История ламп накаливания. Происхождение и создание лампы накаливания
Лампочку изобрёл Томас Эдисон в 1879 году, не так ли? Об этом знают много людей и так учат в школе. Однако за этим важным и таким необходимым предметом стоит нечто большее, чем просто имя его создателя, мистера Эдисона. История электрической лампочки в действительности началась почти 70ю годами ранее. В 1806 году Гемфри Дэви, англичанин, продемонстрировал мощную электрическую лампу королевскому обществу. Лампа Дэви производила освещение путём создания ослепляющих электрических искр между двумя угольными стержнями. Это устройство, известное как «дуговая лампа», было непрактичным для широкого пользования. Свет, как будто от сварочной горелки, был слишком ярким для использования в жилых и рабочих помещениях. Устройство также требовало огромного источника питания и батареи, которую модель Дэви быстро израсходовала.
Шло время, были изобретены электрические генераторы, которые могли питать электрические дуги. Это нашло своё применение там, где яркий источник света был просто необходим: на маяках и в общественных заведениях. Позже дуговые лампы применялись на войне, ведь мощные прожекторы могли отслеживать вражеские самолёты. Сегодня вы можете увидеть подобные осветители около кинотеатров или же на открытии новых магазинов.
1. Кто придумал лампочку накаливания?
Изобретатели 19 века хотели найти способ использовать лампу и дома, и на работе. Необходим был совершенно новый метод создания электрического света. Этот метод генерации света известен как «накаливание».
Учёные знали, что если вы возьмёте некоторые материалы и пропустите достаточно электричества через них, они будут нагреваться. При определённой температуре нагрева они начинают светиться. Проблема этого метода была в том, что при длительном использовании материал мог вспыхнуть пламенем или же расплавиться. Если бы лампа накаливания была сделана практичней, эти две проблемы были бы решены.
Изобретатели поняли, что единственный способ уберечь от возгорания – не дать им войти в контакт с кислородом. Кислород является необходимым ингредиентом в процессе сгорания. Поскольку кислород содержится в атмосфере, единственным способом избежать возгорания было заключить горелку в стеклянный контейнер, или «лампу». То есть ограничить контакт с воздухом. В 1841 году британский изобретатель Фредерик деМолейнс запатентовал лампу, использующую эту технику в комбинации с платиновой нитью и углеродом. Американец Джон Старр также получил патент в 1845 году на лампу, используя вакуум в сочетании с углеродной горелкой. Многие другие, включая английского химика Джозефа Свона, улучшили и запатентовали варианты ламп с использованием вакуума с горелками из разных материалов и различных форм. Однако ни одна не имела практического применения для каждодневного пользования. Лампа Свона, например, использовала углеродную бумагу, которая быстро крошилась после горения.
2. Кто изобрел лампочку Эдисон или Яблочков?
Было очевидно, что лампы накаливания принесли бы огромный финансовый успех при их усовершенствовании. Поэтому много изобретателей продолжали работать над поиском решения. Молодой и дерзкий изобретатель Томас Эдисон вступил в гонку в 1878 году, чтобы создать лучшую лампу. Эдисон уже был известен в мире по созданию телефонного передатчика и фонографа. В октябре того же года, работая над проектом уже несколько месяцев, он заявил в газетах: «Я решил проблему электрического света!». Этого стремительного высказывания было достаточно, чтобы снизить акции газовых компаний, чьи лампы обеспечивали тогдашнее освещение.
Как выяснилось, заявление Эдисона было преждевременным. У него была лишь идея как решить проблемы электрических ламп накаливания. Эдисон думал, что решит проблему постройкой чувствительного к температуре переключателя в лампе, который будет выключаться при слишком высокой температуре. Это была хорошая идея, но, к сожалению, она не работала. Чтобы сохранить лампу достаточно холодной, переключатели срабатывали слишком быстро. Это приводило к постоянному мерцанию, что делало лампы непригодными (этот же принцип сейчас используется в рождественских гирляндах).
Всем, кто работал в лаборатории Эдисона, вскоре стало ясно о потребности другого подхода. Эдисон решает нанять молодого физика Френсиса Аптона из Принстонского университета для работы над проектом. До этого момента персонал лаборатории Эдисона пробовал идею за идеей. Под руководством Аптона они стали обращать также внимание на существующие патенты и достижения, чтобы избежать появления подобных ошибок. Команда также начала проводить фундаментальное исследование о свойствах материалов, с которыми она работала.
