Современную жизнь сложно представить без электрификации и, в частности, без электрической лампы. Многие уверены, что изобретателем лампочки является Томас Эдисон, но на самом деле история создания этого прибора достаточно долгая и не такая простая, как кажется. Большое количество ученых трудилось над изобретением, без которого сейчас невозможно представить жизнь.
История изобретения
Люди стали освещать свои дома с тех пор, как научились добывать огонь. По мере развития человечества в качестве источников искусственного освещения применялись самые разные вещества:
- растительные масла;
- животный жир;
- нефть;
- лучина;
- природный газ.
Самый первый способ освещения придуман еще древними египтянами, которые пользовались специальными сосудами, куда наливали масло и опускали хлопчатобумажные фитили. С тех пор как люди стали добывать нефть, настала эра керосиновых ламп, пришедшим на смену лучинам и свечам. Последним этапом развития в этой области стало изобретение электрических ламп.
Этапы развития
На вопрос, кто изобрел лампу накаливания, трудно ответить однозначно, так как в создании этого необходимого прибора участвовало большое количество ученых. В разное время и на различных этапах свои знания, труды и умения приложили многие ученые умы:
Жерар Деларю и Генрих Гебель
Французский ученый впервые попытался создать аналог современной лампочки еще в 1820 году. В качестве нити накала использовали платиновую проволоку, способную отлично нагреваться и ярко светить.
«Прабабушка» современных ламп навсегда осталась опытным образцом, и автор изобретения к нему больше не вернулся.
Немецкий исследователь Генрих Гебель представил собственное изобретение в 1854 году. В основе создания электрической лампочки лежали бамбук и сосуд с откаченным воздухом. В сосуд помещалась бамбуковая нить, служащая в качестве лампы накаливания.
Именно Гебель считается первым человеком, который изобрел электролампочку , используемую для освещения. Ученый впервые сумел догадаться, что вакуумное пространство позволит лампе накаливания гореть дольше. Благодаря использованию вакуума время работы прибора удалось продлить на несколько часов. Чтобы создать полностью безвоздушное пространство, ученому потребовались годы.
Русский ученый Александр Лодынин
Несмотря на предыдущие опыты, первым изобретателем лампочки считается русский ученый Александр Лодынин
. Именно он реализовал мечту человечества о постоянном источнике освещения. Свое изобретение российский инженер впервые представил в 1872 году, а через год на петербургских улицах зажглись первые лампочки Лодынина.
Этот источник освещения мог работать до получаса, и для того времени это был прогресс. Если выкачать воздух, лампа продолжала работать. То есть это был первый источник освещения, работающий в постоянном режиме.
Лодынину был вручен патент на лампу с угольной нитью накала. Впоследствии ученый проводил опыты по использованию для стержня различных тугоплавких материалов. Он первым предложил применить для этих целей вольфрам, а также откачивать воздух из лампочки, наполняя ее инертным газом.
Изобретатель Павел Яблочков
Еще одному русскому изобретателю - Павлу Яблочкову удалось продлить работу электрических ламп до полутора часов. Павел Николаевич, посвятивший всю свою жизнь электротехнике, сумел создать не только первую лампочку, но и стал «отцом» электрической свечи. Благодаря этому появилась возможность освещать города по ночам.
Электрическое изобретение Яблочкова имело невысокую стоимость и могло освещать пространство в течение полутора часов. После сгорания лампу заменяли новой. Эта обязанность лежала на дворниках. Позднее появились фонари с автоматической заменой свечи.
Именно изобретение Яблочкова проложило путь к массовому внедрению электричества для уличного освещения.
Новизна изобретения Яблочкова заключалась в том, что в его лампах находилась каолиновая нить накала, не требовавшая наличия вакуума для продолжительного горения. При этом устройство русского электротехника требовало предварительного разогрева проводника, например, при помощи спички.
Американец Томас Эдисон
Когда говорят об изобретателе, создавшем лампу накаливания, всегда упоминают Томаса Эдисона. Но мало кто знает, что американец всего лишь усовершенствовал изобретенный до него прибор, вовремя оформил на него патент и запустил массовое производство. Поэтому Эдисон в большей степени бизнесмен, чем ученый, а первым изобрел лампочку россиянин Александр Лодынин.
