Вопрос о том, кто же впервые разработал идею электрической лампочки вновь и вновь порождает различные теории.
Вариантов так много, что каждая нация стремится приписать эту заслугу своим соотечественникам.
Идея о постоянном источнике света берёт своё начало в начале XIX века. В этот период учёные всего мира создавали различные проекты.
Так в 1820 году французский учёный Делякрю создал первый экземпляр электрической лампочки с платиновой проволокой. Когда по ней проводился электрический ток, то нить накалялась и давала свет.
К сожалению, этот дорогой металл (платина) был недоступен для массового производства и так и остался образцом экспериментальной лаборатории.
Генрих Гёбель
Во второй половине XIX века немецкий учёный Генрих Гёбель впервые предложил откачивать воздух из лампы.
Это позволило ей гореть значительно дольше. Его проект ещё требовал дополнительной доработки и не был продолжен.
Яблочков
В то же время на улицах Франции набирало обороты изобретение русского механика-экспериментатора Яблочкова.
Его свечи в фонарях освещали городские улицы. Автозамена ламп позволила увеличить время горения до полутора часов.
А. Н. Лодыгин
В 1872 году испытания учёного А. Н. Лодыгина увенчались успехом. Его новейшее изобретение в корне отличалось от всех предыдущих. Затраты на производство лампочки были минимальными.
Угольный стержень для нити накаливания позволял лампе гореть около получаса. За своё изобретение Лодыгин получил патент, и в скором времени его лампы стали освещать улицы Петербурга.
В дальнейшем интерес к его работе утихает. Учёный прикладывал все усилия, но так и не добился всемирной славы.
Томас Эдисон
Конкурентом Лодыгина в 1870-х годах становится Томас Эдисон. Именно он в сотрудничестве с другими известными учёными и американской энергетической компанией улучшил известную модель и таким образом получил новое изобретение.
Лампа накаливания стала неотъемлемой частью быта в каждом доме. Знакомый нам прибор был получен усилиями многих учёных.
Преемственность их изобретений породила дискуссии о праве первенства, которые продолжаются до сих пор.
Но мы не станем умалять заслуг никого из учёных, так как каждый достоин славы.
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.
Много разговоров и необоснованных споров стоит вокруг этого вопроса. Кто изобрел лампу накаливания? Одни утверждают, что это Лодыгин, другие, что Эдисон. Но все куда сложнее, давайте разберемся с хронологией исторических событий.
Существует множество методов трансформации электрической энергии в световую. К ним относятся лампы дугового принципа действия, газоразрядного и те, где источником свечения является нагревательная нить. Фактически лампочку накаливания тоже можно считать искусственным источником освещения, поскольку для ее работы применяется эффект нагреваемого проводника, через который проходит ток. В качестве накаливаемого элемента чаще всего выступает металлическая спираль или угольная нить. Помимо проводника в конструкцию лампочки входит колба, токоввод, предохранитель и цоколь. Однако всё это мы знаем уже сейчас. А ведь не так давно было время, когда несколько учёных вели одновременные разработки в области искусственных источников света и боролись за звание изобретателя лампочки.
Хронология изобретения
Читая всю статью снизу, очень удобно посматривать на эту таблицу:
| 1802 г. | Электрическая дуга Василия Петрова. |
| 1808 г. | Гемфри Дэви описал дуговой электрический разряд между двумя угольными стержнями, создав первую лампу. |
| 1838 г. | Бельгийский изобретатель Жобар, создал первую лампу накаливания с угольным сердечником. |
| 1840 г. | Уоррен де ла Рю создал первую лампочку с платиновой спиралью. |
| 1841 г. | Англичанин Фредерик де Молейн запатентовал лампу с платиновой нитью и углеродным наполнением. |
| 1845 г. | Кинг заменил платиновый элемент на угольный. |
| 1845 г. | Немец Генрих Гёбель создал прототип современной лампочки. |
| 1860 г. | Англичанин Джозеф Суон (Свон) получил патент на лампу с углеродной бумагой. |
| 1874 г. | Александр Николаевич Лодыгин запатентовал лампу с угольным стержнем. |
| 1875 г. | Василий Дидрихсон усовершенствовал лампу Лодыгина. |
| 1876 г. | Павел Николаевич Яблочков создал каолиновую лампу. |
| 1878 г. | Английский изобретатель Джозеф Уилсон Суон запатентовал лампу с угольным волокном. |
| 1879 г. | Американец Томас Эдисон запатентовал свою лампу с платиновой нитью. |
| 1890 г. | Лодыгин создает лампы с нитями накаливания из вольфрама и молибдена. |
| 1904 г. | Шандор Юст и Франьо Ханаман запатентовали лампу с вольфрамовой нитью. |
| 1906 г. | Лодыгин запустил производство ламп в США. |
| 1910 г. | Вильям Дэвид Кулидж усовершенствовал метод производства вольфрамовых нитей. |
Если вы хотите действительно разобраться, то настоятельно рекомендуем прочитать статью целиком.
Первые преобразования энергии в свет
В XVIII веке произошло знаменательное открытие, положившее начало огромной череде изобретений. Был обнаружен электрический ток. На рубеже следующего столетия итальянским учёным Луиджи Гальвани был изобретен способ получения электрического тока из химических веществ – вольтов столб или гальванический элемент. Уже в 1802 году физик Василий Петров открыл электрическую дугу и предложил применять ее в качестве осветительного устройства. Через 4 года королевское общество увидело электрическую лампу Гемфри Дэви, она освещала помещение за счёт искорок между стержнями из угля. Первые дуговые лампы отличались чересчур высокой яркостью и ценой, что делало их непригодными для ежедневного использования.
