Сравнение разных модификаций источника света
Элементом накаливания в первой лампе по версии Лодыгина выступал угольный стержень, помещенный в герметичную стеклянную емкость, откуда предварительно откачивали воздух. Прибор светил около получаса и мог использоваться вне лаборатории. Позже этот вариант был доработан В.Ф. Дидрихсоном – в его варианте в одном устройстве присутствовало несколько нитей, и когда одна из них перегорала, автоматически зажигалась следующая. Еще через год появился новый вариант устройства – в нем был один длинный уголек, выдвигающийся из патрона в колбу по мере сгорания.
Первая лампочка Эдисона была более совершенной, чем вариант Лодыгина – даже начальные ее, самые простые модификации горели около 40 часов и были весьма доступны в производстве. Вначале ученый применял платиновую спираль, позже вернулся к угольной нити. Сначала нитями накаливания выступали обугленные бамбуковые волокна. Использование карбонизированного бамбука позволило увеличить период горения прибора до 1200 часов. Затем, для удешевления конструкции, бамбук заменили хлопковыми нитями. Параллельно с этим лампочка Томаса Эдисона «обрастала» дополнительными необходимыми аксессуарами:
- выключателем;
- винтовым патроном;
- цоколем с такой же винтовой резьбой.
Лодыгин, эмигрировавший к тому времени в США, не оставлял своих научных трудов и продолжал изобретать. В середине 1890-х годов он впервые использовал как нить накала тугоплавкий металл, проводил эксперименты с разными газовыми средами в колбах. Через несколько лет И. Ленгмюр, ученый из Америки, впервые придумал заполнить лампу инертным газом. Это существенно повысило время работы прибора. С тех пор почти вся такая продукция использует в качестве заполнения колбы аргон.
Долгое время Thomas Edison& Joseph Wilson Swan были единственной компанией в мире по выпуску осветительной продукции. Первая американская фабрика подобной специализации – The Shelby Electric Company – открылась на рубеже XXI и XX столетий изобретателем А. Шайе, бывшим сотрудником General Electric. Шайе внес свои собственные изменения в уже существующие наработки. Его лампочки:
- светили на 20% ярче остальных;
- служили на 30% долговечнее аналогов;
- были нечувствительными к скачкам напряжения в сети.
Завод был рассчитан на объемы 2000 ламп в день, но уже через год ему пришлось расширить производство до 4000 штук в сутки – настолько продукция была востребована.
Однако фирма, сосредоточившись на выпуске ламп своей собственной разработки, не успевала идти в ногу со временем и модернизировать производственные процессы, ориентируясь на инновационные технологии. В итоге угольные лампочки Шелби не смогли конкурировать с все более популярными вариантами, оснащенными вольфрамовыми нитями. В 1914 году данная фабрика была выкуплена компанией General Electric.
Современная электрическая лампа накаливания по конструкции не отличается принципиально от своих предшественников. Она представляет собой герметичную стеклянную колбу, заполненную аргоном либо полностью лишенную газовой среды (давление внутри ниже 0,1 МПа), внутри которой раскаляется вольфрамовая спираль. Металлическая нить, под воздействием электрического тока, способна испускать световой поток.
Однако современные лампы имеют одну особенность: в их конструкции присутствует элемент, которого не было у предшественников: предохранитель из ферроникелевого сплава, ввариваемый в ножку одного из токовводов. Он предупреждает разрушение стеклянной оболочки лампы в момент разрыва нити. Ведь при ее разрушении в колбе создается электрическая дуга, способная повредить стекло. Предохранитель призван нейтрализовать дугу сразу же в момент ее появления.
Какими были источники освещения раньше
В эпоху до существования электричества единственной технологией освещения пространства во всем мире был огонь. Сначала – в виде открытого пламени, затем в той или иной цивилизации начали появляться прообразы первых ламп. Обычно они представляли огнестойкую емкость, в которую заливали:
- жир;
- минеральное или растительное масло;
- чистую нефть;
- керосин или другие продукты нефтепереработки.