Одним из результатов тестирования свойств материалов было осознание того, что любая нить имеет высокое электрическое сопротивление. Все материалы имеют то или иное количество «трения» при прохождении через него электричества. Материалы с высоким сопротивлением легче нагреваются. Эдисону нужно было только протестировать материалы с высоким сопротивлением, дабы найти то, что он искал.
Изобретатель начал думать не только об электрическом свете в отдельности, но и о целой электрической системе. Насколько большим должен быть генератор, чтобы осветить ближнюю территорию? Какое напряжение необходимо для освещения дома?
К октябрю 1879 года команда Эдисона начала наблюдать первые результаты. 22 числа тонкая угольная нить горела на протяжении 13 часов эксперимента. Более долгое время было достигнуто путём создания лучшего вакуума внутри лампы (меньше кислорода внутри лампы замедлило процесс горения). Были испытаны угольные органические материалы и японский бамбук был признан лучшим. К концу 1880 обугленные бамбуковые волокна горели практически 600 часов. Нити оказались наилучшей формой, чтобы повысить электрическое сопротивление материалов.
Обугленный бамбук имел высокое сопротивление и хорошо вписывался в схему построения целой электрической системы. В 1882 году была основана компания Edison Electrical Light Company, которая имела свои станции, расположенные на Перл Стрит, обеспечивая Нью-Йорк светом. В 1883 году магазин Мэйси первый установил новые лампы накаливания.
3. Эдисон против Свона.
Между тем в Англии Джозеф Свон продолжал работать над электрическими лампочками, увидев, что новые насосы делают лучший вакуум. Свон создал лампу, которая была хороша для демонстрации, но была непрактична в реальном использовании. Свон использовал толстый угольный стержень, который оставлял копоть внутри лампы. Также низкое сопротивление стержня означало, что лампа использует слишком много энергии. Увидев успешность ламп Эдисона, Свон использовал эти достижения для создания собственных ламп. После основания своей компании в Англии, Свон получил иск от Эдисона за нарушение авторских прав. В конце концов, два изобретателя решили прекратить спор и объединить усилия. Они основали компанию Edison-Swan United, которая стала одним из крупнейших в мире производителя лампочек.
Так что, Эдисон изобрёл электрическую лампу? Не совсем. Лампа накаливания была придумана до него. Однако он создал первую практическую лампу вместе с электрической системой, что является его большим достижением.
Имя Эдисона также связано с изобретением телефонного передатчика, фонографа, мимеографа. А его лампа накаливания используется по сей день. Это свидетельствует о том, насколько велика работа Эдисона и его команды. Ведь они перенесли это изобретение из лаборатории в дом.
Вконтакте
Свобода Игорь Николаевич
Время на чтение: 3 минуты
А А
Споры о том, кто был истинным изобретателем лампы накаливания, ведутся по сей день. В основном, фигурируют два имени – Томас Эдисон и Александр Лодыгин. На самом же деле, великое открытие состоялось благодаря упорной работе многих ученых.
С древних времен люди искали способы освещения в ночное время. Например, в Древнем Египте и Средиземноморье использовались аналоги керосиновой лампы. Для этого в особые глиняные сосуды вставлялся фитиль из хлопчатобумажной ткани и наливалось оливковое масло.
Жители побережья Каспийского моря использовали похожее устройство, только вместо масла в сосуд наливали нефть. В Средние века глиняные светильники сменили свечи из пчелиного воска и сала.
Но во все времена ученые и изобретатели искали возможность создать долговечный и безопасный осветительный прибор.
После того как человечество узнало об электричестве, исследования вышли на качественно новый уровень.
За изобретение первых электрических ламп, подходящих для коммерческого использования, мы должны благодарить трех ученых из разных стран. Независимо друг от друга они проводили свои эксперименты и в итоге добились результата, перевернувшего мир.
ВАЖНО! В 70-е годы XIX века было получено три патента на новейшие устройства – угольные лампы накаливания в вакуумных колбах.
В 1874 г. выдающийся ученый Александр Николаевич Лодыгин запатентовал свою лампу накаливания в России.
В 1878 г. Джозеф Уилсон Суон подал заявку на британский патент.
В 1879 г. американский патент получил изобретатель Томас Эдисон.
