливания далее отмечена ее усовершенствованием путем улучшения световой отдачи. Это осуществлялось с помощью повышения температуры тела накала. Срок службы лампы при этом сохранялся. Заполнение ее инертными высокомолекулярными газами с добавлением галогена привело к уменьшению загрязнения колбы частицами вольфрама, распыляющегося внутри нее. Кроме того, это уменьшило скорость его испарения. Применение тела накала в виде биспирали и триспирали привело к сокращению теплопотерь через газ.

Такова история изобретения лампы накаливания. Наверняка вам интересно будет узнать и о том, что представляют собой различные ее разновидности.

Современные разновидности ламп накаливания

Множество разновидностей электрических ламп состоит из определенных однотипных частей. Они различаются формой и размерами. На металлическом или стеклянном штенгеле внутри колбы закреплено тело накала (то есть сделанная из вольфрама спираль) с помощью держателей, выполненных из молибденовой проволоки. К концам вводов прикреплены концы спирали. Для того чтобы создать вакуумноплотное соединение с лопаткой, выполненной из стекла, средняя часть вводов выполняется из молибдена или платинита. Колба лампы во время вакуумной обработки наполняется инертным газом. Затем штенгель заваривается и образуется носик. Лампа для крепления в патроне и защиты носика снабжается цоколем. Он прикрепляется цоколевочной мастикой к колбе.

Внешний вид ламп

Сегодня существует множество видов ламп накаливания, которые можно разделить по областям применения (для автомобильных фар, общего назначения и др.), по светотехническим свойствам их колбы или по конструктивной форме (декоративные, зеркальные, с рассеивающим покрытием и др.), а также по форме, которую имеет тело накала (с биспиралью, с плоской спиралью и др.). Что касается габаритов, выделяют крупногабаритные, нормальные, малогабаритные, миниатюрные и сверхминиатюрные. Например, к последним относятся лампы, имеющие длину менее 10 мм, диаметр которых не превышает 6 мм. Что касается крупногабаритных, к ним принадлежат такие, длина которых составляет более 175 мм, а диаметр — не менее 80 мм.

Мощность ламп и срок службы

Современные лампы накаливания могут работать при напряжении от долей единицы до нескольких сотен вольт. Их мощность может составлять десятки киловатт. Если увеличить напряжение на 1 %, световой поток повысится на 4 %. Однако при этом срок службы сократится на 15 %. Если включить лампу на короткий срок на напряжение, которое превышает на 15 % номинальное, она будет выведена из строя. Именно поэтому так часто перепады напряжения вызывают перегорание лампочек. От пяти часов до тысячи и более колеблется срок их службы. Например, на короткое время рассчитаны самолетные фарные лампы, а транспортные могут работать очень долго. В последнем случае их следует устанавливать в местах, которые обеспечивают легкость замены. Сегодня световая отдача ламп зависит от напряжения, конструкции, продолжительности горения и мощности. Она составляет около 10-35 лм/Вт.

Лампы накаливания сегодня

Лампы накаливания по своей световой отдаче, безусловно, проигрывают источникам света, работающим от газа (люминесцентная лампа). Тем не менее они проще в эксплуатации. Для ламп накаливания не требуется сложной арматуры или пусковых устройств. По мощности и напряжению для них практически не существует ограничений. В мире сегодня каждый год производится около 10 млрд ламп. А число их разновидностей превышает 2 тысячи.

Светодиодные лампы

История происхождения лампы уже написана, тогда как история развития этого изобретения еще не завершена. Появляются новые разновидности, которые становятся все более популярными. Речь идет в первую очередь о светодиодных лампах (одна из них представлена на фото выше). Они известны также как энергосберегающие. Эти лампы обладают светоотдачей, превышающей более чем в 10 раз светоотдачу ламп накаливания. Однако у них имеется недостаток — источник питания должен быть низковольтным.

Электрический свет. История возникновения. «Кто зажёг лампочку?» (док. фильм)

Эта история начинается с очень далекой от электричества темы, чем подтверждается факт, что в науке не бывает тем второстепенных или малоперспективных для изучения. В 1644г. итальянский физик Э.Торичелли изобрел барометр. Прибор представлял собой стеклянную трубку длиной около метра с запаянным концом. Другой конец был опущен в чашечку с ртутью. В трубке ртуть не опускалась полностью, а образовывалась так называемая «торичеллиева пустота», объем которой менялся от погодных условий.

В феврале 1645г. кардинал Джованни де Медичи распорядился установить в Риме несколько таких трубок и держать их под наблюдением. Это удивительно по двум причинам. Торичелли был учеником Г.Галилея, который последние годы был в опале за безбожие. Во-вторых, от иерарха-католика последовала ценная идея и с тех пор начались барометрические наблюдения. В Париже такие наблюдения начались с 1666г.

В один прекрасный день (вернее ночь) 1675г. французский астроном Жан Пикар, в темноте перенося барометр, увидел загадочные огни в «торичеллиевой пустоте». Проверить наблюдение Пикара было легко и поэтому десятки ученых повторяли опыт. Было замечено, что яркость огней зависела от чистоты ртути и наличия остатков воздуха в пустоте. И это все. Никто не мог понять, почему в изолированном пространстве возникает огонь. Это была настоящая головоломка, разгадка которой растянулась на многие годы.

Сэр Исаак и Фрэнсис Гауксби старший

5 декабря 1703г. президентом Английской академии наук  становится великий физик Исаак Ньютон. В этот же день в должность оператора академии вступает Фрэнсис Гауксби. В его обязанности входит подготовка и демонстрация экспериментов, проводимых академиками. Такое совпадение означает, что Ньютон знал кого брать себе в помощники.  Лондонский механик Гауксби, владелец мастерской, к этому времени считался первоклассным конструктором научных приборов и инструментов, в том числе и изобретателем нового типа вакуум насоса.

В те годы Ньютон работал над проблемами оптики. Он и многие другие ученые тогда интересовались феноменом свечения в темноте различных камней, светлячков, гниющей древесины. К этой теме подходило и свечение барометра. Решили проверить гипотезу о том, что свет в пустоте барометра дает электричество, получающееся от трения ртути о стекло. Ф.Гауксби решил смоделировать этот процесс. Он взял пустотелый стеклянный шар и выкачал из него воздух. Железную ось шара поставил на опоры и с помощью ременной трансмиссии привел его во вращение. При натирании шара ладонями внутри его появился свет, причем «настолько яркий, что можно было читать слова из заглавных букв. Одновременно освещалась вся комната. Свет казался странного пурпурного цвета». . Барометрическая загадка была разгадана.

Британская энциклопедия называет Гауксби ученым, намного опередившим свое время, поэтому не сумевшим развить свои идеи. В частности установка с натираемым шаром являла собой первую электрическую машину. Она была забыта и через десятилетия вновь изобретена в Германии. Но получение ученым тлеющего электрического разряда сыграло большую роль в развитии учения об электричестве. Современная газоразрядная лампа и неоновая реклама ведут свое летоисчисление с этого времени.
Как парадокс отметим еще одну историческую персону. Лондонский аптекарь Самуэл Уолл, по некоторым данным дядя Гауксби, еще в 1700г., имея смутное представление и в оптике и электричестве, заявил, что из натертого янтаря он извлек искру, которая заставила его думать, будто её свет и треск представляет подобие молнии и грома. Но его предположения немедленно были забыты. Вспомнили, когда это оказалось истиной.