Внутрь жидкости опускался фитиль из ткани или жгута нитей. Позже в качестве поддерживающего состава начали использовать не жидкость, а специальный светильный газ – смесь нескольких горючих газообразных веществ. Такие устройства давали весьма мало света, чадили, были пожароопасными. В Средние века появились более эффективные, менее чадящие, но все такие же опасные, свечи. Их изготавливали из пчелиного воска, сала.
История электрической лампочки
Трудно себе представить, что всего пару сотен лет назад человечество обходилось без такого важного сейчас бытового предмета, как электрическая лампочка. В начале 19 века она только начала путь своего развития, а над ее изобретением трудились десятки ученных со всего мира. Начало преобразования электрической энергии в световую положили опыты двух ученных физиков Василия Петрова и англичанина Гемфри Деви, которые практически одновременно независимо друг от друга наблюдали эффект вольтовой дуги
Оба ученных в своих опытах использовали стержни из древесного угля, которые подключив к большой батарее элементов, получили свет от вольтовой дуги. Правда эффект был недолгим, стержни быстро выгорали и не были пригодны для длительного практического применения
Начало преобразования электрической энергии в световую положили опыты двух ученных физиков Василия Петрова и англичанина Гемфри Деви, которые практически одновременно независимо друг от друга наблюдали эффект вольтовой дуги. Оба ученных в своих опытах использовали стержни из древесного угля, которые подключив к большой батарее элементов, получили свет от вольтовой дуги. Правда эффект был недолгим, стержни быстро выгорали и не были пригодны для длительного практического применения.
В XIX веке применялось два вида ламп: лампы накаливания и дуговые. В 1809 году англичанин Деларю изобрел первую лампу накаливания с платиновой нитью. Первую дуговую лампу с возможностью ручной регуляции длины дуги изобрел в 1844 году французский физик Фуко. В 1848 году он, заменив древесный уголь на твердый кокс, полностью осветил одну из площадей французской столицы.
В 1875 году Павел Николаевич Яблочков создал конструкцию дуговой лампы с расположенными параллельно угольными электродами, разделив их изолирующим слоем пластины из гипса. В 1877 году с их помощью было впервые организовано уличное освещение на парижской улице. Изобретение имело огромный успех. Свечи Яблочкова, которые часто называли «русский свет», стали использовать для освещения улиц во многих крупных городах мира.
В 1874 году инженер из России Александр Лодыгин представил «нитевую лампу», в которой в качестве проводника использовал угольный стержень, помещенный в вакуумный сосуд. В 1890 году Лодыгин заменил угольный стержень проволокой из вольфрама, что позволило ему повысить температуру накаливания до 3385 градусов. В 1906 году он продал патент на свое изобретение американской компании General Electric.
Огромный прорыв в создании совершенной лампочки совершил американский ученный Томас Эдисон, детально изучив опыты своих предшественников его целью было найти наилучший материал нити для получения долгого яркого немигающего света. С 1878 года он провел более 12 тысяч опытов, опробовал около 6000 материалов, прежде чем остановился на нити из обугленных бамбуковых волокон. Средняя продолжительность горения лампочки составила 800-1000 часов. Заслуга Эдисона не только в том, что он «изобрел» лампочку с продолжительным сроком службы, но и в создании других полезных изобретений необходимых для ее полноценного функционирования цоколя, предохранителя, выключателя.
Почти тридцать лет лампочки Эдисона бесперебойно служили людям, но будущее было уже за более современными лампочками с использованием металлической нити.