В Америке об изобретении Лодынина стало известно благодаря морскому офицеру Хотинскому. Побывав в лаборатории Эдисона, он передал ему изобретения Лодынина и Яблочкина.
Американец доработал новинку, применив вместо угольного стержня буковую нить. Чтобы придумать, как усовершенствовать работу лампы , ему пришлось предпринять около 6000 попыток, но цель была достигнута - его лампочка могла гореть почти сто часов. Эдисон запатентовал изобретение как свое, чем вызвал протест у Яблочкова.
Американский ученый внес и свой вклад в прибор, который стал необходимым для всего человечества. Он создал цоколь и патрон для лампы, а также поворотный выключатель, без которого электрическая свеча не будет работать.
Из истории создания видно, что к изобретению лампочки причастны многие передовые ученые того времени. Кто бы ни был первооткрывателем, без этого удивительного изобретения мир был бы совсем иным.
20 декабря 1879 года американский учёный Томас Эдисон запатентовал электрическую лампочку. Именно его в США принято считать изобретателем этого прибора, хотя на самом деле Эдисон лишь усовершенствовал уже существовавшие разработки.
АиФ.ru решил проследить за тем, как лучшие умы человечества создавали лампу накаливания.
Почему у лампочки не может быть одного-единственного изобретателя?
Дело в том, что в XIX веке с электричеством экспериментировали учёные из разных стран мира, и все они отлично знали, что некоторые материалы под воздействием тока начинают светиться. Задачей этих исследователей было создать такой осветительный прибор, который можно было бы использовать в быту. Он должен был работать хотя бы несколько часов. С этим у учёных были большие проблемы. Материалы, через которые пропускали электричество, практически сразу либо плавились, либо вспыхивали. Понимая, что возгорание происходит только в кислородной среде, изобретатели пытались поместить горелку в некий прозрачный контейнер, внутри которого был бы вакуум или газ.
Какие учёные создали первые лампы накаливания?
В 1840 году британский астроном Уоррен Де ла Рю разместил виток платиновой проволоки в вакуумной трубке и пропустил через неё электрический ток. Однако дороговизна и короткий срок службы этого прибора делали его практическое использование нецелесообразным.
В 1838 году бельгийский изобретатель Жобар спроектировал угольную лампу накаливания, которая горела около получаса.
В 50-60-е годы XIX столетия немецкий учёный Генрих Гебель усовершенствовал лампу накаливания, создав вакуум в колбе вокруг нити накаливания. Однако конструкция прибора оказалась слишком хрупкой, а сама лампа горела лишь в течение нескольких часов.
Первое коммерческое применение
Создание первых ламп накаливания, пригодных для коммерческого использования, связано с именами Александра Лодыгина, Джозефа Суона и Томаса Эдисона. Именно они, независимо друг от друга, добились устойчивого, яркого и долговечного свечения угольных ламп накаливания в вакуумных колбах и запатентовали свои изобретения в 1870 годах: в 1874 году Лодыгин получил российский патент, в 1878 году Суон получил британский патент, а годом позже запатентовал своё изобретение в США и Эдисон.
Первую компанию по производству ламп накаливания создал Эдисон: используя карбонизированное бамбуковое волокно, он с командой учёных сумел добиться продолжительности свечения лампы более 1200 часов — это был технологический прорыв того времени. В начале 1880-х годов Эдисон создал совместную с Суоном британскую компанию «Эдисон и Суон», ставшую крупнейшим производителем электрических ламп своего времени.
Знаменитый изобретатель также приложил руку к изобретению аккумуляторов – батарей с возможностью многократной зарядки. В конце XIX века никель-кадмиевый аккумулятор изобрёл швед Вальдемар Юнгнер, но пока они не дошли до США популярностью пользовались железо-никелевые батареи Эдисона. Например, они устанавливались на электромобиль Detroit Electric.
Современная лампа накаливания
В 1890-х годах Лодыгин, переехавший в США, экспериментировал с тугоплавкими материалами для создания нити накаливания. Он предложил применять вольфрам, который и используется в современных лампочках. Кстати, первая в США коммерческая лампа с вольфрамовой спиралью производилась компанией General Electric именно по патенту Лодыгина, который был продан ей в 1906 году.