Именно Эдисон создал первую промышленную компанию по производству ламп накаливания. Большой заслугой стало то, что он сумел добиться длительной продолжительности работы – более 1200 часов – благодаря использованию карбонизированного бамбукового волокна.
В начале 80-х годов XIX века Эдисон и Суон организовали в Британии совместную компанию. Она так и называлась «Эдисон и Суон». В то время она стала самым крупным производителем электрических ламп.
В 90-е годы Александр Лодыгин переехал в Америку, где и предложил использовать вольфрамовую или молибденовую спираль. Это был очередной технологический прорыв. Лодыгин продал свой патент компании General Electric, которая начала производить электрические лампы с вольфрамовой нитью.
А уже в 1920 году один из работников компании Уильям Дэвид Кулидж рассказал миру, как можно производить вольфрамовую нить в промышленных масштабах. В том же году другой ученый из General Electric по имени Ирвинг Ленгмюр предложил наполнять колбу лампочки инертным газом.
Именно это значительно повысило период работы лампы накаливания, а также увеличило светоотдачу.
Этими устройствами человечество пользуется по сей день.
История создания электрической лампочки
Конечно, история создания лампы неотделима от развития такой науки, как электротехника. Она берет начало с открытия в XVIII веке электрического тока. Это открытие поспособствовало тому, что выдающиеся ученые со всего мира занялись изучением и развитием электротехники, которая к тому времени выделилась в самостоятельную науку.
НА ЗАМЕТКУ! Отличительной чертой «свечи Яблочкова» было то, что для нее не требовалось вакуума. Нить накала, изготовленная из каолина, не перегорала и не теряла своих свойств на открытом воздухе.
И, конечно, говоря об истории электротехники, нельзя не вспомнить ученых, перевернувших мир – Александре Лодыгине и Томасе Эдисоне. Именно они, проводя эксперименты независимо друг от друга, в 70-е годы XIX века создали электрическую лампу.
Александр Лодыгин – изобретатель из России
Его первые лампы представляли собой тонкую угольную палочку, зажатую между объемными стрежнями из меди. Все это находилось в закрытом стеклянном шаре.
Это было еще несовершенное устройство, тем не менее, они начали активно использоваться для освещения зданий и улиц Петербурга.
В 1875 году в товариществе с Коном была выпущена усовершенствованная электрическая лампа. В ней угольки заменялись автоматически, кроме того, они располагались в вакууме. Эта разработка принадлежит электротехнику Василию Федоровичу Дитрихсону.
В 1876 году другой исследователь, Булыгин также внес коррективы. В его разработке уголек выдвигался по мере сгорания.
В конце 70-х годов лампа накаливания, созданная Лодыгиным и запатентованная в России, Франции, Великобритании, Австрии и Бельгии, попала, наконец, и в США. Лейтенант Хотинский отправился к побережью Америки, чтобы принять корабли, построенные для Российского флота. Именно Хотинский посетил лабораторию и показал «лампу Лодыгина» и «свечу Яблочкова» американскому исследователю Томасу Эдисону.
Доподлинно неизвестно, как это повлияло на ход мыслей Эдисона, который и сам в то время работал над созданием искусственного освещения. Как бы то ни было, именно Эдисон довел конструкцию лампы накаливания до качественно нового уровня, а также популяризовал ее, организовав массовое производство. Это помогло значительно снизить стоимость, что позволяло покупать лампу даже беднякам.
Александр Лодыгин также не останавливался в своем рвении усовершенствовать лампу накаливания. После переезда в США, в 1890 году, Лодыгин получил еще один патент – на лампу с металлической нитью из тугоплавких металлов - осьмия, иридия, родия, молибдена и вольфрама. Это был настоящий прорыв в области электротехники. Изобретение имело оглушительный успех, и в 1906 году патерн на него был куплен компанией General Electric. К слову, компания эта принадлежала Томасу Эдисону.
Создание лампочки Эдисоном
Во всем мире принято считать, что электрическую лампочку изобрел ученый Томас Альва Эдисон.
На протяжении многих лет Эдисон ставил эксперименты в области электротехники. В течение почти двух лет он искал идеальный вариант для нити накаливания.
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.
В IX веке н.э. на Ближнем Востоке была изобретена нефтяная лампа, ставшая прообразом керосиновой, но широкого распространения она не получила, так и оставаясь редкой диковиной.
