Одни уверены, что лампочку изобрел Павел Яблочков, другие доказывают, что появилась она благодаря гению другого русского изобретателя - Лодыгина, третьи говорят, что основная заслуга в изобретении этой полезной вещи принадлежит немецкому химику Ауэру, жившему в XVIII веке.
Что касается Яблочкова, он создал дуговую лампу, а Эдисон - лампочку накаливания, который мы и пользуемся до сих пор. Зато Лодыгин вполне мог поспорить с мистером Эдисоном по поводу приоритетов. Он действительно в 1872 г. изобрел лампу накаливания, за что Петербургская академия наук присудила ему Ломоносовскую премию. И первый патент на лампочку накаливания принадлежал Лодыгину. Однако он так и не смог поставить свое изобретение на промышленные рельсы.
А вот Ауэр никаких ламп вообще не изобретал. Не входило это в его задачи. Просто однажды он проводил серию экспериментов по окислению разных веществ - наносил их на небольшой кусок ткани и помещал в пламя горелки. Проверяя очередное соединение, Ауэр обнаружил, что ткань не прогорела насквозь, а только раскалилась и светится ярким оранжевым светом. Принцип использования раскаленного предмета как источника света лег в основу сначала масляных и керосиновых ламп, а потом и лампочки накаливания. Поэтому правильнее было бы сказать, что Эдисон не изобрел лампочку, а лишь усовершенствовал разработки, существовавшие до него. Более того, вопреки распространенному мнению, даже патрон для лампочек придумал не Эдисон, а его сотрудник Стерижер, а розетка и вилка - это заслуга опять-таки Лодыгина. Да и лучший материал для нитей накаливания - вольфрам - предложил тоже Лодыгин (Эдисон использовал в этом качестве обыкновенные швейные нитки, покрытые углем, которые горели не больше 40 часов).
Но несмотря ни на что, отрицать заслуги Эдисона в деле электрификации человечества было бы нелепо. Электрическую лампочку дал нам все-таки именно он, приложив для этого немало усилий. Сегодня это кажется странным, но электрическую лампочку вначале встретили в штыки. Каких только возражений не выдвигали против ее применения! В конце XIX в. противники использования электричества в быту приводили различные аргументы в пользу керосиновых и газовых светильников. Некоторые, например, считали, что использование лампочек представляется проблематичным, пока не разработаны инструменты типа иглы для прочистки форсунки и ершика для удаления копоти с лампового стекла. Другие полагали, что стандартный керосиновый светильник может делать все то, что делает электрический, и еще многое сверх того. Кроме того, электрическому свету нужно было выдержать конкуренцию в цене, яркости и удобстве с газовым рожком.
Поэтому Эдисону, прежде чем приступить к изготовлению лампочки, пришлось до тонкостей изучить газовую промышленность. На бумаге он разработал план центральной электростанции и схему радиальных линий к домам и фабрикам. Затем подсчитал стоимость меди и других материалов, которые потребуются для изготовления ламп и добычи электроэнергии с помощью динамо-машин, движимых паром. Анализ этих цифр определил не только размеры лампы, но и цену ее, равнявшуюся 40 центам.
И вот в 1879 г. на заказанных Эдисоном специальных поездах три тысячи человек прибыли поглядеть на сотни электрических лампочек, которые горели в его мастерской и на окрестных дорогах; энергия подводилась к ним от центральной динамо-машины по подземным проводам. После этой демонстрации последовало резкое падение акций газовых компаний... Затем Эдисон приступил к изготовлению динамо-машин, кабелей, лампочек и осветительных приборов. И, в конце концов, лампочка завоевала мир.
История ламп накаливания уходит своими корнями в девятнадцатый век. Рассмотрим основные моменты, связанные с этим уникальным изобретением человечества.
Особенности
Лампа накаливания это предмет, который знаком многим людям. В настоящее время трудно себе представить жизнь человечества без использования искусственного и электрического света. При этом редко кто задумывается над тем, как выглядела первая лампа, в какой исторический период она была создана.
Для начала рассмотрим устройство лампы накаливания. Этот источник электрического света представляет собой проводник с высокой температурой плавления, который находится в колбе. Из нее предварительно выкачан воздух, вместо него колба заполнена инертным газом. Проходя через лампу, электрический ток испускает поток света.
Суть функционирования
Каков принцип работы лампы накаливания? Он заключается в том, что при протекании электрического тока через тело накала, элемент нагревается, при этом разогревается сама вольфрамовая нить. Именно она испускает по закону Планка излучение теплового и электромагнитного типа. Чтобы создавать полноценное свечение, необходимо накалить вольфрамовую нить до нескольких сотен градусов. По мере уменьшения температуры спектр приобретает красный цвет.