Повелитель молний

Освещение электричеством не надо было изобретать. Оно было изобретено самой природой и в этом нас убеждают летние грозы. А сходство искры с грозовым разрядом после Уолла отмечал не один ученый. «Признаюсь, что идея бы очень мне понравилась, — рассуждал один из них, — если бы была хорошо доказана, а доказательства для этого нужны очевидные» ( 5 ). Но как исследовать процесс, проходящий в облаках и чрезвычайно опасный для жизни экспериментатора? Ведь не было ни самолетов, ни воздушных шаров и даже очень высоких зданий, чтобы добраться до грозовых туч.

Да и реквизит исследовательских приборов в середине XYIIв. был весьма скудным. Электрический заряд определялся обыкновенной пробкой из бутылки, подвешенной на шелковой нити. Поднесенная к заряженному телу, она к нему притягивалась, а зарядившись –отталкивалась. Физики имели под рукой еще один прибор – лейденскую банку. Это был примитивный конденсатор. Вода, налитая в бутылку представляла собой одну из его обкладок с выводом контакта из горлышка. Другой обкладкой была ладонь исследователя. Силу электрического разряда экспериментатор проверял на себе.

Можно ли было браться за опаснейшие опыты с набором таких возможностей? Конечно нет! И оптимизм некоторых ученых вызывал горькую улыбку. Но вот за дело берется гений, и задача упрощается до примитивизма. Решение просто, убедительно и даже элегантно.Чтобы попасть в облака великий американец Б.Франклин использует детскую игрушку – бумажный змей, запущенный при ветре в грозовые облака на льняной нити. Мокрая она обладает прекрасной электропроводностью. Когда змей достиг грозовых туч, Франклин поднес к нити вывод лейденской банки и зарядил ее. Вот и всё. Она зарядилась и теперь опыты с зарядом облака можно было проводить в своей квартире. А заряд этой банки давал искры такого же цвета, был ломаным, давал специфический запах, то есть производил те же эффекты, что и электричество, полученное от машины трения.

Франклин даже определил, что облака наэлектризованы в основном отрицательным зарядом. Причем тоже просто. Он зарядил одну лейденскую банку зарядом из облака, другую от натертого стеклянного шара. Когда поднес к первой банке пробку на шелковой нити – Пробка притянулась и оттолкнулась. Поднеся же ко второй банке ее же уже заряженную, обнаружил, что она притянулась, продемонстрировав, что грозовой заряд и стеклянное (положительное) электричество имеют разные знаки.

Эти опыты, проведенные в 1751г., были настолько убедительными, что не оставляли тени сомнения. А электрический свет ослепительно яркий можно было бы получать, если бы продлить искру молнии с тысячных долей секунды (как у молнии) до реально требуемого для освещения времени.

Электрическая дуга

В 1799г. А Вольта создает первый гальванический элемент. Химическая энергия элемента позволяла генерировать потребителю электроэнергию значительное время, не то, что лейденская банка. Правда потенциал зарядов был низким. Ученые для получения высоких напряжений начали соединять элементы последовательно в батареи.

Петербургский академик В.В.Петров вскоре собрал батарею с электродвижущей силой порядка 2000вольт. Конечно в сравнении с потенциалом грозового облака это было маловато, зато разряд искусственной молнии мог продолжаться минуты.
В одном из опытов, используя древесные угли в качестве электродов, Петров получил при сближении углей до 5-6 мм очень яркий и продолжительный разряд. Его потом назовут электрической дугой. Сложность и стоимость изготовления химического источника тока были таковы, что ни о каком практическом применении такого освещения не могло быть и речи. А первые попытки просто показать его публике ограничивались показом «восхода солнца» в Парижской опере, организацией ночной рыбалки на Сене или иллюминацией Московского кремля на коронационных торжествах.

Генералы заинтересовались

С 1745г. электрической искрой научились поджигать спирт и порох. Полвека эта способность демонстрировалась в университетах, балаганах и школах, но практического применения не находила. Виной тому была сложность электризации тел трением для получения искры. Одно дело получать искры в сухом отапливаемом помещении или летом, а на практике? История сохранила такой казус.
Мы уже упоминали С.Уолла, предположившего сходство молнии и искры. Несомненно, что искру он получал, но в присутствии членов Лондонского Королевского общества он не смог повторить свой же опыт, поэтому его не избрали членом этого Общества.

С появлением гальванических элементов положение изменилось. В любое время можно было гарантированно получать искру. Тогда и обратили внимание на нее военные. Русский офицер и дипломат П.Л.Шиллинг в 1812г. произвел первый подводный взрыв порохового заряда, что другим способом сделать почти невозможно.

Для ввода в армейскую практику электроподрыва мин много энергии вложил генерал К.А.Шильдер, который применял работоспособную электроарматуру своей конструкции для взрывов – запалы, контактные устройства, разъединители. Им же сделано наблюдение, что электроподжог можно сделать одним проводом, используя вместо другого электропроводность земли и воды.

Борис Семёнович Якоби Moritz Hermann von Jacobi

Учитывая возможности электричества в 1840г. военном Инженерном ведомстве было создано Техническое Гальваническое заведение, в котором обучались военнослужащие обращению с электроприборами, а также выполнялись исследовательские и конструкторские функции. К военноэлектрической проблематике был подключен физик мирового уровня Б.С.Якоби, роль которого трудно переоценить в развитии нового направления военной науки.

Техническое Гальваническое заведение может гордиться, своим выпускником 1869г. П.Н.Яблочковым, внедрившим в мировую практику применение переменных токов, трансформаторы и дуговые светильники под названием «Русский свет», но это будет позже, а сейчас электрические запалы входят в практику русской армии и широко используются в войне на Кавказе – Чечне и Дагестане. Иногда армия выполняет и заказы гражданских ведомств – очищает взрывами от заторов льда реку Нарва или Кронштадтскую гавань. ( 9 )

Минная война

Крымская война разразилась в 1853г. Коалиция западных стран в очередной раз вмешалась в дела стран, лежащих далеко от пределов их границ, не давая возможностей мирного развития России. Основные события развернулись на Черном море. Союзники против российского парусного флота применяют уже паровой, а против гладкоствольных русских ружей применяют винтовки. Нашим соотечественникам флот пришлось утопить, чтобы не позволить вражеским пароходам войти в бухты Севастополя. Что же касается винтовок агрессора, то пули из них безнаказанно поражали с расстояний, недоступным русским ружьям. Плохо быть технически отсталой страной.

При осаде неприятелем Севастополя пришлось возводить средневековую инженерную защиту – рвы, бастионы, защитные стенки. Тогда шансы стрелков уравнивались. В ближнем бою годились и ружья, а всем известной была сила русского штыка. К укреплениям противники боялись приближаться. Тогда союзники начали минную войну. Что это такое?

Чтобы избежать потерь под стенами осажденной крепости, саперы нападающей армии прокладывают под землей галереи, шурфы, сапы. Роют норы под самые стены укреплений, закладывают взрывчатку и подрывают. Гибнут защитники, а разрушенные сооружения брать легче. Защитники же ведут контрминную войну. И все это связано с большим количеством подземных работ.

При защите Севастополя саперами России было произведено большое количество земляных работ. За семь месяцев подземной минной войны защитники проложили под землей 7 км коммуникаций. И все лопатой и киркой без вентиляции. Это были в большинстве своем норы. Инженера А.Б.Мельникова, руководителя подземных работ, друзья в шутку называли «Обер-кротом».

