Первая электролампочка. Кто первым в мире изобрел электрическую лампочку, напоминавшую современную? Для электролёта была нужна электролампочка
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
Американскому изобретателю Томасу Эдисону приписывают разработку первой практичной лампочки в 1879 году. Однако история изобретения лампочки не так проста, так как в ней приняли участие множество ученых, каждый из которых внес свой вклад, который в конечном итоге привел к этому достижению — доступной, долговечной и безопасной лампе накаливания, генерирующей свет в течение долгого времени.
История электрического освещения
Чтобы выяснить, кто изобрел лампочку, нам нужно сперва отправиться более чем на 200 лет назад в лабораторию Гемфри Дэви, выдающегося английского химика и изобретателя. В 1800 году Дэви прикрепил два провода с угольными палочками к батарее, что позволило продемонстрировать яркую дугу света между угольными электродами. Это привело к появлению электрической дуговой лампы — первого широко используемого типа электрического света и первой коммерчески успешной формы электрической лампы. Конечно, различные изобретатели улучшили дизайн Дэви, добавив пружинные системы, а также соли редкоземельных металлов в электроды, что позволило увеличить яркость дуги.
Лампы электрической дуги были популярны на протяжении десятилетий благодаря их высокой яркости, способной освещать огромные фабричные интерьеры или целые улицы. В течение большей части XIX века это был единственный тип электрического освещения для больших площадей, и он был самым дешевым вариантом освещения улиц по сравнению с газовыми или масляными лампами. Однако углеродные стержни приходилось заменять так часто, что это превращалось в работу на полный рабочий день. Более того, лампы излучали опасное ультрафиолетовое излучение, создавали шум и мерцание при горении света и представляли серьезную опасность пожара. Многие здания, такие как театры, сгорели в результате чрезмерного нагрева и искр, создаваемых электрическими дуговыми лампами. И хотя эти лампы подходили для улиц и огромных залов, они были совершенно непрактичны для освещения домов и небольших помещений.
Мир нуждался в более совершенной технологии освещения, и многие изобретатели усердно трудились, чтобы найти идеальное решение. Слава и богатство наверняка были обещаны тем, кто добьется успеха. Но путь оказался пронизан многими проблемами.
Вакуум
В 1840 году британский физик Уоррен де ла Рю предложил новую конструкцию лампочки, которая предусматривала запуск платиновой катушки внутри вакуумной трубки, чтобы минимизировать воздействие кислорода. Однако высокая стоимость платины помешала этой конструкции получить коммерческий успех. В 1841 году Фредерик де Молейенс представил первый патент на вакуумную лампу накаливая.
Затем, в 1850 году, сэр Джозеф Уилсон Свон начал работать над лампочкой, используя нити из карбонизированной бумаги вместо платины в вакуумной стеклянной колбе. К 1860 году британский изобретатель получил патент на частичную вакуумную лампу накаливания с угольной нитью. Проблема с этим устройством заключалась в том, что ему не хватало вакуума и соответствующего электрического источника, что делало его неэффективным, лампа перегорала слишком быстро.
Позже Джозеф Свон внес некоторые улучшения. Сначала он работал с нитью из копировальной бумаги, но обнаружил, что они быстро сгорают. Наконец, в 1878 году Свон продемонстрировал новую электрическую лампу в Ньюкасле, Англия, в которой использовалась углеродная нить, полученная из хлопка. Электрическая лампочка Свона могла работать 13,5 часов, и его дом стал первым домом в мире, освещенным электрическим светом. В ноябре 1880 года Свон получил патент Великобритании на свое изобретение.
Американский изобретатель и бизнесмен Томас Эдисон внимательно следил за развитием событий. Он понял, что главной проблемой первоначального дизайна Свона было использование толстой углеродной нити. Эдисон считал, что она должна быть тонкой и иметь высокое электрическое сопротивление. Он адаптировал образцы из патента 1875 года, который он приобрел у изобретателей Генри Вудворда и Мэтью Эванса, продемонстрировав свою лампу накаливания в декабре 1879 года, которая могла работать 40 часов. Использование Эдисоном более тонких нитей и лучшего вакуума дало ему преимущество в гонке. Затем он подал в суд на Свона за нарушение патента.
К 1880 году «луковицы Эдисона» работали 1200 часов и были достаточно надежными. Тем не менее, этот прорыв потребовал тщательного тестирования, для чего использовалось более 3000 образцов ламп накаливания между 1878 и 1880 годами. Более того, инженеры Эдисона в Менло-Парк протестировали более 6000 растений, чтобы определить, какой тип углерода будет гореть дольше, и, наконец, остановились на карбонизированной бамбуковой нити. В большинстве современных ламп накаливания используются вольфрамовые нити.
Позже, исследователи Эдисона постепенно улучшали дизайн и производство нитей. В начале 20-го века команда Эдисона представила средства для улучшения нитей, которые остановили потемнение внутренних поверхностей стеклянных колб.