В 1910 году Уильям Дэвид Кулидж , работавший в General Electric, изобрёл промышленный метод производства вольфрамовой нити, а другой учёный General Electric Ирвинг Ленгмюр применил для наполнения колб ламп инертный газ, что существенно увеличило время их работы и повысило светоотдачу. Именно такие лампы накаливания мы сегодня используем.
Ответить на вопрос, кто изобрел электрическую лампочку, однозначно нельзя. Жители США непременно ответят, что Эдисон, Великобритании – что Сван, а россияне назовут фамилии Лодыгина и Яблочкова.
Так кто же изобрел эту вещь первым, давайте разберемся ниже.
Электрические лампочки и особенности их работы
Под электрической лампочкой понимается осветительный прибор, в котором электрическая энергия преобразуется в световую. А вот способов преобразования есть несколько, в зависимости от этого лампочки бывают таких видов:
- газоразрядными;
- накаливания;
- дуговыми.
После того, когда изобретатели XVIII века открыли электрический ток, пошла волна всевозможных изобретений, которые были неразрывно связаны с этим явлением. Над развитием электрической техники работали такие известные ученые:
В начале XIX века изобретен гальванический элемент, выступающий в роли химического источника тока. Тогда же русский ученый Петров открыл электрическую дугу – это разряд, который появляется между угольными стержнями-электродами, сведенные на определенное расстояние. Такую дугу предлагалось использовать для освещения. Однако реализовать это на практике по тем временам представлялось сложным, поскольку дуга могла ярко гореть только при условии соблюдения определенного расстояния между электродами, а еще угольные электроды медленно сгорают и дуговой промежуток увеличивался. Поэтому, чтобы поддерживать постоянное расстояние между электродами, был нужен специальный регулятор.
Изобретатели того времени предлагали свои идеи, но все они были несовершенными, поскольку в одну цепь нельзя было включить сразу несколько ламп. Но это было решено изобретателем Шпаковским, который изобрел установку с дуговыми лампами, снабженную регуляторами, которая в середине XIX века могла освещать Красную площадь в Москве.
Яблочков как первый изобретатель лампочки
Во второй половине XIX века изобретатель Павел Яблочков занялся разработкой дуговой лампы
. В России он мало известен, поскольку свои работы он представлял во Франции, где работал в известной часовой мастерской Бреге.
Когда Яблочков работал над разработкой электрического регулятора, ему пришло в голову разместить в лампе угольные электроды не по горизонтали, как ранее, а параллельно. В таком случае они стали выгорать одинаково, а расстояние между ними постоянно сохранялось.
Но до реализации решения было еще далеко. При размещенных параллельно электродах дуга могла гореть не только на их концах, но и по всей длине. Такая проблема решилась благодаря тому, чтобы в пространство между электродами был уложен изолятор, который сгорал постепенно вместе с электродами.
Изолятор был сделан на основе каолина. А для зажигания электрической лампы между электродами находилась угольная тонкая перемычка, которая в момент включения сгорала, а дуга при этом поджигалась. Но еще была одна проблема – это неравномерное сгорание электродов, которое было связано с полярностью тока. Поскольку плюсовой электрод сгорал быстрее, его поначалу нужно было делать более толстым. А еще было предложено использовать переменный ток.
Дуговая лампа одного из первых ее изобретателей имела такую конструкцию:
Изобретение Яблочкова было представлено в Лондоне на выставке в 1876 году. Затем лампочки этого изобретателя стали появляются на улицах Парижа , затем они распространились по миру. Так продолжалось до тех пор, пока другие изобретатели не представили более дешевую лампочку накаливания, которая быстро вытеснила изобретение Яблочкова.
Кто первым изобрел лампу накаливания?
Итак, кто же первым придумал такой прибор, как лампочка накаливания, которую многие используют до сих пор?
Считается, что первым изобретателем такой лампы является Томас Эдисон. О том, что именно он изобрел электрическую лампочку накаливания, в 1879 появилась статья в крупном американском издании, также был получен соответствующий патент на данное изобретение.
Но был ли Эдисон первым? На самом деле эксперименты с накаливанием проводников с помощью электрического тока проводились еще в начале XIX века ученым Деви из Великобритании. А в середине века инженер Молейн первым начал практиковать накаливание проводников с помощью тока для освещения посредством накаливания платиновой проволоки, находящейся внутри стеклянного шара. Но такой эксперимент окончился провалом, поскольку платиновая проволока быстро переплавлялась.