История электрической лампочки
Трудно себе представить, что всего пару сотен лет назад человечество обходилось без такого важного сейчас бытового предмета, как электрическая лампочка. В начале 19 века она только начала путь своего развития, а над ее изобретением трудились десятки ученных со всего мира
Начало преобразования электрической энергии в световую положили опыты двух ученных физиков Василия Петрова и англичанина Гемфри Деви, которые практически одновременно независимо друг от друга наблюдали эффект вольтовой дуги. Оба ученных в своих опытах использовали стержни из древесного угля, которые подключив к большой батарее элементов, получили свет от вольтовой дуги. Правда эффект был недолгим, стержни быстро выгорали и не были пригодны для длительного практического применения.
В XIX веке применялось два вида ламп: лампы накаливания и дуговые. В 1809 году англичанин Деларю изобрел первую лампу накаливания с платиновой нитью. Первую дуговую лампу с возможностью ручной регуляции длины дуги изобрел в 1844 году французский физик Фуко. В 1848 году он, заменив древесный уголь на твердый кокс, полностью осветил одну из площадей французской столицы.
В 1875 году Павел Николаевич Яблочков создал конструкцию дуговой лампы с расположенными параллельно угольными электродами, разделив их изолирующим слоем пластины из гипса. В 1877 году с их помощью было впервые организовано уличное освещение на парижской улице. Изобретение имело огромный успех. Свечи Яблочкова, которые часто называли «русский свет», стали использовать для освещения улиц во многих крупных городах мира.
В 1874 году инженер из России Александр Лодыгин представил «нитевую лампу», в которой в качестве проводника использовал угольный стержень, помещенный в вакуумный сосуд. В 1890 году Лодыгин заменил угольный стержень проволокой из вольфрама, что позволило ему повысить температуру накаливания до 3385 градусов. В 1906 году он продал патент на свое изобретение американской компании General Electric.
Огромный прорыв в создании совершенной лампочки совершил американский ученный Томас Эдисон, детально изучив опыты своих предшественников его целью было найти наилучший материал нити для получения долгого яркого немигающего света. С 1878 года он провел более 12 тысяч опытов, опробовал около 6000 материалов, прежде чем остановился на нити из обугленных бамбуковых волокон. Средняя продолжительность горения лампочки составила 800-1000 часов. Заслуга Эдисона не только в том, что он «изобрел» лампочку с продолжительным сроком службы, но и в создании других полезных изобретений необходимых для ее полноценного функционирования цоколя, предохранителя, выключателя.
Почти тридцать лет лампочки Эдисона бесперебойно служили людям, но будущее было уже за более современными лампочками с использованием металлической нити.
Томас Эдисон и Ильич
Если принять во внимание хронологии порядок протекающих событий, то электрическую лампу создал Лодыгин. А вот Яблочков являлся основоположником серии идей, которые стали причиной появления популярного сегодня источника освещения. Именно эти русские изобретатели и последующие разработки исследователей из Великобритании и Америки первую электрическую лампочку смогли так массово использовать и он оказался обыкновенным прибором, который производил свет
Но при развитии задумок имеется тот, кто ее породил, и тот, кому достался патент. А вот изобретение дуговой лампы не так известно
Именно эти русские изобретатели и последующие разработки исследователей из Великобритании и Америки первую электрическую лампочку смогли так массово использовать и он оказался обыкновенным прибором, который производил свет. Но при развитии задумок имеется тот, кто ее породил, и тот, кому достался патент. А вот изобретение дуговой лампы не так известно.
Томас Эдисон
В 1879 году впервые продемонстрировали лампочку Эдисона с платиновой нитью. Через год ему дали еще один патент на модель с угольной нитью, работавшая в течении 40 часов. К тому же он внес определенный вклад в изготовлении лампочки накаливания, создав цоколь, патроне и выключатель.
То есть Томас Эдисон получил патент на электрическую лампу накалывания как собственного изобретения спустя год, как использовали модель Максима и практически позже на 6 лет всеобщего показа лампы Лодыгина. У патентной работы Т. Эдисона были собственные результаты: при объединении с Джозефом Сваном, он основал фирму по изготовлению самой первой модели электрических лам накаливая. Т. Эдисон вместе с Х. Максимом, когда конкурировали друг против друга, были в бюрократических разбирательствах между собой.