К сожалению для Эдисона, патент Свона оказался сильной претензией — по крайней мере, в Соединенном Королевстве. В конце концов, они объединили свои усилия и создали компанию Edison-Swan United, которая впоследствии стала крупнейшим в мире производителем лампочек.
В 1880 году Эдисон также основал компанию Edison Electric Illuminating в Нью-Йорке, которую финансировала JP Morgan. Эта компания построила первые электростанции, которые питали новые запатентованные лампочки. Позднее Edison Electric объединится с компаниями двух других изобретателей, Уильяма Сойера и Албона Мэна, а еще позже с компанией Thomson-Houston Company, в итоге получив название General Electric Company, которая и по сей день является одной из крупнейших корпораций в мире.
Кто изобрел лампочку
Эдисон был не первым изобретателем, который работал над лампочками. Фактически, к тому времени, когда он начал работать над своими первыми проектами, лампочка уже существовала, и около 20 различных изобретателей по всему миру готовили свои патенты. В тоже самое время много русских изобретателей работали над своими устройствами (Лодыгин, Кон, Козлов и Булыгин). Дизайн Эдисона был просто наиболее практичным, что объясняет его всемирный успех.
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.
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.
Лампочка накаливая – предмет, знакомый всем. Электричество и искусственный свет уже давно стали для нас неотъемлемой частью действительности. Но мало кто задумывается, как появилась та самая первая и привычная нам лампа накаливания.
Наша статья расскажет вам, что собой представляет лампа накаливания, как она работает и как появилась в России и во всем мире.
Что собой представляет
Лампа накаливания — электрический вариант источника света, основная часть которого представляет собой тугоплавкий проводник, играющий роль тела накала. Проводник размещен в колбе из стекла, которая внутри бывает накаченной инертным газом или полностью лишенной воздуха. Пропуская через тугоплавкий тип проводника электрический ток, данная лампа может испускать световой поток.
Свечение лампы накаливания
Принцип функционирования базируется на том, что когда электрический ток течет по телу накала, данный элемент начинает накаливаться, нагревая вольфрамовую нить. Вследствие этого нить накала начинает испускать излучение электромагнитно-теплового типа (закон Планка). Для создания свечения температура накала должна составлять пару тысяч градусов. При снижении температуры спектр свечения будет становиться все более красным.
Все минусы, имеющиеся у лампы накаливания, кроются в температуре накала. Чем лучше нужен световой поток, тем большая температура потребуется. При этом вольфрамовая нить характеризуется пределом накала, при превышении которого этот источник света навсегда выходит из строя.
Обратите внимание! Температурный предел нагрева для ламп накаливания — 3410 °C.
Конструкционные особенности
Поскольку лампа накаливания считается самым первым источников света, то вполне закономерно, что ее конструкция должна быть достаточной простой. Особенно, если сравнивать с нынешними источниками света, которые ее постепенно вытесняют с рынка.
В лампе накаливания ведущими элементами считаются:
- колба лампы;
- тело накала;
- токовводы.
Обратите внимание! Первая подобная лампа имела именно такое строение.
Конструкция лампы накаливания
На сегодняшний день разработано несколько вариантов ламп накаливания, но такое строение характерно для самых простых и самых первых моделей.
В стандартной лампочке накаливания, кроме вышеописанных элементов имеется предохранитель, который представляет собой звено. Оно состоит из ферроникелевого сплава. Его вваривают в разрыв одного из двух токовводов изделия. Звено размещается в ножке токоввода. Оно нужно для того, чтобы предупредить разрушение стеклянной колбы во время прорыва нити накала. Это связано с тем, что при прорыве вольфрамовой нити создается электрическая дуга. Она может оплавить остатки нити. А ее фрагменты могут повредить колбу из стекла и привести к возникновению возгорания.
Предохранитель же разрушает электрическую дугу. Такое ферроникелевое звено размещается в полости, где давление равняется атмосферному. В данной ситуации дуга гаснет.
Такое строение и принцип работы обеспечили лампе накаливания широкое распространение по миру, но из-за их высокого энергопотребления и непродолжительному сроку службы, она сегодня стали использоваться гораздо реже. Связано это с тем, что появились более современные и эффективные источники света.
История открытия
В создание лампы накаливания в том виде, в котором она известна на сегодняшний день, сделали свой вклад исследователи, как из России, так и из других стран мира.
Александр Лодыгин
До момента, когда изобретатель Александр Лодыгин из России начал трудиться над разработкой ламп накаливания, в ее истории нужно отметить некоторые важные события:
- в 1809 году известный изобретатель Деларю из Англии создал свою первую лампу накаливания, оснащенную платиновой спиралью;
- через почти 30 лет в 1938 году уже бельгийский изобретатель Жобар разработал угольную модель лампы накаливания;
- изобретатель Генрих Гёбель из Германии в 1854 году уже представил первый вариант рабочего источника света.