Первые лампы накаливания имели множество недостатков. Например, сложно было регулировать температуру, в результате чего лампы быстро выходили из строя.
Технические особенности
Что собой представляет конструкция современной лампы накаливания? Так как она стала первым источником света, у нее достаточно простая конструкция. Основными элементами лампы считают:
- тело накала;
- колба;
- вводы тока.
В настоящее время разработаны различные модификации, в лампу введен предохранитель, представляющий собой звено. Для производства этой детали используют железоникелевый сплав. Звено сваривают в ножку ввода тока для того, чтобы не допустить при накаливании вольфрамовой нити разрушения стеклянной колбы.
Рассматривая основные преимущества и недостатки ламп накаливания, отметим, что с момента своего появления лампы были существенно модернизированы. Например, благодаря использованию предохранителя снизилась вероятность быстрого разрушения лампы.
Основным минусом подобных осветительных элементов является их высокое потребление энергии. Именно поэтому в настоящее время они стали применяться значительно реже.
Как появились искусственные источники света
История ламп накаливания связана со многими изобретателями. До того времени, когда русский физик Александр Лодыгин стал работать над ее созданием, уже были разработаны первые модели ламп накаливания. В 1809 году английский изобретатель Деларю разработал модель, которая была оснащена платиновой спиралью. История ламп накаливания связана и с изобретателем Генрихом Гебелем. В образце, созданном немцем, обугленная бамбуковая нить помещалась в сосуд, из которого предварительно выкачивали воздух. Гебель занимался модернизацией своей модели лампы накаливания на протяжении пятнадцати лет. Ему удалось получить рабочий вариант лампочки накаливания. Лодыгин добился качественного свечения угольного стержня, помещенного в стеклянном сосуде, из которого был удален воздух.
Вариант практичной модели
Первые лампы накаливания, которые можно было производить в больших объемах, появились в Англии в конце девятнадцатого века. Джозефу Уилсону Суону даже удалось получить патент на собственную разработку.
Говоря о тех, кто придумал лампу накаливания, также необходимо остановиться на экспериментах, проводимых Томасом Эдисоном.
Он пытался использовать в качестве нитей накаливания различные материалы. Именно этот ученый предложил в качестве нити накаливания платиновую нить.
Такое изобретение лампы накаливания стало новым этапом в сфере электричества. Изначально лампы Эдисона функционировали только в течение сорока часов, но, несмотря на это, они достаточно быстро вытеснили газовое освещение.
В тот период, когда Эдисон занимался своими исследованиями, в России Александру Лодыгину удалось создать сразу несколько различных видов ламп, в которых роль нитей играли тугоплавные металлы.
История ламп накаливания свидетельствует о том, что именно русский изобретатель впервые стал применять в виде тела накаливания тугоплавкие металлы.
Помимо вольфрама Лодыгин также проводил эксперименты с молибденом, скручивая его в виде спирали.
Специфика работы лампы Лодыгина
Для современных аналогов характерен прекрасный световой поток, а также качественная цветопередача. Их коэффициент полезного действия составляет 15% при наибольшем значении температуры накала. Такие источники света для своей работы потребляют существенное количество электрической энергии, поэтому их функционирование осуществляется не больше 1000 часов. Это с лихвой окупается невысокой стоимостью ламп, поэтому, несмотря на многообразие искусственных источников освещения, представленным на современном рынке, они по-прежнему считаются популярными и востребованными среди покупателей.
Интересные факты из истории лампы накаливания
В конце девятнадцатого века Дидрихсону удалось внести существенные изменения в модель, предлагаемую русским изобретателем Лодыгиным. Он провел полную откачку из нее воздуха, использовал в лампе сразу несколько волосков.
Подобное усовершенствование позволяло использовать лампу даже в том случае, когда один из волосков перегорал.
Английскому инженеру Джозефу Уилсону Суону принадлежит патент, подтверждающий создание им лампы с угольным волокном.
Волокно располагалось в кислородной разряженной атмосфере, в результате чего свет получался более ярким и равномерным.
Во второй половине девятнадцатого века Эдисон помимо самой лампы изобретает поворотный бытовой выключатель.
Масштабное появление ламп на рынке
С конца девятнадцатого века стали появляться лампы, в которых в качестве нити накаливания использовались оксиды иттрия, циркония, тория, магния.