Лампа накаливания: прототипы
Первые разработки осветительных ламп с накаливаемыми элементами начались в середине 19-ого века. Так, в 1838 году бельгийский изобретатель Жобар представил проект лампы накаливания с угольным сердечником. Хотя время работы этого устройства не превышало получаса, оно являло собой свидетельство технологического прогресса в данной области. В 1840 -м году, Уоррен де ла Рю, английский астроном, произвёл лампочку с платиновой спиралью, первую в истории электротехники лампу с накаливаемым элементом в виде спирали. Изобретатель пропустил электрический ток через вакуумную трубку с помещенным в нее мотком платиновой проволоки. В результате нагревания платина излучала яркое свечение, а практически полное отсутствие воздуха позволяло использовать устройство в любых температурных условиях. Из-за дороговизны платины в коммерческих целях применять такую лампу было нелогично, даже с учётом её эффективности. Однако в дальнейшем именно образец этой лампочки стали считать предком других ламп накаливания. Уоррен де ла Рю спустя несколько десятилетий (в 1860 -х) принялся активно изучать феномен газоразрядного свечения под воздействием тока.
В 1841 году англичанин Фредерик де Молейн запатентовал лампы, представлявшие собой колбы с платиновой нитью, наполненные углеродом. Однако, проведенные им в 1844 г. испытания в отношении проводников, не увенчались успехом. Это было связано с быстрым плавлением платиновой нити. В 1845 году уже другой учёный, Кинг, заменил платиновые элементы накаливания на угольные палочки и получил на свое изобретение патент. В эти же годы за океаном, в США, Джон Старр запатентовал лампочку с вакуумной сферой и углеродной горелкой.
В 1854 -м году немецкий часовщик Генрих Гёбель придумал устройство, считающееся прототипом современных лампочек. Он продемонстрировал её на электротехнической выставке в США. Она представляла собой вакуумную лампу накаливания, которая действительно годилась для применения в самых различных условиях. В качестве источника света Генрих предложил использовать бамбуковую нить, которая была обуглена. Взамен колбы учёный брал простые бутылочки от туалетной воды. Вакуум в них создавался за счёт добавления и выливания ртути из колбы. Недостатком изобретения являлась излишняя хрупкость и время работы всего на несколько часов. В годы активной исследовательской жизни Гёбель не смог встретить должного признания в обществе, но в 75 лет он был назван изобретателем первой практичной лампы накаливания на основе угольной нити. Кстати, именно Гёбель впервые воспользовался осветительными проборами в рекламных целях: он ездил по Нью-Йорку на телеге, украшенной лампочками. На издали привлекающей внимание коляске была установлена подзорная труба, через которую ученый позволял за некоторую плату взглянуть на звёздное небо.
Первые результаты
Наиболее эффективные результаты в области получения вакуумной лампочки были достигнуты известным химиком и физиком из Англии – Джозефом Суоном (Своном). В 1860 годе он получил патент на своё изобретение, хотя лампа работала не слишком долго. Это было связано с использованием углеродной бумаги — она быстро превращалась в крошки после горения.
В середине 70-х гг. 19-го века параллельно со Своном несколько изобретений запатентовал и российский учёный. Выдающийся учёный и инженер Александр Лодыгин изобрёл в 1874 году нитевую лампу, в которой для нагревания использовался угольный стержень. К опытам по изучению осветительных приборов он приступил в 1872 году, находясь в Петербурге. В результате, благодаря банкиру Козлову, было основано общество по эксплуатации лампочек с углём. За своё изобретение учёный получил премию в Академии наук. Эти лампы сразу же стали использоваться для уличного освещения и здания Адмиралтейства.
Алекса́ндр Никола́евич Лоды́гин
Лодыгин также был первым, кто придумал применять закрученные в спираль вольфрамовые или молибденовые нити. К 1890 -м гг. у Лодыгина на руках было несколько разновидностей ламп с накаливаемыми нитями из разных металлов. Он предложил откачивать воздух из лампочки, чтобы процесс окисления шёл медленнее, а значит, срок службы лампы был больше. Первая коммерческая лампа со спиралевидной нитью из вольфрама в Америке производилась в дальнейшем как раз по патенту Лодыгина. Он изобрёл даже лампочки с газом, заполненные угольной нитью и азотом.
Идея Лодыгина в 1875 году была усовершенствована другим русским механиком-изобретателем Василием Дидрихсоном. Он изготавливал угольки, обугливая древесные цилиндрики в графитовых тиглях. Именно он первым сумел осуществить откачку воздуха и установил в лампочку более одной нити, чтобы при перегорании происходила замена. Выпущена такая лампа была под руководством Кона, а освещать ею стали большой магазин белья и подводные кессоны во время строительства моста в Петербурге. В 1876 году лампу усовершенствовал Николай Павлович Булыгин. Учёный накаливал только один конец уголька, который постоянно выдвигался в процессе обгорания. Тем не менее, устройство было сложным и дорогим.
В 1875-76 гг. электротехник Павел Яблочков, создавая электрическую свечу, обнаружил, что каолин (разновидность белой глины) под воздействием высокой температуры хорошо проводит электричество. Он изобрёл каолиновую лампочку с нитью накаливания из соответствующего материала. Отличительной особенностью этой лампы является тот факт, что для её работы не требовалось помещать каолиновую нить в вакуумную колбу – она сохраняла работоспособность при контакте с воздухом. Созданию лампочки предшествовала долгая работа учёного над дуговыми лампочками в Париже. Однажды Яблочков посещал местное кафе и, наблюдая за расставлением столовых приборов официантом, пришёл к новой идее. Угольные электроды он решил располагать параллельно друг другу, а не горизонтально. Существовала, правда, опасность, что выгорать будет не только дуга, но и токопроводящие зажимы. Дилемму решили за счёт добавления изолятора, постепенно выгоравшего вслед за электродами. Этим изолятором и стала белая глина. Чтобы лампочка загоралась, между электродами разместили перемычку из угля, а неравномерное сгорание самих электродов было сведено к минимуму за счёт использования генератора переменного тока.
Своё изобретение Яблочков продемонстрировал на технологической выставке в Лондоне в 1876 году. Уже через год один из французов, Денейруз, учредил акционерное общество по исследованию осветительных технологий Яблочкова. Сам учёный слабо верил в будущее лампы накаливания, однако электрические свечи Яблочкова имели огромную популярность. Успех был обеспечен не только низкой ценой, но и продолжительностью горения в 1,5 часа. Благодаря этому изобретению появились фонари с заменой свеч, и улицы стали освещать гораздо лучше. Правда, минусом таких свечей было наличие только переменного потока света. Чуть позже физик из Германии, Вальтер Нернст, разработал лампочку такого же принципа, но нить накаливания сделал из магнезии. Лампа зажигалась только после нагревания нити, для чего использовали сначала спички, а потом электрические нагреватели.