В 1845 году лондонский ученый Кинг получил патент на то, что изобрел новый способ применения накаленных угольных и металлических проводников с целью освещения, он заменил платину на угольные палочки.
Первые практичные лампы накаливания с угольными нитями были изобретены Генрихом Гебелем в Германии за 25 лет до появления знаменитого изобретения Эдисона. Особенности их работы были таковыми:
- срок горения составлял около 200 часов;
- нить была сделана из бамбука и имела толщину 0,2, находилась в вакууме;
- вместо колбы сначала применяли флаконы от парфюмов, а потом стеклянные трубки;
- вакуум в стеклянной колбе создавался с помощью заполнения и выливания ртути.
Несмотря на то, что Гебель был одним из первых, кто изобрел лампу накаливания, о нем быстро забыли, поскольку он так и не получил патент на свое изобретение.
Лодыгин - изобретатель усовершенствованной лампы
Изобретатель Александр Лодыгин начал проводить свои опыты по электрическому освещению с 70-х готов XIX века в Петербурге. Первые лампочки, изобретенные им, были оснащены большими медными стержнями, которые располагались в герметично закрытом стеклянном шаре , между ними зажималась тонкая угольная палочка. Лампочка была далека от совершенства, то была запущена в массовое производство, а Академия наук за данное изобретение присудила Лодыгину премию.
Чуть позже электрическая лампочка была усовершенствована Дидрихсоном. В ней угольки находились в вакууме, а перегоревшие угли быстро заменялись другими. Их стали использовать для освещения улиц и магазинов. Потом она претерпела еще несколько изменений.
В конце 70-х годов образцы таких электрических ламп накаливания были привезены в США представителями морского флота, до этого они были запатентованы в таких странах, кроме России:
- Австрия;
- Бельгия;
- Франция;
- Великобритания.
Так первым ли был Эдисон?
В США в то время работал изобретатель Томас Эдисон, который занимался вопросами
электрического освещения. Он увидел образцы, привезенные из России, и они его очень заинтересовали.
Чем же изобретение Эдисона отличалось от лампочек Лодыгина:
- как и изобретение Лодыгина, лампа Эдисона имела форму стеклянной колбы с угольной ниткой, из которой был выкачан воздух, но она была более внимательно продумана;
- лампа дополнительно оснащена цоколем и патроном;
- появились выключатели и предохранителем;
- появился первый счетчик энергии.
Эдисон доработал изобретение Лодыгина и поставил производство лампочек на поток, превратив электрическое освещение из роскоши в массовое явление.
Также Эдисон внимательно отнесся к вопросу поиска материала для нитей накаливания. Он просто перебрал все возможные вещества и материалы , всего он перепробовал около 6 тысяч веществ с содержанием углерода: это и швейные нити с углем, и смола, и даже пищевые продукты. Наиболее подходящим вариантом оказался бамбук.
В это же время в Великобритании над изобретением электрической лампы работал Джозеф Сван. Для элемента накала применялась обугленная хлопковая нитка, из колбы выкачивался воздух. В 80-е годы XIX века Сван основал свою компанию, а производство лампочек было поставлено на поток. Затем они с Эдисоном объединили производство, и появилась торговая марка Edi-Swan.
А сам Лодыгин уже в США, куда он переехал из России, запатентовал в 90-е годы лампочку с металлической ниткой на основе тугоплавких материалов:
- вольфрама;
- иридия;
- осьмия;
- родия;
- молибдена.
Лампочки, которые изобрел Лодыгин, успешно были представлены на парижской выставке 1900 года, а уже в 1906 году патент был приобретен американской компанией General Electric. Данная компания была организована Томасом Эдисоном.
На этом этапе развитие изобретения не остановилось. Уже в 1909 году были изобретены лампочки накаливания, оснащенные вольфрамовой ниткой , расположенные зигзагообразно. Еще через несколько лет изобрели лампочки с азотом и инертными газами. Вольфрамовую нитку сначала делали в форме спирали, а потом би- и триспирали. В итоге был приобретен современный вид электрической лампочки накаливания.