В начале прошлого века венгерскими исследователями Шандором Юстом и Франьо Ханаманом был получен патент на применение вольфрамовой нити в лампах накаливания. Именно в этой стране были изготовлены первые экземпляры таких ламп, которые вышли на масштабный рынок.
В США в этот же временной период были построены и запущены заводы, занимающиеся получением титана, вольфрама, хрома, путем электрохимического восстановления.
Высокая стоимость вольфрама внесла свои корректировки в скорость внедрения ламп накаливания в повседневную жизнь.
В 1910 году Кулидж разработал новую технологию изготовления тонких вольфрамовых нитей, что способствовало удешевлению производства искусственных ламп накаливания.
Проблему ее быстрого испарения удалось решить американскому ученому Ирвингу Ленгмюру. Именно им было введено в промышленное производство наполнение инертным газом стеклянных колб, что увеличило срок эксплуатации лампы, удешевило их.
Коэффициент полезного действия
Практически вся энергия, которая получается в лампу, постепенно переходит в тепловое излучение. КПД достигает 15 процентов при температурном показателе 15 процентов.
По мере повышения значения температуры происходит увеличение коэффициента полезного действия, но это вызывает существенное снижение эксплуатационного срока службы лампы.
При 2700 К срок полноценного использования искусственного источника света составляет 1000 часов, а при 3400 К - несколько часов.
Для того чтобы повысить долговечность лампы накаливания, разработчики предлагают уменьшать значение напряжения питания. Безусловно, при этом КПД также будет снижаться примерно в 4-5 раз. Такой эффект инженеры используют в тех случаях, когда требуется надежное освещение минимальной яркости. К примеру, это актуально для вечернего и ночного освещения строительных площадок, лестничных пролетов.
Для этого осуществляют последовательное подключение переменного тока лампы с диодом, что гарантирует подачу тока в лампу на протяжении половины всего периода подачи тока.
Учитывая, что цена обычной лампы накаливания существенно меньшее ее среднего срока эксплуатации, приобретение таких источников освещения можно считать достаточно выгодным мероприятием.
Заключение
История появления той модели электрической лампы, к которой мы привыкли, связана с именами многих русских и иностранных ученых и изобретателей. На протяжении двух столетий этот искусственный источник освещения подвергался преобразованиям, модернизации, целью которых было увеличение эксплуатационного срока службы прибора, снижение его стоимости.
Самый большой износ нити накала наблюдается в случае резкой подачи на лампу напряжения. Для решения этой проблемы, изобретатели стали снабжать лампы разнообразными устройствами, гарантирующими их плавный запуск.
В холодном виде вольфрамовая нить обладает удельным сопротивлением, которое всего в два раза превышает показатель алюминия. Для того чтобы избегать пиковых значений мощности, разработчики используют терморезисторы, сопротивление которых падает по мере повышения температуры.
У низковольтовых ламп при равной мощности ресурс эксплуатации и светоотдача намного выше, поскольку они имеют большее сечение тела накаливания. В светильниках, рассчитанных на множество ламп, эффективно последовательное соединение нескольких ламп меньшего напряжения. К примеру, можно вместо шести ламп мощностью 60 Вт, включенных параллельно, использовать всего три.
Безусловно, в наши дни появились различные модели электрических ламп, которые имеют гораздо более результативные характеристики, чем обычные лампочки, изобретенные во время Лодыгина и Эдисона.
Лампочка накаливая – предмет, знакомый всем. Электричество и искусственный свет уже давно стали для нас неотъемлемой частью действительности. Но мало кто задумывается, как появилась та самая первая и привычная нам лампа накаливания.
Наша статья расскажет вам, что собой представляет лампа накаливания, как она работает и как появилась в России и во всем мире.
Что собой представляет
Лампа накаливания — электрический вариант источника света, основная часть которого представляет собой тугоплавкий проводник, играющий роль тела накала. Проводник размещен в колбе из стекла, которая внутри бывает накаченной инертным газом или полностью лишенной воздуха. Пропуская через тугоплавкий тип проводника электрический ток, данная лампа может испускать световой поток.
Свечение лампы накаливания
Принцип функционирования базируется на том, что когда электрический ток течет по телу накала, данный элемент начинает накаливаться, нагревая вольфрамовую нить. Вследствие этого нить накала начинает испускать излучение электромагнитно-теплового типа (закон Планка). Для создания свечения температура накала должна составлять пару тысяч градусов. При снижении температуры спектр свечения будет становиться все более красным.