Борьба за патенты
К концу 1870-х гг. свою исследовательскую деятельность начал выдающийся инженер и изобретатель Томас Эдисон, живший в США. В процессе создания лампы он перепробовал разные металлы для нитей накаливания. Изначально учёный полагал, что решение проблемы электрических лампочек можно за счёт автоматического их отключения при высоких температурах. Но эта идея не сработала, так как постоянное выключение холодной лампы приводило лишь к получению непостоянного мерцающего излучения. Существует версия, что в конце 70-х гг. лейтенант русского флота Хотинский привёз несколько лампочек накаливания Лодыгина и показал их Эдисону, что и повлияло на его дальнейшие разработки.
Не останавливаясь на своих достижениях в Англии, Джозеф Суон (Joseph Swan), уже известный на тот момент в научных кругах, в 1878 году запатентовал лампу с угольным волокном. Оно помещалось в разреженную атмосферу с кислородом, поэтому свет выходил очень ярким. Уже через год в Англии появилось электрическое освещение в большинстве домов.
То́мас А́льва Эдисон
Тем временем, Томас Эдисон взял на работу в свою лабораторию Френсиса Аптона. Вместе с ним материалы стали тестировать точнее, и внимание было приковано к недочётам предыдущих патентов. В 1879 г. Эдисоном была запатентована лампочка с платиновой основой, а уже через год учёный создал лампу с угольным волокном и бесперебойным действием на 40 часов. За время работы американец провёл 1,5 тысячи испытаний и смог создать также поворотный выключатель бытового типа. Никаких новых изменений в электрическую лампочку Лодыгина Томас Эдисон в принципе не внёс. Просто из его стеклянной сферы с угольной нитью выкачивалась большая доля воздуха. Важнее то, что американский учёный разработал надсистему для лампочки, изобрел винтовой цоколь, патрон и предохранители, а в последствии организовал массовое производство.
Новые источники света смогли вытеснить газовые, а само изобретение некоторое время называлось лампой «Эдисона-Суона». В 1880 году Томас установил самое верное значение вакуума, которое создавало самое устойчивое безвоздушное пространство. Из лампочки воздух откачивали с помощью ртутного насоса.
К концу 1880 года бамбуковые волокна в лампочках могли гореть около 600 часов. Этот материал из Японии был признан лучшим угольным компонентом органического типа. Поскольку бамбуковые нити стоили довольно дорого, изготавливать их Эдисон предложил из хлопковых волокон, обработанных специальных способов. Первые компании для возведения крупных электрических систем были созданы в Нью-Йорке в 1882 году. В этот период Эдисон даже подавал в суд на Суона по поводу нарушения авторских прав. Но в итоге учёные создали совместную фирму «Edison-Swan United», которая довольно быстро выросла в мирового лидера по производству электрических лампочек.
За свою жизнь Томас Эдисон смог получить 1093 патента. Среди его известных изобретений: фонограф, кинетоскоп, телефонный передатчик. Однажды его спросили, не обидно ли было ошибаться 2 тысячи раз перед созданием лампочки. Учёный ответил: «Я не ошибался, а обнаружил 1 999 способов, как не нужно делать лампочку».
Металлические нити накаливания
На исходе 1890-х гг. стали появляться новые лампочки. Так, нити накаливания Вальтер Нернст предложил делать из особого сплава, в состав которого входили окиси магния, иттрия, тория и циркония. В лампе Ауэра (Карл Ауэр фон Вельсбах, Австрийская республика) излучателем света выступала осмиевая нить, а в лампочке Больтона и Фейерлейна – танталовая. Александр Лодыгин в 1890 году запатентовал лампу накаливания, где применялась быстронакаливаемая нить из вольфрама (было использовано несколько тугоплавким металлов, но именно вольфрам по результатам исследований имел лучшие показатели). Примечательно, что спустя 16 лет он продал все права на своё революционное изобретение промышленному гиганту «General Electric», компании, основанной великим Томасом Эдисоном.
Однако в истории электротехники известно два патента на вольфрамовую лампу – в 1904 году дуэт ученых Шандора Юста и Франьо Ханамана зарегистрировали изобретение, аналогичное лодыгинскому. Спустя год в Австро –Венгрии приступили к массовому выпуску этих ламп. Позднее в «General Electric» стали производить лампочки-колбы с инертными газами. Учёному из этой организации, Ирвингу Ленгмюру, в 1909 году удалось модернизировать изобретение Лодыгина, добавив в неё аргон с целью продлить срок действия и увеличить светоотдачу.
В 1910 году Вильям Кулидж усовершенствовал процессы промышленного изготовления вольфрамовых нитей, после чего начался выпуск ламп не только с элементом накаливания в виде спирали, но и в виде зигзага, двойной и тройной спирали.
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.
История сохранила для нас имена тех, кто изобрел лампу накаливания и работал над ее первоначальными моделями. Путь создания полезнейшего изобретения конца XIX века интересен и необычен. Сегодня искусственное освещение в доме – дело привычное. Но с тех пор, как электрическая лампа приобрела привычный для нас облик и была поставлена на производственный поток, прошло немало лет.
Хронология изобретения
История лампы накаливания начинается в XIX веке. До представления миру полезного изобретения оставалось еще около 50 лет. Однако английский ученый Гемфри Дэви в своей лаборатории уже проводил опыты с накаливанием проводников электрическим током. Все же он не был тем, кто изобрел лампочку , пригодную для освещения. На протяжении двух десятков лет ряд ведущих европейских и американских физиков пытались усовершенствовать опыт Гемфри Дэви, накаливая металлические и угольные проводники.
Часовщик из Германии Генрих Гебель был первым, кто придумал лампу с элементами накаливания, воспользовавшись методом изготовления барометров. Изобретение было представлено в 1854 году на выставке в Нью-Йорке. Сама конструкция была сделана из одеколонных флаконов и стеклянных трубочек, в которых Гебель с помощью ртути создавал вакуум . Внутрь он помещал обугленную бамбуковую нить, которая в колбе с выкачанным воздухом могла гореть до 200 часов.