На раннем этапе электрическая лампа имела сразу несколько изобретателей, и практически каждый из них имел патент на свое изобретение. Что касается патента, полученного Томасом Эдисоном, то его суд признал недействительным, пока не окончится срок действия охранных прав. Согласно решению суда было признано, что первым лампу накаливания изобрел Генрих Гебель задолго до Эдисона.
Никто не сможет ответить, кто изобрел лампочку в числе первых. Каждый из тех, кто работал над этим, внес свою лепту в общее дело. И это касается лишь тех типов ламп , которые появились в самом начале развития электрического освещения. А перечислить всех, кто дальше работал над развитием осветительных электрических приборов, будет просто невозможно в рамках одной статьи.
120 лет назад - 21 октября 1879 года - американский изобретатель Томас Алва Эдисон испытал одно из важнейших изобретений XIX века - электрическую лампочку накаливания. Ее появление стало результатом работы сразу нескольких ученых, однако именно Эдисон смог сделать лампы накаливания массовыми.
"Презентация" лампы накаливания Эдисона состоялась в канун 1880 года. Три тысячи человек, пришедших в этот вечер в Менло-Парк, были потрясены увиденным: на натянутом между деревьями проводе светились ярким светом сотни лампочек.
Великий самоучка
Усовершенствование электрической лампочки стало одним из самых ярких научных достижений в жизни Эдисона, но далеко не единственным. За свою жизнь он успел запатентовать более тысячи изобретений.
Эдисона называют великим "самоучкой" Америки. В это трудно поверить, но он не проучился в начальной школе и года. Преподаватели считали его пустоголовым мечтателем и не хотели видеть на своих уроках. Образованием Томаса занималась его мать - бывшая учительница.
Свои первые самостоятельные опыты по химии он начал ставить в 10-летнем возрасте в подвале родительского дома. Когда же юному химику понадобилось более сложное оборудование, он отправился на заработки. 12-летний Томас продавал конфеты и газеты в поездах, а в перерывах работал в импровизированной лаборатории, находящейся в багажном вагоне.
Заработанные на продаже газет средства он потратил на ручной печатный станок, на котором напечатал первый выпуск собственной газеты "Уикли Джеральд". Издание рассказывало о событиях в стране, о жизни железной дороги, а также о ценах в ближайших торговых точках. Довольно скоро Эдисон довел тираж газеты до 400 экземпляров и заработал первый капитал для своих научных опытов, пишет 3dnews.ru .
В 21 год Томас Эдисон пополнил ряды телеграфистов бостонской конторы "Вестерн Юнион". Вскоре он не только стал одним из лучших сотрудников организации, но и внес значимый вклад в развитие телеграфа, в частности - усовершенствовал биржевой телеграф. Получив за свое изобретение внушительную по тем временам сумму, Эдисон полностью посвятил себя научной работе.
Некоторые свои изобретения он испытывал на друзьях. Так, гости часто недоумевали, почему калитка ученого так тяжело открывается. "Неужели такой гений как Эдисон неспособен сконструировать нечто вроде более совершенное", - говорили они. Эдисон отвечал: "Калитка сконструирована гениально. Она соединена с насосом домашнего водопровода. Каждый, кто входит, накачивает в цистерну двадцать литров воды".
Модернизатор
В истории важнейших изобретений XX века Эдисон играл в основном роль модернизатора. Он занимался усовершенствованием тех изобретений, которые были созданы до него - беспроволочного телеграфа, радио, силового электрооборудования, киноаппаратуры, автомобилей и самолетов.
Без модернизаций Эдисона созданный Александром Бэллом телефонный аппарат было бы нелегко эксплуатировать. То же - и с электрической лампой накаливания: Эдисон всего лишь усовершенствовал то, к чему до него пришли его предшественники.
Впервые мир услышал о лампе накаливания, благодаря англичанину Де Ла Рю. Он задолго до Эдисона поместил платиновую проволочку в стеклянный сосуд и пропустил по ней ток. Затем были усовершенствованные версии лампы - от бельгийского ученого Жобара (Baptiste-Ambroise-Marcellin Jobard), немецкого Генриха Гебеля (Heinrich Gobel), английского Джозефа Вильсона Свана (Joseph Wilson Swan) и русского Александра Лодыгина.
Российский отставной офицер Лодыгин построил лампу накаливания с тонким стержнем из ретортного угля, а Эдисон домыслил изобретение, поместив в лампочку не угольный стерженек, а волосок из обугленного бамбукового волокна.