.

Отсутствие вентиляции обычно усугубляется еще и дымным воздухом поля битвы. Гарь пороха и дым, содержащие в себе опасный для человека угарный газ, бывают страшнее пуль. У саперов появляется так называемая минная болезнь. Вот симптомы ее серьезного проявления: «Больной внезапно падает, дыхание его останавливается и при явлениях бессознательного состояния и судорог наступает смерть». ( 11 )
Принудительную вентиляцию в условиях войны организовать невозможно. Увеличивать диаметры нор – значит терять время. Оставался один резерв: освещение подземных работ. Обычно саперы пользовались свечами. Они служили и источниками огня при подрыве, их же можно было использовать для задержки времени, чтобы дать возможность саперу уйти из зоны поражения. К заряду подсыпалась дорожка из пороха и в нее вставлялся огарок свечи. Когда он догорал – происходил взрыв. Понятно, что работа с порохом и открытым огнем приводила к большим потерям от несчастных случаев
Но не только этим был плох открытый огонь. Вот что написано в учебнике химии того времени: «Человек сжигает своим дыханием каждый час 10 г. углерода. Горение свечи, лампы и газа изменяет состав воздуха так же, как дыхание человека». ( 12 ). Если воспользоваться источником света, который не потребляет кислорода, проблемы вентиляции саперов были бы решены наполовину. Такой свет можно было создать с помощью электричества. И к этому у военных были все предпосылки. Источник электричества у них был без дела почти все время, исключая секунды для подрыва.
Опыт Крымской войны показал, что электрический метод подрыва, применяемый русскими минерами, был более надежным и удобным, чем огневой, применяемый союзниками. Например, число отказов при взрывах у русских минеров составляло лишь 1%, а у противника 22%.

Для внедрения электроосвещения под землей оставалось за немногим. Нужно было заняться этим вопросом вплотную. А это можно было сделать только после окончания войны.

Первые попытки внедрения

Поражение России в Крымской войне и успехи в ней минной войны убедили генералитет в необходимости лидирования в области применения электричества в военном деле. С 1866г. начинаются первые попытки применения электроосвещения под землей. Применение для освещения подземных работ яркого света электрической дуги было безрассудным .Единственно возможным способом в то время было освещение с помощью трубок Гейслера. Таковая и поныне экспонируется в Политехническом музее Москвы.

Heinrich Geißler Генрих Гейслер

Немецкий изобретатель Генрих Гейслер после изобретения ртутного насоса, будучи стеклодувом, основал в Бонне мастерскую научных приборов. С 1858г. он начал массовый выпуск стеклянных трубок различных конфигураций и размеров с двумя электродами в вакуумное пространство, заполнявшееся разными разреженными газами. В электрическом поле они светили различными цветами (разный состав газа) даже от обыкновенной электрофорной машины. (Вспомним открытие Гауксби). С широким внедрением гальванических элементов трубку можно было зажечь от них, но с помощью индукционных катушек, которые повышали напряжение до высоких потенциалов.

Трубки были высококачественными, изготавливались в больших количествах и поэтому получили имя изготовителя трубок. Находили они применение в демонстрационных целях физических кабинетов гимназий и университетов. А также в научных целях в спектроскопии газов. Инженерное ведомство сделало попытку освещения подземных работ с помощью таких трубок

В нашем распоряжении имеются результаты первых таких попыток. Применялись элементы Бунзена и индукционная катушка Румкорфа. Менялись напряжения питания катушки и частота тока трубки, а также длина питающих проводов. Испытания проводились под землей в реальных условиях Усть-Ижорского лагеря.

Трубка давала «беловатый сильно мерцающий свет. На стене на расстоянии метра образовывалось пятно такой яркости, что можно было отличать печатные буквы от письменных, но читать затруднительно».

Конструкция индукционной катушки Румкорфа

Вполне объяснимая в полевых условиях сырость сильно влияла на результаты испытаний. Высокое напряжение ощущали испытатели в виде ударов током. Катушка Румкорфа отсырела и работала нестабильно. Контакт самопрерывателя беспрестанно подгорал, и требовалась зачистка. Вот заключение саперных инженеров: «Эти обстоятельства заставляют сомневаться в успешности применения трубки Гейслера, как по слабому их свету, так и по сложности с которой нужно обращаться с этими приборами».

Так трубкам Гейслера был вынесен приговор, но он не был окончательным для применения электричества вообще. В акте об испытаниях звучат и оптимистические ноты: «Трубки Гейслера давали мало надежды на успешное применение их к работам в минных галереях, в то же время занялись приисканием более надежного средства». Подполковник Сергеев, например, «предложил воспользоваться прибором наподобие предложенных им осветительных аппаратов для свидетельствования каналов в орудиях. Устройство основано на раскаливании платиновой проволоки» ( 13 ).

Необходимость – путь к изобретению

Стволы артиллерийских орудий после многократных выстрелов под действием пороховых газов неравномерно изнашиваются. Для их дефектировки издавна использовался «Прибор для осмотров канала ствола». В комплект прибора входило зеркало, укрепленное на шомполе длиной около 2 метров и свечки на специальном штыре. Процесс сводился к тому, что при помощи свечи освещался участок ствола, а его состояние видно было по отражению в зеркале.
Понятно, что такой ответственный контроль (а стволы, бывает, разрываются) в неверном отражении колеблющегося пламени свечи не мог быть качественным. Поэтому раскаленная платиновая проволока при такой же яркости, как свеча, но дававшая ровный свет, была предпочтительней. Осветительный аппарат В.Г.Сергеева не сохранился, хотя устройство для «осмотра каналов ствола» есть в фондах Музея артиллерии Петербурга.

Идея использования раскаленной платиновой нити для освещения подземных работ была поддержана командованием и приказано воплотить ее в жизнь тому же Сергееву. Он заведовал мастерскими Саперного батальона, поэтому сложностей при изготовлении образцов не было. Положение упрощалось тем, что к окончанию войны в России были разработаны новые более, более мощные взрывчатые вещества, некоторые из них от пламени не взрывались. Для возбуждения взрыва их стали применять малый заряд пороха с направленным взрывом, служивший детонатором.

Конструкция такого заряд-детонатора была предложена в 1865г. Д.И.Андриевским. В этом запале были использованы железные опилки для образования кумулятивной выемки. (Рис.1). Порох здесь поджигался платиновой нитью, раскаливаемой током. Без пороха и железных опилок этот запал представлял собой элементарный электрический фонарик с коническим отражателем.
Однако применять в таком виде светильник было невозможно. Мало того, что он мог послужить причиной взрыва при закладке заряда в горн, как и свеча. Но для работы в местах, где имеется болотный газ, его надо было окружать предохраняющей от взрыва сеткой Дэви, как это сделано в шахтерских лампах. Или придумывать что-то другое. В.Г.Сергеев от сетки отказывается.