С 1872 года в Петербурге работу над лампой накаливания начинают русские электротехники А. Н. Лодыгин и В. Ф. Дидрихсон. Между толстыми медными стержнями они расположили тонкую угольную палочку. За это изобретение А. Н. Лодыгин получил Ломоносовскую премию. В 1875 году В. Ф. Дидрихсон меняет угольную палочку на деревянную. Через год морской офицер и талантливый изобретатель Н. П. Булыгин усовершенствовал конструкцию, придуманную соотечественниками. Внешне она почти не изменилась, однако благодаря покрытию угольных стержней слоем меди увеличивалась сила тока.
Многие считают изобретателем первой лампы Томаса Эдисона. Однако до того, как устройство попало в руки американского изобретателя , патент на него уже имели ученые в пяти европейских странах. В каком году Эдисон начал свои разработки электрического освещения, точно неизвестно.
В 70-х годах XIX века лампочка Лодыгина попала в США. Томас Эдисон не привнес ничего нового в устройство русского изобретателя , однако он придумал надстройку конструкции: патрон и винтовой цоколь, выключатели и предохранители, счетчик энергии. С работы Эдисона начинается промышленная история изобретения .
Первые преобразования энергии в свет
Появлению первой лампы накаливания предшествовало величайшее событие ХVIII века – обнаружение электрического тока. Первым исследовал электрические явления и занялся проблемой получения тока из разных металлов и химических веществ итальянский физик Луиджи Гальвани.
В 1802 году русский физик-экспериментатор В. В. Петров сконструировал мощную батарею и с ее помощью получил электрическую дугу, которая могла вырабатывать свет. Однако недостатком открытия Петрова являлось слишком быстрое перегорание древесных углей, которые использовались в качестве электрода.
Первую дуговую лампу, способную гореть продолжительное время, сконструировал англичанин Гемфри Дэви в 1806 году. Он проводил опыты с электричеством, изобрел электрическую лампочку с угольными стержнями. Однако она светила настолько ярко и неестественно, что применения ей не нашлось.
Лампа накаливания: прототипы
Изобретение лампы накаливания приписывают нескольким ученым. Некоторые из них работали в одно время, но в разных странах. Ученые, трудившиеся в более позднее время, внесли существенные доработки в изобретения своих предшественников. Таким образом, создание лампы накаливания – труд нескольких людей.
Непосредственные разработки конструкций с элементами накаливания начались в 30-х годах XIX века. Бельгийский ученый Жобар представил миру первую конструкцию с угольным сердечником. Его угольная лампа не получила широкого призвания лишь потому, что горела не более 30 минут. Однако и это было прогрессом в то время.
В это же время английский физик Уоррен де ла Рю представляет свою лампу с платиновым элементом в виде спирали. Платина светила ярко, а вакуум внутри стеклянной колбы позволял использовать ее в любых погодных условиях. Изобретение Уоррена де ла Рю стало прототипом других конструкций, хотя само не получило дальнейшего развития из-за сильной дороговизны.
Другой английский физик Фредерик де Молейн чуть изменил детище де ла Рю, установив вместо спирали платиновые нити. Однако они быстро перегорали. Чуть позже физики Кинг и Джон Старр усовершенствовали конструкцию английских коллег . Англичанин Кинг заменил платиновые нити угольными палочками, увеличив продолжительность их горения. А американец Джон Старр придумал конструкцию с углеродной горелкой и вакуумной сферой.
Первые результаты
Первый источник света появился в мастерской Генриха Гебеля . Он не был профессиональным изобретателем , однако открыл первым мире лампу с элементами накаливания. Гебель установил осветительные приборы в своем часовом магазине и оснастил ими прогулочную коляску, куда приглашал всех желающих. Однако из-за отсутствия денежных средств Гебель не смог получить патент на свое изобретение. Лишь в конце жизни немецкого часовщика признали изобретателем лампы с элементами накаливания.
В России первым изобретателем конструкций с элементами накаливания стал А. Н. Лодыгин. Вместе со своим коллегой В. Ф. Дидрихсоном он положил начало электрическому освещению Петербурга. Первые угольные осветительные конструкции, созданные русскими изобретателями, установили в петербургском Адмиралтействе. Через год искусственный свет появился в некоторых магазинах столицы и на Александровском мосту.
Борьба за патенты
Так как работа по созданию электрических источников света велась во многих странах, патенты на похожие изобретения получили сразу несколько ученых. Однако в США множественное открытие стало причиной борьбы за получение патента на лампу с элементами накаливания.
За первенство в правообладании электрической лампочкой боролись 2 маститых изобретателя – англичанин Джозеф Суон и американец Томас Эдисон. Англичанин запатентовал лампу с угольным волокном, которая стала использоваться в промышленном производстве на британских островах. Томас Эдисон работал над усовершенствованием нитевой лампы Александра Лодыгина. В качестве нитей он перепробовал множество металлов и остановился на угольном волокне, доведя срок горения лампы до 40 часов.
Джозеф Суон подал в суд на американского коллегу по поводу нарушения авторских прав, поэтому лампа, представленная Эдисоном, впоследствии носила название лампа Эдисона-Суона. Когда позже из Японии были привезены бамбуковые волокна, продолжительность горения которых доходила до 600 часов, ученые снова оказались в суде, так как стали использовать этот материал в своих изобретениях. Дело закончилось тем, что Эдисон и Суон основали совместную компанию по производству электрических лампочек , которая быстро вышла в мировые лидеры.
Металлические нити накаливания
Вместо свечей появились угольные лампы накаливания. А затем конструкцию оснастили металлическими нитями. В конце XIX века немецкий физик Вальтер Нернст изготовил особый сплав для производства нитей накаливания. В него входили такие металлы, как:
- иттрий;
- магний;
- торий.
В это же время А. Н. Лодыгин изобретает быстронакаливаемую нить из вольфрама. Однако потом русский изобретатель продал свое открытие компании, основанной Томасом Эдисоном. Вольфрамовые нити положили начало новой эпохе электрического освещения.
Дальнейшие изобретения
До XX века интерес к электрическому освещению среди ученых был не так высок. Однако с наступлением нового тысячелетия все изменилось. ХХ век характеризуется целой волной изобретений различных электрических ламп. В 1901 году американский изобретатель Петер Хьюитт представил миру ртутную лампу. А в 1911 году французский химик Жорж Клауди создал неоновую лампу.