Все минусы, имеющиеся у лампы накаливания, кроются в температуре накала. Чем лучше нужен световой поток, тем большая температура потребуется. При этом вольфрамовая нить характеризуется пределом накала, при превышении которого этот источник света навсегда выходит из строя.
Обратите внимание! Температурный предел нагрева для ламп накаливания — 3410 °C.
Конструкционные особенности
Поскольку лампа накаливания считается самым первым источников света, то вполне закономерно, что ее конструкция должна быть достаточной простой. Особенно, если сравнивать с нынешними источниками света, которые ее постепенно вытесняют с рынка.
В лампе накаливания ведущими элементами считаются:
- колба лампы;
- тело накала;
- токовводы.
Обратите внимание! Первая подобная лампа имела именно такое строение.
Конструкция лампы накаливания
На сегодняшний день разработано несколько вариантов ламп накаливания, но такое строение характерно для самых простых и самых первых моделей.
В стандартной лампочке накаливания, кроме вышеописанных элементов имеется предохранитель, который представляет собой звено. Оно состоит из ферроникелевого сплава. Его вваривают в разрыв одного из двух токовводов изделия. Звено размещается в ножке токоввода. Оно нужно для того, чтобы предупредить разрушение стеклянной колбы во время прорыва нити накала. Это связано с тем, что при прорыве вольфрамовой нити создается электрическая дуга. Она может оплавить остатки нити. А ее фрагменты могут повредить колбу из стекла и привести к возникновению возгорания.
Предохранитель же разрушает электрическую дугу. Такое ферроникелевое звено размещается в полости, где давление равняется атмосферному. В данной ситуации дуга гаснет.
Такое строение и принцип работы обеспечили лампе накаливания широкое распространение по миру, но из-за их высокого энергопотребления и непродолжительному сроку службы, она сегодня стали использоваться гораздо реже. Связано это с тем, что появились более современные и эффективные источники света.
История открытия
В создание лампы накаливания в том виде, в котором она известна на сегодняшний день, сделали свой вклад исследователи, как из России, так и из других стран мира.
Александр Лодыгин
До момента, когда изобретатель Александр Лодыгин из России начал трудиться над разработкой ламп накаливания, в ее истории нужно отметить некоторые важные события:
- в 1809 году известный изобретатель Деларю из Англии создал свою первую лампу накаливания, оснащенную платиновой спиралью;
- через почти 30 лет в 1938 году уже бельгийский изобретатель Жобар разработал угольную модель лампы накаливания;
- изобретатель Генрих Гёбель из Германии в 1854 году уже представил первый вариант рабочего источника света.
Лампочка немецкого образца имела обугленную нить из бамбука, которая помещалась в вакуумированный сосуд. В течение пяти последующих лет Генрих Гёбель продолжал свои наработки и в конечном счете пришел к первому опытному варианту рабочей лампочки накаливания.
Первая практичная лампочка
Джозеф Уилсон Суон, знаменитый физик и химик из Англии, в 1860 году явил миру свои первые успехи в области разработки источника света и за свои результаты был вознагражден патентом. Но некоторые трудности, которые возникли с созданием вакуума, показали неэффективную и не долгосрочную работу лампы Суона.
В России, как уже отмечалось выше, исследованиями в области эффективных источников света занимался Александр Лодыгин. В России он смог добиться свечения в стеклянном сосуде угольного стержня, из которого предварительно был откачен воздух. В России история открытия лампочки накаливания началась в 1872 году. Именно в этом году Александру Лодыгины удались его эксперименты с угольным стержнем. Через два года он в России получает патент под номером 1619, который был выдан ему на нитевой вид лампы. Нить он заменил на стержень из угля, находившийся в вакуумной колбе.
Ровно через год В. Ф. Дидрихсон значительно улучшил вид лампы накаливания, созданную в России Лодыгином. Усовершенствование заключалось в замене угольного стержня на несколько волосков.
Обратите внимание! В ситуации, когда один из них перегорал, происходило автоматическое включение другого.
Джозеф Уилсон Суон, который продолжал свои попытки усовершенствовать уже имеющеюся модель источника света, получает патент на лампочки. Здесь в качестве нагревательного элемента выступало угольное волокно. Но здесь оно располагалось уже в разреженной атмосфере из кислорода. Такая атмосфера позволила получить очень яркий свет.
Вклад Томаса Эдисона
В 70-х года позапрошлого столетия в изобретательскую гонку по созданию работающей модели лампы накаливания включился изобретатель из Америки — Томас Эдисон.