Рис.1. Промежуточный заряд-детонатор Д.И.Андриевского. 1—железные опилки, 2 – порох. Рис.2. Окончательный вариант светильника В.Г.Сергеева с раскаливаемой нитью.
Испытания, проведенные в августе 1869г. показали, что «главное удобство фонаря при употреблении в минных галереях состоит в том, что он может освещать работы там, где свеча не горит (!!!) и удобен при откапывании земли», то есть при тяжелых физических работах, так как при горении «не портит воздух».
Одна батарея элементов Грове освещала по времени от 3 до 4 часов. Сначала фонарь охлаждался водой, но при ее нагревании всплывали пузырьки воздуха между стеклами и ухудшали качество светового луча. Световой луч давал свет такой силы, что «можно было читать от фонаря на расстоянии двух саженей (более 2 метров)». (16)

Фонарь Сергеева был принят на вооружение и существовал еще в 1887г., когда великий русский ученый Д.И Менделеев поднимался на воздушном шаре Саперного батальона для наблюдения солнечного затмения.

Увы о дальнейшей судьбе первого светильника с накаливанием нити, нашедшего практическое применение в России, ничего не известно, хотя конструкция была перспективной и современные шахтерские светильники в принципе ничем не отличаются от фонаря Сергеева, разве что источник питания шахтеры носят с собой.

Вместо заключения

Впервые явление вольтовой дуги наблюдал в 1803 году русский ученый Василий Петров. В 1810 году то же открытие сделал английский физик Деви. Оба они получили вольтову дугу, пользуясь большой батареей элементов, между концами стерженьков из древесного угля. И тот, и другой писали, что вольтова дуга может использоваться в целях освещения. Но прежде надо было найти более подходящий материал для электродов, поскольку стержни из древесного угля сгорали за несколько минут и были мало пригодны для практического использования. Дуговые лампы имели и другое неудобство – по мере выгорания электродов надо было постоянно подвигать их навстречу друг другу. Как только расстояние между ними превышало некий допустимый минимум, свет лампы становился неровным, она начинала мерцать и гасла.

Павел Николаевич Яблочков

Первую дуговую лампу с ручным регулированием длины дуги сконструировал в 1844 году французский физик Фуко. Древесный уголь он заменил палочками из твердого кокса. В 1848 году он впервые применил дуговую лампу для освещения одной из парижских площадей. Это был короткий и весьма дорогой опыт, так как источником электричества служила мощная батарея. Затем были придуманы различные приспособления, управляемые часовым механизмом, которые автоматически сдвигали электроды по мере их сгорания.

Понятно, что с точки зрения практического использования желательно было иметь лампу, не осложненную дополнительными механизмами. Но можно ли обойтись без них? Оказалось, что да. Если поставить два уголька не друг против друга, а параллельно, притом так, чтобы дуга могла образовываться только между двумя их концами, то при этом устройстве расстояние между концами углей всегда сохраняется неизменным. Конструкция такой лампы кажется очень простой, однако создание ее потребовало большой изобретательности. Она была придумана в 1876 году русским электротехником Яблочковым, который работал в Париже в мастерской академика Бреге.

Свеча Яблочкова

Но даже в таком усовершенствованном виде дуговые лампы не могли получить достаточно широкого распространения. Вольтова дуга представляет собой очень сильный источник света. Яркость ее горения невозможно уменьшить ниже некоторого предела. Поэтому дуговые лампы использовались для освещения больших залов, вокзалов или площадей. Но они были совершенно непригодны для применения в маленьких жилых или рабочих помещениях. Намного удобнее в этом смысле были лампочки накаливания. Устройство их всем известно: электрический ток, проходя через тонкую нить, раскаливает ее до высокой температуры, благодаря чему она начинает ярко светиться.

Александр Николаевич Лодыгин

Еще в 1820 коду французский ученый Деларю изготовил первую такую лампу, в которой накаливаемым телом служила платиновая проволока. После этого в течение полувека лампы накаливания почти не использовались, поскольку не могли найти подходящего материала для нити. Поначалу наиболее удобным казался уголь. В 1873 году русский электротехник Лодыгин сделал лампочку с нитью из роторного угля. Он же первый начал откачивать из баллона воздух. В конце концов ему удалось создать первую лампочку накаливания, получившую некоторое практическое применение, но она оставалась еще очень несовершенной. В 1878 году американские электротехники Сойер и Манн нашли способ изготавливать маленькие угольные дуги небольшого сечения путем обугливания картона в графитовом порошке. Эти дуги заключали в стеклянные колпачки. Однако и эти лампочки были очень недолговечны.

Ясно, что полукустарные мастерские русских изобретателей не могли выполнять массу исследовательских, конструкторских и технологических работ. И дело стояло на мертвой точке, хотя в России были изобретатели первой величины, достаточно вспомнить Яблочкова и Лодыгина. У них попросту не было больших денег для этого.

В 1879 году за усовершенствование электрической лампочки взялся знаменитый американский изобретатель Эдисон. Он понимал: для того, чтобы лампочка светила ярко и долго и имела ровный немигающий свет, необходимо, во-первых, найти подходящий материал для нити, и, во-вторых, научиться создавать в баллоне сильно разреженное пространство. Было проделано множество экспериментов с различными материалами, которые ставились со свойственным для Эдисона размахом. Подсчитано, что его помощники опробовали не менее 6000 различных веществ и соединений, при этом на опыты было израсходовано свыше 100 тысяч долларов. Сначала Эдисон заменил ломкий бумажный уголек более прочным, приготовленным из угля, потом стал делать опыты с различными металлами и наконец остановился на нити из обугленных бамбуковых волокон. В том же году в присутствии трех тысяч человек Эдисон публично демонстрировал свои электрические лампочки, осветив ими свой дом, лабораторию и несколько прилегающих улиц. Это была первая лампочка с продолжительным сроком службы, пригодная для массового производства. Но поскольку изготовление нитей из бамбука оказалось достаточно дорогим, Эдисон разработал новый способ выделки их из специальным образом обработанных волокон хлопка. Сначала хлопок помещали в горячий хлорно-цинковый раствор, где он постепенно растворялся. Полученную жидкость сгущали с помощью насоса до тестообразного состояния и выдавливали через тонкую трубку в сосуд со спиртом. Здесь она превращалась в тонкую нить и наматывалась на барабан. Полученную нить путем нескольких промежуточных операций освобождали от хлорно-цинкового раствора, сушили, разрезали, заключали в v-образные формы и обугливали в печи без доступа воздуха. Затем на нити напыляли тонкий слой угля. Для этого их помещали под колпак, заполненный светильным газом, и пропускали через них ток. Под действием тока газ разлагался, и на нити осаждался тонкий слой углерода. После всех этих сложных операций нить была готова для употребления.

Эдисон, создав в 1879г. свою конструкцию лапочки, уже владел могучей компанией «Эдисон энд Ко» Поэтому и смог довести дело по внедрению лампочки накаливания до финала. Акционеры же русских ламповых фабрик предпочитали вместо затрат на оборудование ввозить все основные полуфабрикаты, как стекло, вольфрам, молибден из-за границы. В основном из Германии. Поэтому в первую мировую войну вступили, не умея делать радиолампы. В те времена была распространена шутка, что «в русской электролампочке только воздух русский, да и тот весь выкачен». Кстати выкачен некачественно, ибо радиолампа не могла работать с таким вакуумом».