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.
На заре открытия
В основе работы первых ламп накаливания был положен принцип свечения проводников, когда через них пропускается электрический ток. О самом этом свойстве подобных материалов было известно задолго до изобретения лампочки. Проблема была в том, что очень долго изобретатели не могли найти подходящий материал для спирали накаливания, который обеспечил бы длительное и эффектное, да к тому же ещё и недорогое освещение.
Предыстория появления ламп накаливания:
Кто первый изобрел лампочку
С 1870-х годов начинается серьёзная работа над изобретением электрической лампочки. Многие видные учёные и изобретатели посвятили годы и десятилетия своей жизни работе над этим проектом. Лодыгин, Яблочков и Эдисон — эти три изобретателя параллельно работали над конструкцией ламп накаливания, так что до сих пор продолжаются споры о том, кто же из них может считаться первым в мире изобретателем электрической лампы накаливания.
Лампа Лодыгина А. Н.
Свои опыты по изобретению лампы накаливания начал в 1870 году после выхода в отставку. При этом изобретатель одновременно работал над несколькими проектами: созданием электролёта, водолазного аппарата и лампочки.
В 1871-1874 годах он проводил опыты по поиску наиболее подходящего материала для спирали накаливания. Изначально попытавшись использовать железную проволоку и потерпев неудачу, изобретатель принялся экспериментировать с помещённым в стеклянную ёмкость угольным стержнем.
В 1874 году Лодыгин получил патент на изобретённую им лампу накаливания, причём не только российский, но и международный, запатентовав своё изобретение во многих европейских странах и даже в Индии и Австралии.
В 1884 году по политическим мотивам изобретатель покинул Россию. Последующие 23 года он работал то во Франции, то в США. Он и в эмиграции продолжал разрабатывать новые проекты ламп накаливания, запатентовав те из них, где в качестве материала для спирали используются тугоплавкие металлы. В 1906 году эти патенты Лодыгин продал в США «Дженерал электрик компани». В ходе своих исследований изобретатель пришёл к выводу о том, что лучшие материалы для нитей спирали накаливания — это вольфрам и молибден. И выпускаемые в США первые лампы накаливания делались по его проекту и именно с вольфрамовой нитью.
Лампа Яблочкова П. Н.
В 1875 году, оказавшись в Париже, занялся изобретением дуговой лампы без регулятора. Яблочков ещё и раньше, живя в Москве, начинал работу над этим проектом, однако потерпел неудачу. Столица Франции стала тем городом, где он сумел добиться выдающихся результатов.
К началу весны 1876 года изобретатель закончил работу над проектом конструкции электрической свечи, а 23 марта того же года получил на неё патент во Франции. Этот день стал знаменательным не только в судьбе самого П. Н. Яблочкова, но и поворотным моментом для дальнейшего развития электро- и светотехники.
Свеча Яблочкова была проще и дешевле в эксплуатации, чем угольная лампа Лодыгина. К тому же у неё не было ни пружин, ни каких-либо механизмов. Она имела вид двух стержней, зажатых в двух отдельных клеммах подсвечника, которые разделяла перегородка из каолина, изолирующая их друг от друга. На верхних концах зажигали дуговой заряд, после чего пламя дуги медленно жгло уголь и испаряло изолирующий материал, одновременно с этим испуская яркое свечение.
Позднее Яблочков пробовал менять цвет освещения, для чего добавлял в изоляционный материал для перегородки соли различных металлов.
В апреле 1876 года изобретатель продемонстрировал свою свечу на выставке электрических приборов в Лондоне. Многочисленная публика была в восторге от залившего помещение яркого голубовато-белого электрического света.
Успех был невероятен. Об учёном и его изобретении писали в зарубежной прессе. А уже в конце 1870-х годов электрическими свечами освещались улицы, магазины, театры, ипподромы, дворцы и особняки не только в Европе, но и в США, Бразилии, Мексике, Индии, Бирме и Камбодже. А в России первая проба электрических свечей Яблочкова состоялась осенью 1878 года.
Это был настоящий триумф русского изобретателя. Ведь до его свечи не было в области электротехники ни одного изобретения, которое так быстро стало бы популярным во всём мире.
Лампа Эдисона Т. А.