Томас Эдисон
Он проводил исследования в вопросе применения в виде элемента накаливания нитей, произведенных из разнообразных материалов. Эдисон в 1879 году получает патент на лампочку, оснащенной платиновой нитью. Но через год он возвращается к уже проверенному угольному волокну и создает источник света со сроком эксплуатации в 40 часов.
Обратите внимание! Одновременно с работой по созданию эффективного источника света, Томас Эдисон создал поворотный тип бытового выключателя.
При том, что лампочки Эдисона работают всего лишь 40 часов, они начали активно вытеснять с рынка старый вариант газового освещения.
Результаты работ Александра Лодыгина
В то время, как на другом конце мира Томас Эдисон проводил свои эксперименты, в России аналогичными изысканиями продолжал заниматься Александр Лодыгин. Он в 90-х годах 19 века изобрел сразу несколько видов лампочек, нити которых были изготовлены из тугоплавких металлов.
Обратите внимание! Именно Лодыгин первым решился использовать вольфрамовую нить в качестве тела накаливания.
Лампочка Лодыгина
Кроме вольфрама он также предлагал использовать нити накаливания, изготовленные из молибдена, а также скручивать их в форме спирали. Такие свои нити Лодыгин размещал в колбах, из которых откачивался весь воздух. Вследствие таких действий нити предохранялись от кислородного окисления, что делало срок службы изделий значительно продолжительным.
Первый тип коммерческой лампочки, произведенный в Америке, содержала вольфрамовую нить и изготавливалась по патенту Лодыгина.
Также стоит отметить, что Лодыгиным были разработаны газонаполненные лампы, содержащие угольные нити и заполненные азотом.
Таким образом, авторство первой лампочки накаливания, отправленной в серийное производство, принадлежит именно российскому исследователю Александру Лодыгину.
Особенности работы лампочки Лодыгина
Для современных ламп накаливания, которые являются прямыми потомками модели Александра Лодыгина, характерны:
- отменный световой поток;
- отличная цветопередача;
Цветопередача лампы накаливания
- низкий показатель конвекции и проводимости тепла;
- температура накала нити — 3400 K;
- при максимальном уровне показателя температуры накала коэффициент для полезного действия составляет 15 %.
Кроме этого данный тип источника света в ходе своей работы потребляет много электроэнергии, по сравнению с другими современными лампочками. Из-за конструкционных особенностей такие лампы могут работать примерно 1000 часов.
Но, несмотря на то, что по многим критериям оценки данная продукция уступает более совершенным современным источникам света, она, благодаря своей дешевизне, все еще остается актуальной.
Заключение
В создании эффективной лампы накаливания участвовали изобретатели из разных стран. Но только российский ученый Александр Лодыгин смог создать самый оптимальный вариант, которым мы, собственно, и продолжаем пользоваться по сегодняшний день.
Секреты установки точечных светильников в натяжной потолок: насколько это сложно?
Лампа накаливания - это искусственный источник света, в котором свет идет от тела накала, которое нагревается электрическим током до высокой температуры. В качестве тела накала чаще всего используется спираль из тугоплавкого металла (чаще всего - вольфрама), либо угольная нить. Чтобы исключить окисление тела накала при контакте с воздухом, его помещают в вакуумированную колбу, либо колбу, заполненную инертными газами или парами галогенов.
Два века назад, в 1840 году англичанин Деларю производит на свет первую в мире лампу накаливания (тогда она была с платиновой спиралью и не отличалась своей практичностью)… Как говорится, первый блин комом.. но начало было положено..
Спустя почти 15 лет, в 1854 году немец Генрих Гёбель разработал первую «современную» на тот момент лампу: обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде. Далее ему понадобилось еще 5 лет, чтобы разработать то, что многие сегодня называют первой практичной лампой..
В 1860 год английский химик и физик Джозеф Уилсон Суон продемонстрировал первые результаты работы этой лампы и получил патент, однако трудности в получении вакуума привели к тому, что лампа Суона работала недолго и неэффективно.
В июле 1874 года теперь уже российский инженер заявил о себе. Александр Николаевич Лодыгин получил патент на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещённый в вакуумированный сосуд.+
Спустя год лампа Лодыгина была усовершенствована. Сделал это ученый Дидрихсон, он осуществил откачку воздуха из неё и применил в лампе несколько волосков (в случае перегорания одного из них, следующий включался автоматически).