Первая лампочка Эдисона

Процесс изготовления лампочки тоже был очень сложным. Нить помещали в стеклянный колпачок между двумя платиновыми электродами, вплавленными в стекло (дорогой платиной приходилось пользоваться потому, что она имела одинаковый со стеклом коэффициент теплового расширения, что было очень важно для создания герметичности). Наконец, с помощью ртутного насоса из лампочки выкачивали воздух, так что в ней оставалось не более одной миллиардной того воздуха, который содержался в ней при нормальном давлении. Когда выкачивание заканчивалось, лампочку запаивали и насаживали на цоколь с контактами для вкручивания в патрон (и патрон, и цоколь, а также другие элементы электрического освещения, сохранившиеся без изменений до наших дней – выключатели, предохранители, электрические счетчики и многое другое – были также изобретены Эдисоном). Средняя долговечность лампочки Эдисона составляла 800-1000 часов непрерывного горения.

Почти тридцать лет лампочки изготавливались описанным выше способом, но будущее было за лампочками с металлической нитью. Еще в 1890 году Лодыгин придумал заменить угольную нить металлической проволокой из тугоплавкого вольфрама, имевший температуру накала 3385 градусов. Однако промышленное изготовление таких лампочек началось только в XX веке.

Рекомендуется к просмотру: 

История лампочки | Основы освещения

Краткая история лампочки

Электрический свет, один из предметов повседневного обихода, который больше всего влияет на нашу жизнь, был изобретен не в в традиционном понимании в 1879 году Томаса Альвы Эдисона, хотя можно сказать, что он создал первую коммерчески практичную лампу накаливания. свет. Он был не первым и не единственным, кто пытался изобрести лампочку накаливания. Фактически, некоторые историки утверждают, что до версии Эдисона было более 20 изобретателей ламп накаливания.Однако Эдисон часто приписывают изобретение, потому что его версия смогла превзойти более ранние версии из-за сочетание трех факторов: эффективный материал накаливания, более высокий вакуум, чем удалось достичь другим и высокое сопротивление, делающее распределение энергии из централизованного источника экономически целесообразным.

Ранние лампочки

В 1802 году Хэмфри Дэви изобрел первый электрический свет. Он экспериментировал с электричеством и изобрел электрическая батарея.Когда он подключил провода к своей батарее и куску углерода, углерод засветился, производя свет. Его изобретение было известно как лампа Electric Arc. И хотя он производил свет, он не производил его для длинный и был слишком ярким для практического использования.

В течение следующих семи десятилетий другие изобретатели также создали «лампочки», но не появилось никаких конструкций для коммерческого использования. применение. В частности, в 1840 году британский ученый Уоррен де ла Рю заключил свернутую в спираль платиновую нить в вакуумную трубку и пропустил через нее электрический ток.В основе конструкции лежала идея о том, что высокоплавкая точка платины позволит ему работать при высоких температурах и что откачанная камера будет содержать меньшее количество молекул газа вступает в реакцию с платиной, что увеличивает ее долговечность. Несмотря на эффективный дизайн, стоимость платины сделали его непрактичным для коммерческого производства.

В 1850 году английский физик по имени Джозеф Уилсон Свон создал «лампочку», вложив туда карбонизированную бумагу. нити в вакуумированной стеклянной колбе.И к 1860 году у него был рабочий прототип, но отсутствие хорошего вакуума и адекватное снабжение электричеством привело к лампочке, срок службы которой был слишком коротким, чтобы считаться эффективным источник света. Однако в 1870-х годах стали доступны лучшие вакуумные насосы, и Свон продолжил эксперименты со светом. луковицы. В 1878 году Свон разработал лампочку с более длительным сроком службы, используя обработанную хлопковую нить, которая также устранила проблему. раннего почернения луковиц.

24 июля 1874 г. канадский патент. был подан Торонто медицинский электрик по имени Генри Вудворд и коллега Мэтью Эванс.Они построили свои лампы из карбона разных размеров и форм. стержни между электродами в стеклянных баллонах, заполненных азотом. Вудворд и Эванс попытались продать свою лампу, но безуспешно. В конце концов они продали свой патент Эдисону в 1879 году.

Томас Эдисон и «первая» лампочка

В 1878 году Томас Эдисон начал серьезные исследования по разработке практической лампы накаливания, а 14 октября 1878 года Эдисон подал свою первую патентную заявку на «Улучшение электрического освещения».Однако он продолжал испытывать несколько типы материала для металлических нитей, чтобы улучшить его первоначальную конструкцию, и к 4 ноября 1879 года он подал еще одну заявку на патент США. патент на электрическую лампу с использованием «углеродной нити или ленты, намотанной и соединенной … с платиновыми контактными проводами».

Хотя в патенте описано несколько способов создания углеродной нити, включая использование «хлопковой и льняной нити, деревянные лубки, бумага, свернутая по-разному «, только через несколько месяцев после выдачи патента Эдисон и его команда обнаружили, что карбонизированная бамбуковая нить может прослужить более 1200 часов.

Это открытие положило начало лампочек промышленного производства, а в 1880 году компания Томаса Эдисона, Edison Electric Light Company, начала продвигает свой новый продукт.

Оригинальная лампа с углеродной нитью от Томаса Эдисона.

Другие примечательные даты

• 1906 — Компания General Electric первой запатентовала метод изготовления вольфрамовых нитей для использования в лампах накаливания. Сам Эдисон знал, что вольфрам в конечном итоге окажется лучшим выбором для нитей в лампах накаливания, но в его время не было оборудования, необходимого для производства проволоки в такой прекрасной форме.
• 1910 — Уильям Дэвид Кулидж из General Electric усовершенствовал процесс производства, чтобы изготавливать самые долговечные вольфрамовые нити.
• 1920-е гг. — Производство первых матовых лампочек, регулируемых ламп для автомобильных фар и неонового освещения.
• 1930-е годы — в тридцатые годы были изобретены небольшие одноразовые лампы-вспышки для фотографии и люминесцентные лампы для загара.
• 1940-е годы — первые лампы накаливания с мягким светом.
• 1950-е годы — Производство кварцевого стекла и галогенных ламп
• 1980-е — Созданы новые галогениды маломощных металлов
• 1990-е — дебютируют лампы с длительным сроком службы и компактные люминесцентные лампы.

Будущее «первой» лампочки?

Современные лампы накаливания не являются энергоэффективными — менее 10% электроэнергии, подаваемой на лампу, преобразуется в видимый свет. Оставшаяся энергия теряется в виде тепла.Однако эти неэффективные лампочки все еще широко используются сегодня благодаря множеству преимуществ, таких как:

• широкий, недорогая доступность
• легко встраивается в электрические системы
• адаптируется для небольших систем
• работа при низком напряжении, например, в устройствах с батарейным питанием
• широкая форма и размер наличие

К сожалению, что касается лампы накаливания, законодательство многих стран, включая США, требует постепенного отказа от ее использования для более энергоэффективных вариантов, таких как компактные люминесцентные лампы и светодиодные лампы.Однако эта политика вызвала большое сопротивление из-за низкой стоимости ламп накаливания, мгновенной доступности света и опасений по поводу загрязнения КЛЛ ртутью.

Но поскольку цены на светодиоды значительно падают, будущее, похоже, принадлежит светодиодам. Здесь, на Bulbs.com, мы храним постоянно растущий каталог светодиодных ламп и светильников. В этом видео резюмируются многие преимущества светодиодной технологии.

Другие полезные ресурсы

,

История лампочки

Более 150 лет назад изобретатели начали работу над яркой идеей, которая оказала огромное влияние на то, как мы используем энергию в наших домах и офисах. Это изобретение изменило способ проектирования зданий, увеличило продолжительность среднего рабочего дня и дало толчок развитию новых предприятий. Это также привело к новым прорывам в области энергетики — от электростанций и линий электропередач до бытовой техники и электродвигателей.