В первой половине XX века появились такие конструкции, как ксеноновые, люминесцентные и натриевые лампы. В 60-х годах мир увидел светодиодные лампы, способные освещать большие помещения. А в 1983 г. появились экономичные , снижающие расход на электроэнергию. Однако будущее – за флуоресцентными конструкциями, которые появились недавно. Они способны не только экономить электроэнергию, но и очищать воздух .
Ответы на этот, казалось бы, простой вопрос можно услышать разные. Американцы, несомненно, будут настаивать, что это был Эдисон. Англичане скажут, что это их соотечественник Сван. Французы, возможно, вспомнят "русский свет" изобретателя Яблочкова, который начал освещать улицы и площади Парижа в 1877 году. Кто-то назовет еще одного русского изобретателя - Лодыгина. Вероятно, будут и другие ответы. Так кто же прав? Да пожалуй, все. История электрической лампочки представляет собой целую цепь открытий и изобретений, сделанных разными людьми в разное время.
Прежде чем перейти к хронологии изобретения электрической лампочки, хотелось бы отметить, а что мы подразумеваем под понятием "электрическая лампочка". Прежде всего, это источник света, прибор, устройство в котором происходит преобразование электрической энергии в световую. А вот способы преобразования могут быть разными. В XIX веке этих способов было известно несколько. Поэтому, уже тогда появились несколько типов электрических ламп: дуговые, накаливания и газоразрядные. Электрическая лампа - это техническая система, т.е. совокупность отдельных элементов, необходимых для выполнения главной полезной функции - освещения.
История появления и развития электрической лампы неотделима от истории электротехники, которая начинается с открытия электрического тока в XVIII веке. Позже, в XIX веке, по всему миру прокатилась волна открытий, связанных с электричеством. Пошла как бы цепная реакция, когда одно открытие открывало дорогу последующим. Электротехника из раздела физики выделилось в самостоятельную науку, над развитием которой работали целая плеяда ученых и изобретателей: француз Андре-Мари Ампер (фр. Andre Marie Ampere), немцы Георг Ом (нем. Georg Simon Ohm) и Генрих Герц (нем. Heinrich Rudolf Hertz), англичане Майкл Фарадей (Michael Faraday) и Джеймс Максвелл (James Maxwell) и другие.
Удивительный XIX век, заложивший основы научно-технической революции, так изменившей мир, начался с изобретения - химического источника тока (вольтова столба). Этим чрезвычайно важным изобретением итальянский ученый А.Вольта встретил новый 1800 год. А уже в 1801 году профессору Петербургской медико-хирургической академии Василию Петрову удалось уговорить начальство приобрести для своего физического кабинета мощнейшую по тем временам электрическую батарею, состоящую из 4200 пар гальванических элементов. Проводя опыты с этой батареей, Петров в 1802 году открыл электрическую дугу - яркий разряд, который возникает между сведенными на определенное расстояние угольными стержнями-электродами. Он же и предложил использовать дугу для освещения.
Однако, при практической реализации этой идеи возникло много сложностей. Опыты показали, что дуга горит ярко и устойчиво только при определенном расстоянии между электродами. А во время горения дуги угольные электроды постепенно сгорают, увеличивая дуговой промежуток. Требовался механизм-регулятор для поддержания постоянного расстояния между электродами.
Изобретатели предлагали разные решения. Но все они имели тот недостаток, что нельзя было включить несколько ламп в одну цепь. Приходилось использовать для каждого светильника свой источник питания. Эту проблему решил в 1856 году изобретатель А.И.Шпаковский, создав осветительную установку с одиннадцатью дуговыми лампами, снабженными оригинальными регуляторами. Эта установка освещала Красную площадь в Москве во время коронации Александра II.
В 1869 году еще один русский изобретатель В.И.Чиколев применил к дуговой лампе дифференциальный регулятор и использовал его в мощных морских прожекторах. Подобные регуляторы используются до сих пор в больших прожекторных установках. К сожалению, все регуляторы горения дуги были ненадежными и дорогими.
Решающую роль в переходе от опытов по электричеству к массовому электрическому освещению сыграл русский электротехник Павел Николаевич Яблочков . Свои работы Яблочков начал в России, организовав в 1875 году в Петербурге мастерскую физических приборов. В этом же году ему и пришла идея создать простую и надежную дуговую лампу. Однако финансовый крах предприятия вынудил Яблочкова в 1876 году уехать в Париж, где он продолжил свои работы над дуговой лампой в знаменитой фирме по изготовлению часов и точных приборов Бреге (Breguet).
Проблема стояла все та же - нужен был регулятор. Идея пришла как всегда неожиданно. Помог случай. Напряженно думая над этой проблемой, Яблочков зашел перекусить в небольшое парижское кафе. Пришёл официант. Яблочков, продолжая думать о своём, машинально смотрел, как тот ставит блюдо, кладёт ложку, вилку, нож... И вдруг... Яблочков резко поднялся из-за стола и пошёл к выходу. Он торопился к себе в мастерскую. Решение найдено! Простое и надёжное! Оно пришло к нему, едва он глянул на лежащие рядом, параллельно друг другу, столовые приборы.
Да, именно так надо расположить в лампе угольные электроды - не горизонтально, как во всех прежних конструкциях, а параллельно (!). Тогда оба будут выгорать совершенно одинаково, и расстояние между ними всегда будет постоянным. И никакие сложные регуляторы не нужны .
Парижский официант и не подозревал, что стал как бы соавтором изобретения. Но кто знает, не положи он тогда перед Яблочковым столь аккуратно нож и ложку, может, и не осенила бы изобретателя молниеносная догадка. Правда, "подсказка" официанта нашла благодатную почву. Ведь Яблочков искал своё решение даже за столиком кафе, дожидаясь заказа. Кстати, это прекрасный пример применения ассоциативного мышления в решении сложной технической задачи. С другой стороны этот случай является примером решения технической проблемы, когда идеальным устройством (в данном случае регулятором) является то, чего на самом деле нет, но функции выполняются.