В том же году, может чуть позже, русский электротехник Павел Николаевич Яблочков, работая над «электрической свечой», открыл, что каолин, который он использовал для изоляции углей свечи, электропроводен при высокой температуре. После чего он создал «каолиновую лампу», где «нить накала» была изготовлена из каолина. Особенностью данной лампы было то, что она не требовала вакуума, и «нить накала» не перегорала на открытом воздухе. Однако Яблочков с русской душой считал, что лампы накаливания неперспективны, и не верил в возможность их применения в широком масштабе.
«Каолиновая лампа» Яблочкова была быстро забыта, но позже немецкий физик Вальтер Нернст создал аналогичную лампу, где «нить накала» была изготовлена из магнезии. Но этим лампам не суждено было завоевать наши потолки. Лампа Нернста также не требовала вакуума, но существенной особенностью «каолиновой лампы» и лампы Нернста является то, что «нить накала» надо было разогреть до высокой температуры, чтобы лампа зажглась. В первых лампах «нить накала» подогревалась спичкой, впоследствии стали использовать электрические нагреватели, но и это не позволило лампам долго продержаться в лидерах.+
В 1878 году английский изобретатель Джозеф Уилсон Суон получил британский патент на лампу с угольным волокном. В его лампах волокно находилось в разреженной кислородной атмосфере, что позволяло получать очень яркий свет. Но это еще не та лампа, о которой грезило человечество.
Во второй половине 1870-х годов американский изобретатель Томас Эдисон проводит исследовательскую работу, в которой он пробует в качестве нити накала различные металлы. В 1879 году он патентует лампу с платиновой нитью.
В 1880 году он вновь возвращается к угольному волокну и создаёт лампу с временем жизни 40 часов — это было очень даже не плохо для того времени, хоть и ничтожно мало. Интересно, что подбирая материал для нити, Эдисон провёл, вы только вдумайтесь, около 1500 испытаний различных материалов, а затем ещё около 6000 опытов по карбонизации различных растений. Эдакий фанат своего дела.
Кстати, одновременно Томас Эдисон изобрёл бытовой поворотный выключатель. Та сказать, вдогонку.
Все-таки, несмотря на столь непродолжительное время жизни, лампы Эдисон вытесняют использовавшееся до тех пор газовое освещение. Некоторое время изобретение даже носило обобщённое имя «Эдисона-Суона».
В 1890-х годах Александр Николаевич Лодыгин изобретает несколько типов ламп с нитями накала из тугоплавких металлов. Лодыгин предложил применять в лампах нити из вольфрама (именно такие применяются сегодня в лампочках) и молибдена и закручивать нить накаливания в форме спирали. Он предпринял первые попытки откачивать из ламп воздух, что сохраняло нить от окисления и увеличивало их срок службы во много раз.
Кстати, первая американская коммерческая лампа с вольфрамовой спиралью впоследствии производилась по патенту Лодыгина.
Также Лодыгиным были изготовлены и газонаполненные лампы (с угольной нитью и заполнением азотом).
С конца 1890-х годов появились лампы с нитью накаливания из окиси магния, тория, циркония и иттрия, также применялась нить из металлического осмия и тантала.
Вначале 20 века, в 1904 году австро-венгерские специалисты Шандор Юст и Франьо Ханаман получили патент на использование в лампах вольфрамовой нити. И в Венгрии были произведены первые такие лампы, вышедшие на рынок через одну венгерскую фирму в 1905 году.
В 1906 году Лодыгин продаёт патент на вольфрамовую нить компании General Electric. В том же 1906 году в США он построил и пустил в ход завод по электрохимическому получению вольфрама, хрома и титана. Надо сказать, что из-за высокой стоимости вольфрама патент Ладыгина находит только ограниченное применение.
Как мы знаем, прогресс не стоял на месте и в 20 веке. И уже в через пару лет Вильям Дэвид Кулидж изобретает улучшенный метод производства вольфрамовой нити, которая, впоследствии вытесняет-таки все другие виды нитей. Так появилась на свет сегодняшняя лампочка.
Оставалась только проблема с быстрым испарением нити в вакууме, но и она была решена американским учёным, известным специалистом в области вакуумной техники Ирвингом Ленгмюром, который, работая с 1909 года в фирме «General Electric». Ленгмюр ввёл в производство наполнение колбы ламп инертными, точнее - тяжёлыми благородными газами (в частности - аргоном), что существенно увеличило время их работы и повысило светоотдачу.
Надо сказать, что сегодня привычная нам лампочка постепенно, но верно собирается уйти в прошлое..