Как и все великие изобретения, лампочку нельзя приписать одному изобретателю.Это была серия небольших улучшений идей предыдущих изобретателей, которые привели к созданию лампочек, которые мы используем сегодня в наших домах.

Лампы накаливания освещают путь

Задолго до того, как Томас Эдисон запатентовал — сначала в 1879 году, а затем год спустя, в 1880 году — и начал коммерциализацию своей лампы накаливания, британские изобретатели продемонстрировали, что электрический свет возможен с дуговыми лампами. В 1835 году был продемонстрирован первый постоянный электрический свет, и в течение следующих 40 лет ученые всего мира работали над лампой накаливания, возясь с нитью накала (часть лампы, излучающей свет при нагревании электрическим током) и лампой накаливания. атмосферу колбы (независимо от того, откачивается ли воздух из колбы или она заполнена инертным газом, чтобы предотвратить окисление и выгорание нити).Эти первые лампочки имели чрезвычайно короткий срок службы, были слишком дороги в производстве или потребляли слишком много энергии.

Когда Эдисон и его исследователи из Менло-Парка вышли на сцену освещения, они сосредоточились на улучшении нити накала — сначала тестировали углерод, затем платину, прежде чем наконец вернуться к углеродной нити. К октябрю 1879 года группа Эдисона изготовила лампочку с обугленной нитью из хлопковой нити без покрытия, которая могла работать 14,5 часов. Они продолжали экспериментировать с нитью накала, пока не остановились на ней, сделанной из бамбука, что дало лампам Эдисона срок службы до 1200 часов — эта нить накала стала стандартом для ламп Эдисона на следующие 10 лет.Эдисон также внес другие улучшения в лампочку, в том числе создал лучший вакуумный насос для полного удаления воздуха из лампы и разработал винт Эдисона (который сейчас является стандартным патроном для лампочек).

(Историческая сноска: нельзя говорить об истории лампочки, не упомянув Уильяма Сойера и Албона Мэна, получивших патент США на лампу накаливания, и Джозефа Свана, который запатентовал свою лампочку в Англии. дебаты о том, нарушали ли патенты Эдисона на лампочки патенты других изобретателей.В конце концов, американская осветительная компания Эдисона объединилась с Thomson-Houston Electric Company — компанией, производящей лампы накаливания по патенту Сойера-Мэна — и образовала General Electric, а английская осветительная компания Эдисона объединилась с компанией Джозефа Свана, чтобы сформировать Ediswan в Англии.)

Что делает вклад Эдисона в электрическое освещение настолько выдающимся, так это то, что он не остановился на улучшении лампочки — он разработал целый ряд изобретений, которые сделали использование лампочек практичным.Эдисон смоделировал свою технологию освещения на основе существующей газовой системы освещения. В 1882 году на виадуке Холборн в Лондоне он продемонстрировал, что электричество можно распределять от расположенного в центре генератора через серию проводов и трубок (также называемых трубопроводами). Одновременно он сосредоточился на улучшении выработки электроэнергии, разработав первую коммерческую энергосистему под названием Pearl Street Station в нижнем Манхэттене. А чтобы отслеживать, сколько электроэнергии потребляет каждый покупатель, Эдисон разработал первый электросчетчик.

Пока Эдисон работал над всей системой освещения, другие изобретатели продолжали делать небольшие успехи, улучшая процесс производства нити накала и эффективность лампы. Следующее большое изменение в лампе накаливания произошло с изобретением вольфрамовой нити накаливания европейскими изобретателями в 1904 году. Эти новые лампы накаливания прослужили дольше и имели более яркий свет по сравнению с лампами с углеродной нитью. В 1913 году Ирвинг Ленгмюр выяснил, что размещение инертного газа, такого как азот, внутри колбы удваивает ее эффективность.В течение следующих 40 лет ученые продолжали вносить улучшения, которые снизили стоимость и повысили эффективность лампы накаливания. Но к 1950-м годам исследователи еще только выяснили, как преобразовать около 10 процентов энергии, используемой лампой накаливания, в свет, и начали фокусировать свою энергию на других осветительных решениях.

Дефицит энергии ведет к флуоресцентным прорывам

В 19 веке два немца — стеклодув Генрих Гайсслер и врач Юлиус Плюкер — обнаружили, что они могут производить свет, удаляя почти весь воздух из длинной стеклянной трубки и пропуская электрический ток. ток через нее, изобретение, которое стало известно как трубка Гейслера.Эти газоразрядные лампы не пользовались популярностью до начала 20 века, когда исследователи начали искать способ повысить эффективность освещения. Газоразрядные лампы стали основой многих технологий освещения, включая неоновые лампы, натриевые лампы низкого давления (тип, используемый в наружном освещении, таком как уличные фонари) и люминесцентные лампы.

И Томас Эдисон, и Никола Тесла экспериментировали с люминесцентными лампами в 1890-х годах, но ни один из них никогда не производил их в коммерческих целях.Вместо этого именно прорыв Питера Купера Хьюитта в начале 1900-х годов стал одним из предшественников люминесцентной лампы. Хьюитт создал сине-зеленый свет, пропустив электрический ток через пары ртути и включив балласт (устройство, подключенное к лампочке, которое регулирует ток через трубку). Хотя лампы Cooper Hewitt были более эффективными, чем лампы накаливания, они мало пригодны для использования из-за цвета света.

К концу 1920-х — началу 1930-х годов европейские исследователи проводили эксперименты с неоновыми трубками, покрытыми люминофором (материалом, который поглощает ультрафиолетовый свет и преобразует невидимый свет в полезный белый свет).Эти открытия послужили толчком к осуществлению программ исследований люминесцентных ламп в США, и к середине и концу 1930-х годов американские осветительные компании демонстрировали люминесцентные лампы для ВМС США и на Всемирной выставке 1939 года в Нью-Йорке. Эти фонари прослужили дольше и были примерно в три раза эффективнее, чем лампы накаливания. Потребность в энергоэффективном освещении американских военных заводов привела к быстрому внедрению люминесцентных ламп, и к 1951 году в США больше света производилось линейными люминесцентными лампами.

Другой недостаток энергии — нефтяной кризис 1973 года — заставил инженеров-осветителей разработать люминесцентные лампы, которые можно было бы использовать в жилых помещениях. В 1974 году исследователи из Сильвании начали изучать, как можно уменьшить балласт и вставить его в лампу. Хотя они разработали патент на свою лампочку, они не могли найти способ ее производства. Два года спустя, в 1976 году, Эдвард Хаммер из General Electric придумал, как изгибать люминесцентную лампу в форме спирали, создав первую компактную люминесцентную лампу (КЛЛ).Как и Sylvania, General Electric отложила этот дизайн, потому что новое оборудование, необходимое для массового производства этих фонарей, было слишком дорогим.

Первые компактные люминесцентные лампы появились на рынке в середине 1980-х годов по розничным ценам от 25 до 35 долларов, но цены могли сильно различаться в зависимости от региона из-за различных рекламных акций, проводимых коммунальными предприятиями. Потребители указали на высокую цену как на препятствие номер один при покупке КЛЛ. Были и другие проблемы — многие КЛЛ 1990 года были большими и громоздкими, они плохо вписывались в светильники, у них была низкая светоотдача и непостоянные характеристики.С 1990-х годов улучшение характеристик КЛЛ, цены, эффективности (они потребляют примерно на 75 процентов меньше энергии, чем лампы накаливания) и срока службы (они служат примерно в 10 раз дольше) сделали их жизнеспособным вариантом как для арендаторов, так и для домовладельцев. Спустя почти 30 лет после того, как КЛЛ были впервые представлены на рынке, КЛЛ ENERGY STAR® стоит всего 1,74 доллара за лампу при покупке в упаковке по четыре штуки.