Конечно, это была только идея, а не полное решение проблемы - создания недорогой и надежной лампы. Потребовалось проделать еще много работы, чтобы этого достичь. Прежде всего, при параллельном расположении электродов дуга может гореть не только на концах электродов, но и по всей их длине, а скорее всего, скатится к их основанию - к токоподводящим зажимам. Эта проблема была решена путем заполнения пространства между электродами изолятором, который постепенно сгорал вместе с электродами.
Состав этого изолятора еще нужно было подобрать, что и было сделано, применив для этого глину (каолин). А как зажечь лампу? Тогда наверху, между электродами была помещена угольная тоненькая перемычка, которая сгорала в момент включения, поджигая дугу. Оставалась еще проблема неравномерного сгорания электродов, связанная с полярностью тока. Т.к. электрод "+" сгорал быстрее, его первоначально приходилось делать толще. Другим, гениальным, решением этой проблемы явилось применение переменного тока.
Конструкция дуговой лампы оказалась простой: два угольных стержня разделенные изолирующим слоем каолина и укрепленные на простой подставке, напоминающей подсвечник. Сгорали электроды равномерно, и лампа давала яркий свет, причём достаточно продолжительное время. Такая "электрическая свеча" была проста в изготовлении, и стоила дёшево.
В 1876 году русский изобретатель представил свое изобретение на Лондонской выставке. А год спустя предприимчивый француз Денейруз добился учреждения акционерного общества "Общество изучения электрического освещения по методам Яблочкова". Лампы Яблочкова появились в самых посещаемых местах Парижа, на улице - Авеню де ль"Опера и на площади Оперы, а также в магазине "Лувр" тусклое газовое и жидкостное освещение заменили матовые шары, которые светились белым, мягким светом. Началось триумфальное шествие "La lumiere russe" (Русского света) по миру. За два года свеча Яблочкова завоевала весь Старый свет, распространившись на Востоке до дворцов персидского шаха и короля Камбоджи.
Рис. 1. Павел Николаевич Яблочков и его свеча.
В 1876-77 годах были получены несколько французских патентов, как на конструкцию самой лампочки, так и на системы их питания. Производство было поставлено на промышленную основу. Небольшой завод в Париже производил более 8000 свечей в день и несколько десятков электрических генераторов в месяц. Однако вскоре всему этому благополучию пришел конец. Свеча Яблочкова начала постепенно вытесняться более дешевой и долговечной лампой накаливания.
Принято считать, что изобретателем лампы накаливания является знаменитый американский изобретатель Томас Альва Эдисон (Thomas Alva Edison). 21 декабря 1879 года в газете "New York Herald" появилась статья о новом изобретении Т.А.Эдисона - "Edison"s light" (Эдисоновский свет), о лампе накаливания с угольной нитью. Спустя несколько дней, 1 января 1880 г., 3 тысячи человек присутствовали в Менло-Парке (США) на демонстрации электрического освещения для домов и улиц. А 27 января того же года им был получен патент США № 223898 "Electric-Lamp" (см. рис. 2.). Все это так. Но в действительности, история с этим патентом и с лампой накаливания гораздо сложнее и интереснее.
Рис. 2. Патент Томаса А. Эдисона на электрическую лампу
Первые опыты с накаливанием проводников электрическим током проводились еще в начале XIX века английским ученым Деви (Humphry Davy). Одни из первых попыток применить накаливание проводников током, именно с целью освещения, проводились в 1844 году инженером де-Молейном, который накаливал платиновую проволоку, помещенную внутрь стеклянного шара. Эти эксперименты не приносили желаемых результатов, т.к. платиновая проволока слишком быстро переплавлялась.
В 1845 году в Лондоне Кинг заменил платину палочками угля и получил патент "Применение накаленных металлических и угольных проводников для освещения".
В 1954 году, за 25 лет до Эдисона германский часовщик Генрих Гебель представил в Нью-Йорке первые, подходящие для практического применения, лампы накаливания с угольными нитями со сроком горения около 200 часов. В качестве нити он применил обугленную бамбуковую нить толщиной 0,2 мм, помещенную в вакуум. Вместо колбы Гебель из соображений экономии использовал сначала флаконы от одеколона, а позднее - стеклянные трубки. Вакуум в стеклянной колбе он создавал путем заполнения и выливания ртути, то есть с помощью метода, применявшегося при изготовлении барометров.
Созданные лампы Гебель использовал для освещения своего часового магазина. Чтобы улучшить свое финансовое положение, он разъезжал по Нью-Йорку на коляске и предлагал всем желающим посмотреть на звезды в подзорную трубу. Коляска, при этом, была украшена его лампочками. Таким образом, Гебель стал первым человеком, кто использовал свет в рекламных целях. Из-за отсутствия денег и связей германский эмигрант не смог получить патент на свою лампу с угольной нитью и о его изобретении быстро забыли.
С 1872 года Александр Николаевич Лодыгин начал в Петербурге опыты по электрическому освещению. В его первых лампах между массивными медными стержнями, расположенными в герметически закрытом стеклянном шаре, была зажата тонкая палочка угля. Несмотря на несовершенство лампы в этом же году банкир Козлов в товариществе с Лодыгиным основал общество для эксплуатации этого изобретения. Академия наук присудила Лодыгину Ломоносовскую премию в 1000 рублей.
Построенные Лодыгиным лампы накаливания с угольным стержнем в 1874 году были использованы для освещения петербургского Адмиралтейства. В 1875 году во главе товарищества стал Кон, выпустивший под своим именем усовершенствованную лампу Лодыгина, спроектированную В.Ф.Дидрихсоном. В этой лампе угольки помещались в вакууме, и перегоревший уголек автоматически заменялся другим. Тремя такими лампами в течение двух месяцев освещался в 1875 году магазин белья Флорана в Петербурге, а также, по предложению П.Струве, освещались под водой кессоны при постройке Александровского моста через Неву.
В 1875 году Дидрихсон начал изготовлять угольки из дерева, путем обугливания деревянных цилиндриков без доступа воздуха в графитовых тиглях, засыпанных угольным порошком. В 1876 году после смерти Кона товарищество распалось. Дальнейшее усовершенствование лампы было сделано Н.П. Булыгиным в 1876 году. В его лампе накаливался конец длинного уголька, выдвигавшегося автоматически по мере обгорания его конца. Конструкция ламп оказалась непростой и нетехнологичной в изготовлении, а поэтому недешевой, хотя постоянно подвергалась усовершенствованию.