Т. Эдисон был более доступный. Х. Максим в данной борьбе не удостоился ни единого патента, а также у него были огромные финансовые потери, по этой причине он оставил страну и отправился в Европу. С лампочкой Эдисона все понятно.
А вот кто основатель лампочки Ильича? Для нынешнего поколения ответ неоднозначный. Подобное наименование знали лишь на территории Советского Союза, этот термин оказался в лексиконе россиян. Лампочки Ильича является наименованием не просто осветительного прибора, а целого ряда явлений. В 1921 году, на территории России царил глубокий экономический кризис, разразившийся тут в результате известной всем гражданской войны. И в это время Государственная комиссия по электрификации РФ приняла план ГОЭЛРО. Он был планом по развитию хозяйства, который бал основан на создании энергетической базы. В это время стали электрифицировать страну огромными масштабами. В скором времени в поселках, в которых использовались главным образом лучные либо керосиновые лампочки стали появляться электрические лампочки.
Ленин
Идею этого плана озвучил Ленин. По этой причине лампы для накала стали именовать в его честь. Такие модели стали накаливаться очень быстро. Лампочки Эдисона известно сегодня по той причине, что он смог вовремя запатентовать свое изобретение. На территории нашей страны лампочки с накаливаемыми стержнями начали ассоциировать с именем Ленина, потому что он первый снабдил Россию экономичной электроэнергией.
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.
Дальнейшие изобретения
С момента создания первых осветительных электроприборов постоянно проводились изучения свойств газоразрядных ламп, однако вплоть до начала 20-го столетия ученые проявляли к ним слабый интерес. Примером может послужить тот факт, что первейшие примитивные прототипы ртутных ламп были сконструированы в Великобритании еще в 1860-х годах, однако лишь в 1901 году Петер Хьюит изобрёл ртутную лампу низкого давления. Через пять лет в производство вышли аналоги высокого давления. А в 1911 году Жорж Клауди, инженер-химик из Франции, показал миру неоновую лампочку, которая тут же стала центром внимания всех рекламщиков.
В 1920-40-е гг. были изобретены натриевые лампы, люминесцентные и ксеноновые. Часть из них стали массово производить даже для использования в быту. На сегодняшний день в известно порядка 2 тысяч разновидностей источников света.
В СССР разговорным названием лампы накаливания стало словосочетание «лампочка Ильича». Именно эта идиома стала родной для крестьян и колхозников во времена всеобщей электрификации. В 1920 г. Владимир Ленин посетил одну из деревень для запуска электростанции, тогда-то и появилось крылатое выражение. Впрочем, изначально данное выражение применялось для обозначения плана по электрификации сельского хозяйства, поселков и деревень. Лампочка Ильича представляла собой патрон, свободно подвешиваемый за провод к потолку и свисающий вниз без плафона. В конструкцию патрона также входил выключатель, а проводка прокладывалась открытым способом по стенам.
Светодиодные лампы были разработаны в 60-х гг. для промышленных целей. Они имели небольшую мощность и не могли освещать территорию как следует. Однако сегодня именно это направление считается самым перспективным.
В 1983 г. появились компактные люминесцентные лампочки
Их изобретение было особенно важно в условиях необходимости экономии электроэнергии. К тому же, они не требуют дополнительной пусковой аппаратуры и подходят к стандартным патронам для ламп накаливания.
Не так давно сразу две фирмы из Америки создали для потребителей флуоресцентные лампы с возможностью очищения воздуха и удаления неприятных запахов
Поверхность их покрыта двуокисью титана, которая, облучаясь, запускает фотокаталитическую реакцию.
Видео как делают лампы накаливания на старых заводах.
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.
Искусственный свет от лампочки настолько плотно вошел в нашу повседневную жизнь, что мы перестали даже замечать, насколько важным является это изобретение. Оценить его необходимость мы можем лишь иногда, в период кратковременного отключения электричества, и то, если это случается вечером, когда темно. В такие моменты обычно говорят, что нет света. В нашей статье мы предлагаем вспомнить всех, кто внес свой вклад в историю создания лампочки.