Светодиоды: будущее уже здесь

Одна из самых быстро развивающихся технологий освещения сегодня — это светодиоды (или LED).Тип твердотельного освещения, светодиоды используют полупроводник для преобразования электричества в свет, часто имеют небольшую площадь (менее 1 квадратного миллиметра) и излучают свет в определенном направлении, что снижает потребность в отражателях и рассеивателях, которые могут улавливать свет.

Это также самые эффективные фонари на рынке. Эффективность лампочки также называется световой эффективностью. Это мера излучаемого света (люмены), деленная на потребляемую мощность (ватты). Лампа, которая на 100 процентов эффективна при преобразовании энергии в свет, будет иметь эффективность 683 лм / Вт.Чтобы представить это в контексте, лампа накаливания мощностью от 60 до 100 Вт имеет эффективность 15 лм / Вт, эквивалентная CFL имеет эффективность 73 лм / Вт, а текущие сменные лампы на основе светодиодов на рынке варьируются от 70 до 120 лм / Вт со средней эффективностью 85 лм / Вт.

В 1962 году, работая в General Electric, Ник Холоняк-младший изобрел первый светодиод видимого спектра в виде красных диодов. Затем были изобретены бледно-желтые и зеленые диоды. Поскольку компании продолжали улучшать красные диоды и их производство, они начали появляться в

.

Кто изобрел лампочку?

Хотя Томасу Эдисону обычно приписывают изобретение лампочки, знаменитый американский изобретатель был не единственным, кто внес свой вклад в разработку этой революционной технологии. Многие другие известные деятели также запомнились работой с электрическими батареями, лампами и созданием первых ламп накаливания.

Ранние исследования и разработки

История лампочки началась задолго до того, как Эдисон запатентовал первую коммерчески успешную лампочку в 1879 году.В 1800 году итальянский изобретатель Алессандро Вольта разработал первый практический метод производства электричества — гальваническую батарею. Сделанная из чередующихся дисков из цинка и меди, перемежаемых слоями картона, пропитанного соленой водой, куча проводила электричество, когда медный провод был подключен с обоих концов. Светящийся медный провод Вольты, на самом деле предшественник современных батарей, также считается одним из самых ранних проявлений освещения лампами накаливания.

Вскоре после того, как Вольта представил свое открытие постоянного источника электричества Королевскому обществу в Лондоне, Хэмфри Дэви, английский химик и изобретатель, создал первую в мире электрическую лампу, соединив гальванические батареи с угольными электродами.Изобретение Дэви 1802 года было известно как электрическая дуговая лампа, названная в честь яркой дуги света, излучаемой между двумя угольными стержнями.

Хотя дуговая лампа Дэви, безусловно, была улучшением автономных свай Volta, она все же не была очень практичным источником освещения. Эта примитивная лампа быстро перегорела и была слишком яркой для использования дома или на работе. Но принципы, лежащие в основе дугового света Дэви, использовались на протяжении 1800-х годов при разработке многих других электрических ламп и лампочек.

В 1840 году британский ученый Уоррен де ла Рю разработал электрическую лампочку, в которой вместо меди использовалась спиральная платиновая нить накала, но высокая стоимость платины помешала лампочке добиться коммерческого успеха. А в 1848 году англичанин Уильям Стейт увеличил срок службы обычных дуговых ламп, разработав часовой механизм, который регулировал движение быстро разрушающихся угольных стержней ламп. Но стоимость батарей, используемых для питания ламп Стэйта, сдерживала коммерческие начинания изобретателя.

Джозеф Свон против Томаса Эдисона

В 1850 году английский химик Джозеф Суон решил проблему экономической эффективности предыдущих изобретателей и к 1860 году разработал электрическую лампочку, в которой вместо платиновых нитей использовались углеродные бумажные волокна. Свон получил патент в Великобритании в 1878 году, а в феврале 1879 года он продемонстрировал рабочую лампу на лекции в Ньюкасле, Англия, по данным Смитсоновского института. Как и в более ранних версиях лампочки, нити Свана были помещены в вакуумную трубку, чтобы свести к минимуму воздействие кислорода и продлить срок их службы.К несчастью для Свана, вакуумные насосы его времени не были эффективными, как сейчас, и, хотя его прототип хорошо работал для демонстрации, на практике он был непрактичным.

Эдисон понял, что проблема с конструкцией Свана была в нити накала. Тонкая нить накала с высоким электрическим сопротивлением сделает лампу практичной, потому что для ее свечения потребуется лишь небольшой ток. Он продемонстрировал свою лампочку в декабре 1879 года. Свон включил усовершенствование в свои лампочки и основал компанию по производству электрического освещения в Англии.Эдисон подал в суд за нарушение патентных прав, но патент Суона был серьезной претензией, по крайней мере, в Соединенном Королевстве, и два изобретателя в конечном итоге объединили усилия и создали компанию Edison-Swan United, которая стала одним из крупнейших мировых производителей лампочек, согласно Музей неестественной тайны.

Лебедь — не единственный конкурент, с которым Эдисон столкнулся. В 1874 году канадские изобретатели Генри Вудворд и Мэтью Эванс подали патент на электрическую лампу с угольными стержнями разного размера, помещенными между электродами в стеклянном цилиндре, заполненном азотом.Пара безуспешно пыталась коммерциализировать свои лампы, но в конце концов продала свой патент Эдисону в 1879 году.

За успехом лампочки Эдисона последовало создание в 1880 году компании Edison Electric Illuminating Company в Нью-Йорке. финансовые взносы JP Morgan и других богатых инвесторов того времени. Компания построила первые электростанции, которые питали бы электрическую систему и недавно запатентованные лампы. Первая генерирующая станция была открыта в сентябре 1882 года на Перл-стрит в нижнем Манхэттене.

По данным Министерства энергетики США, другие изобретатели, такие как Уильям Сойер и Албон Ман, присоединились к слиянию своей компании с компанией Эдисона и образовали General Electric.

Первая практичная лампа накаливания

По данным Министерства энергетики, Эдисон преуспел и превзошел своих конкурентов в разработке практичной и недорогой лампочки. Эдисон и его команда исследователей в лаборатории Эдисона в Менло-Парке, штат Нью-Джерси, протестировали более 3000 конструкций лампочек в период с 1878 по 1880 годы.В ноябре 1879 года Эдисон подал патент на электрическую лампу с углеродной нитью. В патенте перечислено несколько материалов, которые могут быть использованы для нити, включая хлопок, лен и дерево. Следующий год Эдисон потратил на поиск идеальной нити для своей новой лампы, тестируя более 6000 растений, чтобы определить, какой материал будет гореть дольше всего.

Через несколько месяцев после выдачи патента 1879 года Эдисон и его команда обнаружили, что обугленная бамбуковая нить может гореть более 1200 часов.Бамбук использовался для изготовления нитей в лампах Эдисона, пока его не начали заменять более долговечными материалами в 1880-х и начале 1900-х годов. [По теме: Какая лампа горит дольше всего?]