В конце 70-х годов того же века на одной из Северо-Американских верфей строили корабли для России, и когда настало время их принимать, туда поехал лейтенант русского флота А. Н. Хотинский. Он взял с собой несколько ламп накаливания Лодыгина. Изобретение уже тогда было запатентовано во Франции, России, Бельгии, Австрии и Великобритании. Он показал русские лампы изобретателю по имени Томас Эдисон, который в то время также работал над проблемой электрического освещения.
Сейчас трудно установить насколько описанное обстоятельство повлияло на изобретение Эдисона. Однако, в конце концов, благодаря его работам был совершен качественный скачок в усовершенствовании лампы накаливания. Никаких революционных изменений в лампочку Лодыгина Эдисон не внес. Его лампа представляла собой стеклянную колбу с угольной нитью, из которой выкачан воздух, правда, гораздо тщательнее, чем у Лодыгина. Но заслуга Эдисона, прежде всего в том, что он изобрел и создал надсистему для этой лампы и поставил ее производство на поток, что привело к сильному удешевлению стоимости. Он придумал для лампы винтовой цоколь и патрон к ней, изобрел предохранители, выключатели, первый счетчик энергии. Именно с лампочки Эдисона, электрическое освещение стало действительно массовым, придя в дома простых людей.
Особого внимания заслуживает подход Эдисона к решению проблемы нахождения материала для нити накаливания. Он просто пошел путем перебора всех доступных ему веществ и материалов (метод проб и ошибок). Эдисон перепробовал 6000 веществ, содержащих углерод, от обыкновенных швейных ниток, покрытых углем, до продуктов питания и смолы. Лучшим оказался бамбук, из которого был сделан футляр японского пальмового веера. На эту титаническую работу ушло около двух лет .
По другую сторону Атлантического океана, в Англии, примерно в тоже время что Лодыгин и Эдисон, над электрической лампочкой работал сер Джозеф Вильсон Сван (Sir Joseph Wilson Swan). В качестве элемента накала он использовал обугленную хлопковую нить и также выкачивал из колбы воздух. Сван получил Британский патент на свое устройство в 1878 году, примерно за год до Эдисона. Начиная с 1879 года, он начал устанавливать электрические лампы в английских домах. Организовав в 1881 году компанию "The Swan Electric Light Company" начал коммерческое производство ламп. Позднее Сван объединился с Эдисоном для коммерческой эксплуатации единой торговой марки "Edi-Swan".
Из сказанного следует, что у электрической лампы накаливания на самом раннем этапе было несколько изобретателей. Почти все они имели патенты. Что касается самого известного из них, американского патента Эдисона, то он был признан судом недействительным до окончания срока действия охранных прав. Суд признал, что лампа накаливания была изобретена Генрихом Гебелем за несколько десятилетий до Эдисона.
В 1890 году Лодыгин запатентовал в США лампу с металлической нитью из тугоплавких металлов - осьмия, иридия, родия, молибдена и вольфрама. Лампы Лодыгина с молибденовой нитью были выставлены на парижской выставке 1900 года и имели такой большой успех, что в 1906 году американская компания "General Electric" купила у него этот патент. Самое интересное, что компания "General Electric" была организована самим Томасом Эдисоном. На этом заочный спор великих изобретателей был закончен.
Однако совершенствование лампы накаливания на этом не закончилось. C 1909 года стали применяться лампы накаливания с зигзагообразно расположенной вольфрамовой нитью, а в 1912-13 годах появились лампы, наполненные азотом и инертными газами (Ar, Kr). И наконец, последнее усовершенствование начала XX века - вольфрамовую нить стали изготовлять, сначала, в виде спирали, а затем в форме биспирали (спирали, навитой из спирали) и триспирали. Электрическая лампа накаливания, наконец, приобрела вид, какой мы привыкли ее видеть.
Так кто же изобрел электрическую лампочку? Уже были названы имена: Петров, Шпаковский, Чиколев, Яблочков, Эдисон, Деви, Кинг, Гебель, Лодыгин, Сван. Казалось бы достаточно. Но если взять "Малый энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона" выпущенный в начале XX века, то там можно прочесть: Лампочки накаливания представляют собою стеклянный колпачок, из которого выкачан воздух, и где помещается угольная или металлическая нить, накаливаемая электрическим током. Угольная нить добывается обугливанием волокон бамбука (лампочки Эдисона), шелка, хлопчатой бумаги (лампочка Свана). С конца 1890-х гг. явились новые лампочки накаливания: вместо угольной нити накаливанию подвергается стерженек спрессованный из огнестойких веществ: окиси магния, тория, циркония и иттрия (лампочка Нернста) или нить из металлического осмия (лампочки Ауэра) и тантала (лампочки Больтона и Фейерлейна).
Как видно появились еще новые имена - Нернст, Ауэр, Больтон, Фейерлейн. При желании, проведя более углубленный поиск, этот список можно еще пополнить.
Вероятно, искать однозначный ответ на вопрос "Кто изобрел электрическую лампочку" бессмысленно. Многие изобретатели приложили к этому свой ум, знания, труд и талант. И это касается только типов лампочек получивших развитие на начальном этапе внедрения электрического освещения: дуговых и накаливания.
Еще в самом начале развития ламп накаливания было замечено, что они имеют низкий КПД, т.е. очень небольшой процент энергии электрического тока переходит в световую энергию. Поэтому продолжались поиски других способов преобразования электрической энергии в световую, и предпринимались попытки их использования в новых типах электрических источников света. Такими источниками света стали газоразрядные лампы - приборы, в которых электрическая энергия преобразуется в оптическое излучение при прохождении электрического тока через газы и другие вещества (например, ртуть).
Первые эксперименты с газоразрядными лампами начинались практически одновременно с лампами накаливания. В 1860 году в Англии появились первые ртутные разрядные лампы. Однако вплоть до начала XX века все эти эксперименты были немногочисленными и оставались только экспериментами, без реального практического применения.