Сегодня в связи с необходимостью экономии электроэнергии и сокращения выброса углекислого газа в атмосферу во многих странах введён или планируется к вводу запрет на производство, закупку и импорт ламп накаливания с целью вынуждения замены их на энергосберегающие.
Угадайте, сколько времени способна проработать лампа накаливания?
Общеизвестно, что лампы накаливания довольно быстро перегорают. Но, как оказалось, существует по крайней мере одна такая лампа, которая уже проработала более 100 (точнее, 115) лет. Она находится в г. Ливермор (США, Калифорния) на станции местной противопожарной службы. Именно там эта лампочка-долгожительница была включена летом 1901 г. и с тех пор работает практически непрерывно. Сейчас она загнесена в Книгу Гиннеса в качестве самой долговечной лампы накаливания. Перед этим специалисты из «General Electric» провели специальный технический аудит, который подтвердил, что это именно та лампочка, которая была включена 115 лет назад.
Столь высокой долговечности «столетней», или как её ещё прозвали, «Ливерморской» лампы способствует режим её работы: она горит практически непрерывно, количество включений/выключений минимально (за 100 лет её выключали всего несколько раз) на сниженной мощности (4 Вт), при очень сильном «недокале», и соответственно с крайне низким КПД. Эта лампа используется для ночного (дежурного) освещения. За время службы её несколько раз переподключали на новые места. Самое позднее такое переподключение произвели в 1976 г. Тогда «Ливерморскую» лампу выключили на 22 минуты.
Неизвестно, сколько эта столетняя лампа ещё проработает, но после того, как она все же перегорит, Ливерморская лампа будет помещена в музей Рипли.
Современные источники света
Программы по энергосбережению предполагают замену светильников с традиционными источниками света, каким является Ливерморская лампа, на светодиодные, и светодиодные панели оптимально подходят для решения таких задач в сфере внутреннего освещения. Светодиодные панели (LED панели) применяются для освещения бытовых, административно-офисных, торговых, развлекательных и производственных помещений. Стоит сказать, что лед панели применяют в настоящее время в большей степени для торгово-офисных зданий, но они прекрасно вписываются в современный интерьер жилых помещений. Кроме того, светодиодные панели купить в Украине достаточно легко, для этого всего на всего надо зайти в интернет-магазин "Сила света".
Суд над электричеством
На заре электрификации преимущество электрического освещения не было столь очевидным, как нам кажется сейчас, с высоты почти полуторавекового опыта. К тому же в дело вмешались экономические интересы. Массовая замена газовых осветительных приборов на электрические грозило серьезными убытками (и даже разорением) английским газовым компаниям, которые развязали против электрического освещения настоящую информационную войну.
В 1879 году Британским парламентом было принято решение об учреждении специальной комиссии, которая должна была разобраться с огромным потоком правдивой и ложной информации и вынести вердикт относительно перспектив развития осветительной индустрии с использование электричества. Этой комиссии были даны самые серьезные полномочия. Явка свидетеля, вызванного на заседание данной комиссии, как и дача им правдивых показания были также обязательны, как если бы речь шла о вызове в суд. Работа самой комиссии также была построена по образцу суда. Вот только ответчик был крайне необычный – природное явление, известное под общим названием «электричества».
Члены комиссии заседали на судейских местах, свидетели «обвинения» и «защиты» давали свои показания и отвечали на вопросы, причем весь ход заседаний тщательно стенографировался. В качестве вещественных доказательств было предъявлено изрядное количество разных электроприборов, работа которых демонстрировалась здесь же. Так же комиссии было представлено к рассмотрению множество чертежей, графиков, диаграмм и т.д.
Аргументы свидетелей «обвинения», то есть противников электрического освещения сводились в основном к тому, что электрических свет «холоден, бесчувственен и мертв» (так заявил один художник), «он искажает цвета, поэтому при нем трудно подбирать одежду, а кроме того при электрическом освещении лицо кажется бледнее, чем на самом деле» (мнение одной леди). Торговцы с недавно электрифицированного, Биллингсэтского рынка утверждали, что при электрическом освещении рыба теряет товарный вид и у них падают продажи. Кроме того, практически все противники электрификации жаловались на раздражающее мигание осветительных электроприборов и вызываемое ими ощущение рези в глазах.
Сторонники электрификации, они же, «свидетели защиты электричества» объясняли, что, смотреть включенные лампы разглядывать не следует, как никто не смотрит прямо на солнце в погожий день. Эффект «мигания» объяснялся техническим браком, качественно изготовленные электрические фонари светили ровно (и это было продемонстрировано). Что же касается искажение цветовосприятия, то традиционные на тот период свечи и газовые фонари искажали цвета ещё сильнее, а так ненавидимый дамами эффект «бледной мертвенности» кожи лица наблюдался только, если помещение (пространство) освещалось газовым и электрическим фонарем одновременно.