Проводил свои эксперименты с лампами накаливания в конце 1870-х годов, то есть, работал над этим проектом одновременно с Лодыгиным и Яблочковым.
В апреле 1879 года Эдисон опытным путём пришёл к выводу о том, что без вакуума ни одна из ламп накаливания работать не будет, или если будет, то крайне непродолжительно. А уже в октябре того же года американский исследователь закончил работу над проектом угольной лампы накаливания, которая считается одним из важнейших изобретений XIX столетия.
В 1882 году совместно с несколькими видными финансистами изобретатель основал компанию Edison General Electri c, где начали изготавливать различные электрические приборы. Чтобы завоевать рынок, Эдисон даже пошёл на то, что установил продажную стоимость лампы в 40 центов, при том, что её производство обходилось в 110 центов. В дальнейшем изобретатель четыре года терпел убытки, хоть и пытался понизить себестоимость ламп накаливания. И, когда стоимость их производства упала до 22 центов, а выпуск достиг миллиона штук, он за год сумел покрыть все предыдущие затраты, так что дальше производство приносило ему уже только прибыль.
Но в чём же заключалось новаторство Эдисона в изобретении лампы накаливания, если не считать того, что он первым начал рассматривать этот предмет как средство для получения прибыли? Его заслуга заключается вовсе не в самом изобретении ламп такого типа, а в том, что он первым создал осуществимую на практике и широко распространённую систему электрического освещения. И он же придумал современную, привычную всем нам форму лампы, а также винтовой цоколь, патрон и предохранители.
Томас Эдисон отличался высокой работоспособностью и всегда очень ответственно подходил к делу. Так, для того, чтобы окончательно определиться с выбором материала для нити спирали накаливания, он перепробовал больше шести тысяч образцов, пока не пришёл к выводу, что наиболее подходящий для этого материал — карбонизированный бамбук.
Если исходить из хронологии, то изобретателем лампочки является Лодыгин. Именно он изобрёл первую лампу для освещения, он же был первым, кто догадался откачать из стеклянной колбы воздух и использовать вольфрам в качестве нити накаливания. «Электрическая свеча» Яблочкова основана на несколько других принципах работы и не нуждается в вакууме, но его свечами впервые стали массово освещать улицы и помещения. Что же до Эдисона, то именно он придумал лампу современных форм, а также цоколь, патрон и предохранители. Поэтому, отдавая пальму первенства в изобретении первому из этих трёх изобретателей, нельзя недооценивать и роль других исследователей.
Мы все привыкли и не замечаем такую обыденную и повседневную вещь, как электрическая лампочка. Максимум, что на эту тему думает обыватель: «не заменить ли мне лампу накаливания на более интересный дизайн или перейти на энергосберегающую технологию?». Между тем, для своего века это была по-настоящему революционная вещь! Идут споры, кому первому принадлежит вклад в изобретение первой лампочки. Наши соотечественники уверены, что это русский инженер Александр Николаевич Лодыгин , но над этой проблемой работали учёные разных стран: Суон из Англии, Гебель из Германии, Деларю из Франции, все они немало работали в этой области научных открытий. Кто же изобрёл первым лампочку?
Древние прототипы
Как древние люди расписывали пещеры наскальной росписью, когда отсутствовало естественное освещение? Факелы и костры? Но от них идёт дым и копоть, да и особо много так не нарисуешь, в трёх метрах от костра уже темновато… Историки размышляют на эту тему и не могут прийти к единому мнению. Единственное упоминание об освещении – на египетских пирамидах изображены люди, в руках которых лампы очень похожие на электрические .
Первые опыты с дуговой лампой
История изобретения электролампы
Каждый ученик на уроке физики проходил тему истории изобретения электричества. Принято считать что изобретение конструкции действующей электрической лампы принадлежит Томасу Эдисону, который опубликовал своё открытие в 1879 году. Однако за этим изобретением стоит гораздо больше упорного труда , чем нам кажется.
Появлению современных электрических ламп предшествовало большое количество подготовительных исследований в разных странах мира изобретателями-учёными. Совершенствовались достижения предыдущий поколений, проводились эксперименты с разными типами среды, в которую помещалась нить накаливания, изменялась и совершенствовалась лампочка. История изобретения насчитывает множество этапов.
Задача перед учёными стояла простая и сложная одновременно — получить такую конструкцию, которая бы могла использоваться в повседневной жизни. Одним из перспективных направлений оказалось исследование эффекта накаливания различных материалов .