В первом десятилетии XX века, в период массового внедрения электрического освещения с помощью ламп накаливания, интенсифицируются работы над газоразрядными лампами, что приводит к ряду изобретений и открытий. В 1901 году Петер Купер Хьюит (Peter Cooper Hewitt) изобретает ртутную лампу низкого давления. В 1906 году изобретена ртутная лампа высокого давления. 1910 год - открытие галогенного цикла. Неоновая лампа была разработана французским физиком Жоржом Клауди (Georges Claude) в 1911 году и очень быстро нашла применение в рекламных целях.
В 20 - 40-е годы работы над газоразрядными лампами продолжались во многих странах, что приводило к совершенствованию уже известных типов ламп и к открытию новых. Были разработаны: натриевая лампа низкого давления, люминесцентная лампа, ксеноновая лампа и другие. В 40-е годы началось массовое применение люминесцентных ламп для освещения.
Позже были изобретены и другие типы электрических лам: натриевые высокого давления; галогенные; компактные люминесцентные; светодиодные источники света и другие. Сейчас в мире общее число типов источников света насчитывается около 2000 .
Не смотря на такое огромное количество типов электрических ламп, изобретательская мысль не стоит на месте. Уже известные источники света продолжают совершенствоваться. Примером такого совершенствования, может служить создание в 1983 году компактных люминесцентных ламп, которые стали размером с обыкновенную лампу накаливания. Для их включения не требуется специальной пусковой аппаратуры, они подключаются к стандартному патрону для ламп накаливания, и самое главное, при одинаковом количестве вырабатываемого света эти лампы потребляют в несколько раз меньше электроэнергии и служат в несколько раз дольше. В последние годы такие энергосберегающие лампочки находят все большее применение, не смотря на их пока еще большую стоимость, чем у традиционных ламп накаливания.
Однако и на этом изобретательская мысль не останавливается. Почти одновременно, две американские фирмы Technical Consumer Products (TCP) и O·ZONELite выпустили на рынок флуоресцентные энергосберегающие лампочки с новыми неожиданными свойствами. Как утверждают эти производители, их лампочки Fresh2 и O·ZONELite (оба названия являются зарегистрированными торговыми марками) кроме освещения помещения также устраняют неприятные запахи, очищают воздух, убивают бактерии, вирусы и грибки. Разве не чудо?
Секрет в том, что лампочки покрыты двуокисью титана (TiO2), при облучении которой флуоресцентным светом возникает фотокаталитическая реакция. В ходе этой реакции выпускаются отрицательно заряженные частицы - электроны, а на их месте остаются положительно заряженные "дырки". Благодаря появлению комбинации плюсов и минусов на поверхности лампочки, содержащиеся в воздухе молекулы воды, превращаются в очень сильные окислители - радикалы гидроокиси (HO), из-за чего эти лампочки и обладают такими необычными и замечательными свойствами.
Рис. 3. Газоразрядные флуоресцентные энергосберегающие лампы Fresh2 и O.ZONELite
Как видно из рисунка 3 эти лампочки даже внешне очень похожи, да и характеристики их примерно одинаковы. Обращает на себя внимание спиралевидная форма обеих ламп. Их создатели пошли на это для увеличения светоотдачи, точно также как и их предшественники - создатели ламп накаливания. Вот уж действительно, история движется по спирали.
Можно сделать вывод, что газоразрядные лампы в последние годы завоевывают все большую популярность даже в бытовом освещении, вытесняя лампы накаливания. Они потребляют меньше энергии, так же просты в эксплуатации и могут обладать еще целым рядом замечательных и полезных свойств. Более высокая цена, которая пока еще сдерживает распространение этих ламп, компенсируется 8-10 кратной продолжительностью службы и 3-5 кратным КПД. А при более массовом производстве цена будет постепенно снижаться. А если еще учесть все возрастающие энергетические и экологические проблемы, которые вызывают увеличение стоимости электроэнергии и вынуждающие вводить жесткие меры экономии, то станет понятно, что перспективы у компактных флуоресцентных ламп самые радужные. И в ближайшие годы альтернативы у них практически нет.
Но, ни что не стоит на месте. Хотя последние 100 лет в развитии светотехники прошли под победное шествие газоразрядных ламп, появились и другие типы источников света. Наиболее перспективным сейчас представляется направление, связанное с использованием светодиодных источников света, т.к. они обладают еще большим КПД, чем газоразрядные лампы.
Первые промышленные светодиоды появились еще в 60-х годах XX века. Однако, небольшая мощность не позволяла их использовать для освещения. Они нашли применение в качестве индикаторов в различных электронных устройствах, в частности, в микрокалькуляторах, часах и других бытовых и научных приборах.
Так бы все и продолжалось, если бы человечество не столкнулось с проблемой энергосбережения. Оказалось, что на сегодняшний день, у светодиодов самый высокий процент преобразования электрической энергии в световую энергию. Нельзя было не попытаться использовать светодиоды в качестве источников света. Они и нашли, первоначально, применение в ручных электрических фонариках. К тому же, это были фонарики небольшой мощности, которые не очень сильно светили, однако были миниатюрными, что позволяло их использовать даже в качестве брелков.
Проблем у светодиодных лампочек конечно еще много. Многие из них успешно решаются, тем более что сейчас в это направление вкладывает большие деньги крупный капитал. И успехи уже налицо - в продаже уже появились энергозберегающие светодиодные лампы.
Литература
* 1. Н.А.Капцов, Павел Николаевич Яблочков 1894-1944. ОГИЗ. Государственное издательство технико-теоретической литературы. Москва, Ленинград, 1944.
* 2. В. Малов, Как парижский официант русскому изобретателю помог. / Спутник ЮТ - научно-популярный дайджест / №4, 2001 / http://jtdigest.narod.ru/dig4_01/offic.htm
* 3. Я.И. Хургин, Да, нет, может быть... - Москва,: Наука, 1977, с.208
* 4. История осветительной техники. / 2003-2005 ЗАО НПК "Далекс" / http://www.daleks.ru
* 5. Fresh2 compact fluorescent light bulbs remove odor while emitting energy efficient light./ http://www.fresh2.com/
* 6. The Bright Future of Indoor Air Quality! / http://www.ozonelite.com/index.html