Первая лампа накаливания изобретена русским электротехником Александром Николаевичем Лодыгиным. В качестве нити накаливания он применил угольный стержень, который поместил в вакуумный сосуд. На свое изобретение летом 1874 года Лодыгин получил патент. Но на этом он не остановился. Александр Николаевич продолжил свои исследования, работая над тем, чтобы использовать тугоплавкие металлы в качестве нити накаливания.
Спустя год, Василию Федоровичу Дидрихсону удалось усовершенствовать лампу Лодыгина, тем самым продлив срок ее службы. Он предложил откачивать воздух из сосуда, а также использовать не одну, а несколько нитей накаливания.
Лодыгин, продолжая работать с тугоплавкими металлами, создает лампочку с вольфрамовой нитью накаливания. В 1906 году компания «General Electric» покупает у него патент на это изобретение. Спустя три года сотрудник компании Ирвинг Ленгмюр добился увеличения времени работы вольфрамовой нити путем наполнения лампы аргоном. Чуть позже американский физик Уильям Дэвид Кулидж смог усовершенствовать метод изготовления вольфрамовой нити. Все эти изобретения в комплексе позволили лампе с вольфрамовой нитью накаливания постепенно завоевать весь рынок и вытеснить конкурентов.
Электрическая лампа накаливания давно уже стала предметом, без которого трудно представить нашу жизнь. Вечером, заходя в дом или квартиру, мы первым делом щёлкаем выключателем в прихожей и уже через мгновение вспыхивает яркий свет, рассеивающий окружающую нас темноту. И при этом мы не задумываемся о том, откуда пришла к нам такая обычная лампочка и кто изобрел лампочку. Электрическая лампа уже давно стала для нас обыденностью, а ведь когда-то она была сродни настоящему чуду.
До изобретения электричества, жизнь людей проходила в полумраке. С наступлением темноты жилища погружались во тьму и их обитатели, чтобы хоть как-то разогнать пугающий их мрак, зажигали огонь.
Для освещения домов в разных странах использовались светильники самых разных конструкций, факелы, свечи, лучины, а на открытом воздухе, например, в дороге или в военных лагерях, разводили костры. Люди дорожили этими источниками света, о них придумывали легенды и слагали песни.
Однако пытливый человеческий ум уже в глубокой древности искал альтернативу всем этим приспособлениям. Ведь все они давали мало света, сильно чадили, заполняя помещение дымом, да к тому же ещё и могли погаснуть в любую минуту. Археологи, открывшие удивительные росписи внутри древнеегипетских пирамид, не могли не задаваться вопросом о том, как же древние художники делали эти рисунки при том, что естественный свет в пирамиды не проникал, а копоти на стенах и потолке от факелов или светильников не было обнаружено. Вероятно, что ответ на этот вопрос уже найден в городе Дендера, в храме богини Хатхор. Именно там находятся барельефы, на которых, возможно, запечатлена древняя электрическая лампа наподобие газоразрядного светильника.
Таким образом вплоть до середины XIX века наиболее популярными источниками света оставались масляные и жировые лампы, свечи, фонари и факелы, а в походных условиях — всё те же костры, что и в древности.
Керосиновая лампа, изобретённая в середине XIX столетия, потеснила все прочие источники искусственного освещения, правда ненадолго: до того времени, пока не появилась электрическая лампочка — самая обычная для нас, но совершенно удивительная для людей того времени.
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:
- Павел Яблочков;
- Жерар Деларю;
- Томас Эдисон;
- Девид Кулидж;
- Александр Лодынин;
- Генрих Гебель.
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.
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.
https://youtube.com/watch?v=TgFLQPqyonE
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.
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.
https://youtube.com/watch?v=sAR-9JRAThk
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.