Если пропускать электрический ток через некоторые металлы, они будут накаливаться и давать источник света. Вопрос был только в одном – как не допустить перегревания, плавки материала или его горения. Множество опытов проводилось в этом направлении. Учёные понимали, что достижение баланса между элементом накаливания и средой, в которой он нагревается, будет означать гигантский прорыв.
Что же такое горение? Прежде всего, это прямой контакт с кислородом. Поскольку он содержится в окружающей среде, единственный способ избежать возгорания элемента накаливания - ограничить контакт нагревательного элемента с воздухом. Следовательно, нужна ёмкость, лампа .
Вклад русских исследователей
Эра Эдисона
Надо сказать, что помимо гениального склада ума, у Томаса Эдисона имелся очевидный талант коммерсанта
. Он первым сообразил, какие грандиозные финансовые выгоды сулит массовый выпуск ламп накаливания. Над усовершенствованием конструкции лампы Эдисон начал работу в 1878 году и сразу заявил, что он решил проблему электролампы. На тот момент Эдисон являлся изобретателем телефонного аппарата и фонографа, поэтому ему сразу же поверили. Высказывание Эдисона отразилось на бирже. Акции газовых компаний стремительно поползли вниз в цене.
Однако Эдисон слегка погорячился . Решить проблему моментально не удалось. У изобретателя была идея по созданию выключателя для нормальной работы лампы, таким образом, чтобы не было излишнего перегрева элемента накала. Но они срабатывали не в нужный момент, что было неприятно глазу и приводило к мерцанию. Конструкция была неприменима в массовом выпуске. Лаборатория во главе с Эдисоном проводила множественные опыты с экспериментами из разных материалов нити накаливания и разных сред, куда её помещали.
Прорыв помог осуществить молодой сотрудник-физик из Принстонского института по фамилии Аптон . Физики стали изучать уже полученные патенты и открытия в этой области. И натолкнулись на идею о свойствах сопротивляемости металлов применительно к технологии накаливания. Выяснилось, что металлы с наиболее высоким коэффициентом сопротивления легче нагреваются и не горят. К началу 1880 года стали появляться первые результаты. Лучше всего работала конструкция из сочетания вакуумной лампы и угольных стержней из бамбука в виде нити. Так появилась первая эффективно работающая электрическая лампа.
Кроме проблемы улучшения лампы накаливания, Эдисон занимался также и проблемой питания лампы. Его лаборатории принадлежат изобретения цоколя, выключателя для лампы. Через 2 года коммерческий талант Эдисона раскрылся во всю ширину. Была основана компания Edison Electrical Light Company с сетью станций и филиалами магазинов по всему Нью-Йорку, лампы интенсивно рекламировались и продавались. Таковы были первые аналоги современных лампочек.
У Эдисона в Англии был серьёзный соперник, который тоже работал над проблемой усовершенствования электрической лампы. Англичанин Свон понял, что с помощью насоса можно делать вакуум лучшего качества. Но его угольный стержень был слишком толстым и оставлял копоть, поэтому на практике такую лампу было сложно использовать.
Проанализировав успехи Эдисона, Свон стал использовать его открытия в своих лампах. Он открыл собственную компанию по производству ламп. Эдисон не оставил такую наглость без внимания и подал иск о нарушении авторского законодательства. Некоторое время продолжались споры, но оба исследователя решили примириться и объединить усилия в одной компании. Так, появилась Edison Swan United, крупный производитель электроламп во всем мире.
Какого изобретателя считать первым?
И русский, и американский изобретатели работали над своими проектами практически одновременно
.
Александр Николаевич Лодыгин получил патент на изобретение лампы в 1874 году, Томас Эдисон начал исследования пятью годами позже.
Конечно, при всем уважении к коммерческому таланту Т. Эдисона, деле продвижения и массового использования такого нужного и полезного изобретения, главное место за изобретение электрической лампы по праву отдано русскому изобретателю А. Н. Лодыгину .
Современные лампы накаливания являются модификациями изобретения Лодыгина, поскольку они имеют более эффективный поток света, а также отличную цветопередачу, более высокий КПД. Сегодня мы вправе гордиться своим соотечественником за его вклад в гениальное и полезное изобретение.
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 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.
Загрузка...