Комиссия заседала долго, но затем вынесла окончательный вердикт. Было решено, что имеющиеся знания о закономерностях электричества и развитие электротехники достигло уровня достаточного для массового производства и внедрения электроприборов. Электрическому освещению была предоставлена возможность конкурировать с газовым и другими традиционными его видами (свечным, керосиновым и т.д.) Специальным пунктом постановления было запрещено привлекать газовые компании к организации электрического освещения, поскольку они «абсолютно некомпетентны в области электротехнике».
Рекордсмены мощности
Абсолютное первенство по мощности непрерывно излучаемого света удерживает дуговая лампа, наполненная под давлением инертным газом – аргоном. Она потребляет 313 кВт электроэнергии и излучает световой поток силой 1,2 мегаканделл. Эту лампу изготовила в 1984 г. Канадская компаниия «Вортек индастриз».
Из серийной продукции наиболее мощным осветительным прибором в истории был прожектор, который производился в военных целях с 1939 по 1945 гг компанией «Дженерал электрик». Конструкция его разрабатывалась в НИЦ Херста (Великобритания, Лондон). Этот прожектор потреблял 600 кВт электроэнергии. Яркость его дуги достигала 46,500 кд/кв. см. Отражатель параболической формы имел диаметр 3,04 м. В результате создавался луч света, интенсивностью 2,7 мегакандел.
Долговечность против эффективности
Когда лампы накаливания только были изобретены, с ними проводилось множество экспериментов и исследований. Именно в этот период удалось установить, что максимально возможный КПД (здесь: процентное отношение энергии испускаемого света видимого спектра к потребляемой электроэнергии) составляет 15% и достигается при температуре нити накаливания 3400К. Однако ресурс таких ламп составлял всего несколько часов, и все попытки его увеличить не увенчались успехом. Однако, если нить разогревается «всего» до 2700К, рабочий ресурс лампы составляет примерно 1000 часов. Правда, её КПД при этом снижается до 5%.
Именно такие лампы и производились массово на протяжении более 100 лет. Используются они и сейчас. Только 5% от потребляемой электроэнергии преобразуется в световое излучение. Остальные 25% энергии выделяются в виде тепла. Так, что лампы накаливания корректнее называть не «осветительным», а «отопительным» устройством.
Зависимость яркости горения лампы от величины напряжения
Прежде на территории РФ стандартным напряжением для бытовых сетей было 220 V. Но в 2005 г. был принят новый ГОСТ и теперь стандартным считается напряжение в 230V. Причем допустимым считается 10%-е отклонение от номинального значения в любую сторону. То есть в конкретной бытовой розетки и конкретный момент времени напряжение может составлять от 207 до 253V, и это будет считаться нормальным. Прежний стандартный номинал в 220V входит в данный диапазон, поэтому массовой замены электрооборудования не потребовалось.
Был проведен эксперимент по измерению светового потока, испускаемого лампой накаливания при различных значениях напряжения, которые задавались посредством ЛАТРа. Для проведения опыта взяли матовую лампу 230V 60W Osram CLAS A FR60 230V E27. Согласно информации на упаковке, она обеспечивает интенсивность потока света в 710Лм. Результаты измерений реальной светимости, при различных величинах напряжения, возможных в сети (207 – 253V) оказались весьма примечательны.
При отклонении реального напряжения от номинала на 10% (напоминаем, такое отклонение считается допустимым) в любую из сторон, яркость свечения этой лампы менялась, минимум, на 30%. Так при самом низком из допустимых значений напряжения в 207V, эта, номинально 60-и ватная лампа светила как 40-а ватная. Правда и при напряжении строго соответствующем номиналу в 230V, лампа не развивала интенсивности потока света в 710 Лм., которые были заявлены в её параметрах. И это все же лампа от мирового лидера данной отрасли, "OSRAM". Есть основания считать, что с лампами других производителей, в том числе и отечественных, дело обстоит ещё печальнее.
Отметим, что современные лампы на светодиодах подобной зависимости от напряжения в сети не подвержены. Даже при очень серьезных перепадах напряжения (в том числе и считающихся «аварийными») светодиодные лампы продолжают светить одинаково. Устройство таких ламп обязательно предполагает наличие драйвера питания, как раз и выполняющего функции «стабилизатора».