Лампочка немецкого образца имела обугленную нить из бамбука, которая помещалась в вакуумированный сосуд. В течение пяти последующих лет Генрих Гёбель продолжал свои наработки и в конечном счете пришел к первому опытному варианту рабочей лампочки накаливания.
Первая практичная лампочка
Джозеф Уилсон Суон, знаменитый физик и химик из Англии, в 1860 году явил миру свои первые успехи в области разработки источника света и за свои результаты был вознагражден патентом. Но некоторые трудности, которые возникли с созданием вакуума, показали неэффективную и не долгосрочную работу лампы Суона.
В России, как уже отмечалось выше, исследованиями в области эффективных источников света занимался Александр Лодыгин. В России он смог добиться свечения в стеклянном сосуде угольного стержня, из которого предварительно был откачен воздух. В России история открытия лампочки накаливания началась в 1872 году. Именно в этом году Александру Лодыгины удались его эксперименты с угольным стержнем. Через два года он в России получает патент под номером 1619, который был выдан ему на нитевой вид лампы. Нить он заменил на стержень из угля, находившийся в вакуумной колбе.
Ровно через год В. Ф. Дидрихсон значительно улучшил вид лампы накаливания, созданную в России Лодыгином. Усовершенствование заключалось в замене угольного стержня на несколько волосков.
Обратите внимание! В ситуации, когда один из них перегорал, происходило автоматическое включение другого.
Джозеф Уилсон Суон, который продолжал свои попытки усовершенствовать уже имеющеюся модель источника света, получает патент на лампочки. Здесь в качестве нагревательного элемента выступало угольное волокно. Но здесь оно располагалось уже в разреженной атмосфере из кислорода. Такая атмосфера позволила получить очень яркий свет.
Вклад Томаса Эдисона
В 70-х года позапрошлого столетия в изобретательскую гонку по созданию работающей модели лампы накаливания включился изобретатель из Америки — Томас Эдисон.
Томас Эдисон
Он проводил исследования в вопросе применения в виде элемента накаливания нитей, произведенных из разнообразных материалов. Эдисон в 1879 году получает патент на лампочку, оснащенной платиновой нитью. Но через год он возвращается к уже проверенному угольному волокну и создает источник света со сроком эксплуатации в 40 часов.
Обратите внимание! Одновременно с работой по созданию эффективного источника света, Томас Эдисон создал поворотный тип бытового выключателя.
При том, что лампочки Эдисона работают всего лишь 40 часов, они начали активно вытеснять с рынка старый вариант газового освещения.
Результаты работ Александра Лодыгина
В то время, как на другом конце мира Томас Эдисон проводил свои эксперименты, в России аналогичными изысканиями продолжал заниматься Александр Лодыгин. Он в 90-х годах 19 века изобрел сразу несколько видов лампочек, нити которых были изготовлены из тугоплавких металлов.
Обратите внимание! Именно Лодыгин первым решился использовать вольфрамовую нить в качестве тела накаливания.
Лампочка Лодыгина
Кроме вольфрама он также предлагал использовать нити накаливания, изготовленные из молибдена, а также скручивать их в форме спирали. Такие свои нити Лодыгин размещал в колбах, из которых откачивался весь воздух. Вследствие таких действий нити предохранялись от кислородного окисления, что делало срок службы изделий значительно продолжительным.
Первый тип коммерческой лампочки, произведенный в Америке, содержала вольфрамовую нить и изготавливалась по патенту Лодыгина.
Также стоит отметить, что Лодыгиным были разработаны газонаполненные лампы, содержащие угольные нити и заполненные азотом.
Таким образом, авторство первой лампочки накаливания, отправленной в серийное производство, принадлежит именно российскому исследователю Александру Лодыгину.
Особенности работы лампочки Лодыгина
Для современных ламп накаливания, которые являются прямыми потомками модели Александра Лодыгина, характерны:
- отменный световой поток;
- отличная цветопередача;
Цветопередача лампы накаливания
- низкий показатель конвекции и проводимости тепла;
- температура накала нити — 3400 K;
- при максимальном уровне показателя температуры накала коэффициент для полезного действия составляет 15 %.
Кроме этого данный тип источника света в ходе своей работы потребляет много электроэнергии, по сравнению с другими современными лампочками. Из-за конструкционных особенностей такие лампы могут работать примерно 1000 часов.
Но, несмотря на то, что по многим критериям оценки данная продукция уступает более совершенным современным источникам света, она, благодаря своей дешевизне, все еще остается актуальной.
Заключение
В создании эффективной лампы накаливания участвовали изобретатели из разных стран. Но только российский ученый Александр Лодыгин смог создать самый оптимальный вариант, которым мы, собственно, и продолжаем пользоваться по сегодняшний день.
Секреты установки точечных светильников в натяжной потолок: насколько это сложно?