В 1882 году Льюис Ховард Латимер, один из исследователей Эдисона, запатентовал более эффективный способ производства углеродных волокон. А в 1903 году Уиллис Р. Уитни изобрел обработку этих нитей, которая позволила им ярко гореть, не затемняя внутреннюю поверхность их стеклянных колб.

Вольфрамовые нити

Уильям Дэвид Кулидж, американский физик из General Electric, в 1910 году усовершенствовал метод производства вольфрамовых нитей.Вольфрам, который имеет наивысшую температуру плавления среди всех химических элементов, был известен Эдисону как отличный материал для нити накала электрических ламп, но оборудование, необходимое для производства сверхтонкой вольфрамовой проволоки, не было доступно в конце 19 века. Вольфрам по-прежнему является основным материалом, который сегодня используется в нити накаливания.

Светодиодные фонари

Светоизлучающие диоды (светодиоды) теперь считаются будущим освещения из-за меньшего энергопотребления, меньшего ежемесячного ценника и более длительного срока службы по сравнению с традиционными лампами накаливания.

Ник Холоньяк, американский ученый из General Electric, случайно изобрел красный светодиод, пытаясь создать лазер в начале 1960-х годов. Как и в случае с другими изобретателями, принцип, согласно которому некоторые полупроводники светятся при подаче электрического тока, был известен с начала 1900-х годов, но Холоняк был первым, кто запатентовал его для использования в качестве осветительной арматуры.

По данным Министерства энергетики, в течение нескольких лет к смеси были добавлены желтые и зеленые светодиоды, которые использовались в нескольких приложениях, включая световые индикаторы, дисплеи калькуляторов и светофоры.Синий светодиод был создан в начале 1990-х годов Исаму Акасаки, Хироши Амано и Сюдзи Накамура, группой японских и американских ученых, за что они получили Нобелевскую премию по физике 2014 года. Синий светодиод позволил ученым создавать белые светодиодные лампы, покрывая диоды люминофором.

Сегодня выбор освещения расширился, и люди могут выбирать различные типы лампочек, в том числе компактные люминесцентные (КЛЛ) лампы, работающие за счет нагрева газа, который производит ультрафиолетовое излучение, и светодиодные лампы.

Несколько осветительных компаний раздвигают границы возможностей лампочек, в том числе Phillips и Stack. Phillips — одна из нескольких компаний, которые создали беспроводные лампочки, которыми можно управлять через приложение для смартфона. В Phillips Hue используется светодиодная технология, которую можно быстро включить, выключить или затемнить одним щелчком на экране смартфона, а также можно запрограммировать. Высококачественные лампочки Hue можно даже настроить на широкий диапазон цветов (всего около шестнадцати миллионов) и синхронизировать их с музыкой, фильмами и видеоиграми.

Stack, начатый инженерами Tesla и NASA, разработал интеллектуальную лампочку с использованием светодиодной технологии с широким спектром функций. Он может автоматически определять окружающее освещение и регулировать его по мере необходимости, он выключается и включается с помощью датчика движения, когда кто-то входит в комнату, может использоваться в качестве предупреждения о пробуждении и даже настраивает цвет в течение дня в соответствии с естественными циркадными циклами человека и узоры естественного света. Лампочки также имеют встроенную программу обучения, которая со временем адаптируется к потребностям жителей.И все эти функции можно программировать или контролировать с любого смартфона или планшета. Подсчитано, что интеллектуальные лампочки Stack могут потреблять примерно на шестьдесят процентов меньше энергии, чем обычные светодиодные лампы, и служат от двадцати до тридцати тысяч часов в зависимости от модели (по сравнению с двадцатью пятью и пятьдесят тысячами часов для обычных светодиодных лампочек. в соответствующих корпусах).

Эти лампочки совместимы (или скоро будут) со многими вариантами превращения всего дома в умный дом, включая использование с Amazon Alexa, Google Home и Apple HomeKit.

Следуйте за Элизабет Палермо в Twitter @techEpalermo, Facebook или Google+. Следите за LiveScience @livescience. Мы также в Facebook и Google+.

Рэйчел Росс внесла свой вклад в эту статью.

Дополнительные ресурсы

,

История лампочек — Кто изобрел лампочку?

Одно из величайших изобретений в истории человечества — лампа накаливания. Однако это не было результатом усилий одного человека и не было разработано. быстро.

Эволюция лампы накаливания началась с эксперимента, который сэр Хэмфри Дэви провел в 1802 году. Он соединил тонкую полоску платины с проводами. которые были подключены к самой мощной в то время электрической батарее в мире.Протекающий через нее ток настолько нагрел полоску, что она начала светиться. Платина использовалась в качестве материала, потому что она имеет высокую температуру плавления. Это длилось недолго и не было слишком ярким, но это было начало. Джеймс Боумен Линдсей продемонстрировал в 1835 году «лампочку накаливания», для которой он утверждал, что с ее помощью он может читать в темноте на расстоянии 45 см. Как он остался доволен тем, как это работает, дальше улучшать не стал.

В 1840 году британский ученый Уоррен де ла Рю сделал лампочку со спиральной нитью накала из платины в стеклянной колбе, из которой забирался весь воздух. вне.Идея заключалась в том, что из-за того, что нить накала горит в вакууме, меньшее количество молекул воздуха будет взаимодействовать с платиной, продлевая срок службы лампы. Лампа работал хорошо, но платина делала его слишком дорогим, поэтому его нельзя было использовать в коммерческих целях. Джон Веллингтон Старр, американский изобретатель, разработал в 1845 году лампу накаливания. лампочка с угольной нитью. Он запатентовал его, но вскоре после этого умер, и его изобретение так и не увидело коммерческого света.

В 1874 году русский изобретатель Александр Лёдыгин экспериментировал с различными материалами для нити накала, такими как осмий, молибден, вольфрам и другие.Джозеф Суонн, британский химик и изобретатель, начал экспериментировать с нитями из карбонизированной бумаги в вакууме и в стеклянной колбе, но потому что это было невозможно получить хороший вакуум в то время или хороший источник электроэнергии, лампы прослужили слишком недолго и не горели слишком сильно. С 1870-х гг. Сотрудничал с Чарльз Стерн, который был экспертом по вакуумным насосам, и в 1978 году им удалось получить хороший вакуум, который предотвратил внутреннее затемнение стеклянного света. колба.В 1879 году они попробовали угольный стержень вместо нити накала, но из-за его очень низкого сопротивления лампочке требовался слишком большой ток, и она продолжала работать. слишком короткий, поэтому он по-прежнему был коммерчески непрактичным. С этого момента Суонн сосредоточился на создании лучшей нити. Он изобрел метод лечения хлопка для производства «пергаментной нити» и, наконец, из него удалось сделать первую пригодную для использования лампочку.

Томас Эдисон начал попытки сделать лампочку пригодной для использования в 1878 году.После экспериментов с различными материалами Эдисон сосредоточился на углеродных волокнах. Его Первая удачная попытка была сделана 22 октября 1879 года с лампочкой, которая прослужила 13 часов. Попробовав карбонизированный хлопок, дерево, бумагу и другие материалы, его Команда обнаружила, что нить из карбонизированного бамбука может прослужить 1200 часов. В 1904 году Шандор Жюст и Франьо Ханаман получили патент на свет. лампа с вольфрамовой нитью, которая давала более яркий свет и прослужила дольше.

,