Работая над новой лампой накаливания, ученый проявлял чудеса выносливости. Так, проверяя характеристики угольной цепи лампы, он провёл в лаборатории около 45 часов без сна и отдыха. А чтобы найти нужный материал для нити накаливания, ему пришлось перепробовать 6 тысяч экземпляров разного рода растений, пока Эдисон не остановился на японском бамбуке, пишет peoples.ru .
В результате своей работы он добился значительно лучшего удаления воздуха из лампы, благодаря чему накаленная нить светилась, не перегорая, в течение многих недель. Он также соединил воедино лампу накаливания, электрогенератор, розетку и вилку.
Довольно скоро лампы Томаса Эдисона появились по всему миру. Одновременно в прошлое ушли те времена, когда люди спали по 10 часов в сутки.
Новый век - новый свет
На протяжении почти всего XX века у ламп Эдисона не было достойного конкурента. Прорыв в бытовом освещении был сделан только в 1976 году, когда изобретатель Эд Хаммер представил компании General Electric принципиально новую лампу, получившую впоследствии название энергосберегающая, пишет treehugger.com .
По сравнению с обычной "лампочкой Ильича" энергосберегающая лампа - это сложное светотехническое устройство, в котором имеется пусковое устройство и стеклянная колба, наполненная парами ртути. Нити накаливания в такой лампе нет, что увеличивает ее срок службы от 6 до 15 раз.
Такие лампы требуют непременной утилизации и стоят несколько дороже, чем обычные лампы накаливания. Однако по подсчетам специалистов, все затраты окупаются, поскольку энергосберегающие ламы позволяют снижать энергопотребление до 80% без потери привычного уровня освещенности помещения.
Площадь поверхности энергосберегающей (люминесцентной) лампы намного больше площади поверхности нити накаливания, а значит, свет в комнате будет распределяться равномернее, что позволит снизить утомляемость глаз.
Как выбирать экономичные лампы?
Во многих странах Европы дни ламп накаливания уже сочтены. Европейцы полностью откажутся от них в 2012 году.
В России соответствующий запрет может быть наложен с 2014 года. Ожидается, что прибыль от перехода на энергосберегающие лампы только на жилом секторе составит порядка 10 миллиардов киловатт-часов, что равноценно мощности средней атомной электростанции.
Согласно результатам опроса, уже сегодня более половины россиян (57%) использует у себя дома энергосберегающие лампы. Однако у многих до сих пор возникает множество вопросов при покупке этих источников света.
Выбирая энергосберегающую лампу, стоит учитывать четыре фактора: размер, мощность, цоколь лампы и цвет света.
Размер и форма
Энергосберегающие лампы, как правило, больше по размеру, чем обычные лампочки накаливания. Поэтому, некоторые из них могу не поместиться в светильник.
Люминесцентные лампы бывают двух видов: в форме буквы U и в виде спирали. Между собой они отличаются только ценой, поскольку спиралеобразные более дорогие в производстве, а значит, и в магазинах.
Мощность энергосберегающих ламп колеблется от 3 до 85 Вт. Выбирать подходящую лампу следует, поделив мощность обычной лампы накаливания на пять, поскольку световая отдача люминесцентной лампы в пять раз выше лампы накаливания.
Отправляясь за люминесцентной лампой, необходимо заранее узнать тип цоколя светильника. Потолочные люстры, как правило, имеют цоколь E 27, а небольшие светильники и торшеры - E 14. Тип цоколя указан на упаковке.
Энергосберегающие лампы имеют разные цветовые температуры. Она маркируется на упаковке. 2700 К - это мягкий белый свет, 4200 К - дневной свет, 6400 К - холодный белый свет. Чем ниже этот показатель, тем ближе свет к красному, а, значит, к теплому; чем выше, тем он ближе к синему - холодному.
Стоит отметить, что экономия на энергосберегающих лампах напрямую зависит от того, правильно ли они используются. Дело в том, что пусковые устройства не переносят частого включения-выключения. Если в течение суток процесс "включение-выключение-включение" происходит более пяти раз, то срок службы энергосберегающих ламп падает.
Материал подготовлен редакцией rian.ru на основе информации РИА Новости и открытых источников
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?