Виды ламп и история их создания

Все что вы не знали о первой лампе накаливания

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.

Свет от лампы накаливания в темноте

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.

Лампа накаливания и ее элементы

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.

Российский изобретатель 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.

Изобретатель и первая практичная лампочка 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 и лампа накаливания

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.

Александр Лодыгин и его лампочка

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;

Шкала цветопередачи

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.

Виды ламп и история их создания

В 1801 году английский физик сэр Хампфри Дэви показал, что нить из платины способна излучать свет. Правда, образец испарялся слишком быстро, не удавалось извлечь из процесса пользу. Сегодня поговорим о видах ламп и истории создания. Пробежимся по иностранным ресурсам. Надеемся, обзор про историю и разновидности ламп освещения получится интересным.

Лампочки накала

Первыми в истории стали лампы накала. До Томаса Альвы Эдисона изобретатели предпринимали попытки получить работающие приборы, идя по стопам сыра Хампфри Дэви, но успешными действия назвать оказывалось сложно. Сложность заключалась в мгновенном окислении материала нити накала атмосферным кислородом. Гораздо проще получалось с молниями. В 1809 году сэр Хампфри Дэви получил разряд между двумя стержнями из углерода. Подобный прототип разрядных ламп использовался ещё недавно, причём успешно. Изобретение, продемонстрированное в 1810 году Королевскому институту Великобритании, называлось – дуговая лампа.

Классическая лампочка

Нечто похожее на электрический фонарь сделал Джеймс Боэмен Линдсэй в 1835 году. Он изучал иные решения, вдобавок осталось мало сведений о деятельности изобретателя, но зафиксированы его попытки читать книгу с большого расстояния. Линдсэй добивался результата, освещая книгу. Потом внимание светила науки устремилось на беспроводной телеграф, где точки и тире фиксировались длительностями свечения. Расстояние оказывалось потрясающее по тем временам, а скорость мгновенной.

Пятью годами позже преимущества электричества пришлись по душе британскому учёному Варрену де ля Ру, догадавшемуся поместить нить из платины в вакуумную колбу. Его изобретение основывалось на догадках, что высокая температура плавления платины означает: спираль не просто испаряется, а сгорает, окисляется. Следовательно, требуется изолировать нить от кислорода. Создавалась почти лампочка накала, если не считать отсутствия цоколя с резьбой. Коммерческий эффект от использования платины в качестве источника освещения явно не обещал стать заоблачным.

В 1841 году дизайн первых лампочек накала слегка изменился. В детище Фредерик де Молейна виделся гибрид между изобретениями сэры Хампфри Дэви: мелкая угольная крошка призывалась светиться между двумя электродами из платины, заключёнными в вакуумную колбу. Налицо попытки снизить стоимость устройства лампочек накала. Пока, наконец, в 1845 году гениальный американец Джон Веллингтон не догадался сделать нити полностью из углерода (что сегодня используется в карбоновых нагревателях). Изобретение не добавило учёному лет жизни, работы по созданию лам накала продолжил Роберт Нуди, демонстрирующий новинки, большинство сегодня доступны для обозрения в музее замка Блуа.

Варианты форм ламп накала

Варианты форм ламп накала

Наш соотечественник Александр Николаевич Лодыгин в 1872 году изобрёл лампочку накала и двумя годами позже взял на устройство патент. Быстро убедившись, что железо и угольные стержни мало дают в этом плане, русский изобретатель продолжал исследования. Судьба сложилась так, что Лодыгин покинул Россию, по причине преследования со стороны правительства движения революционеров. С 1883 года наравне с прочими направлениями занимался производством первых ламп накаливания во Франции. Работал над вещами из области строительства и техники. Лодыгину впервые пришла идея в качестве нити накала использовать тугоплавкие металлы (вольфрам, хром, титан), работающие и сегодня.

Читайте также  Какой увлажнитель воздуха купить

В результате патенты оказались перекуплены американской корпорацией Дженерал Электрик. А изобретатель лампочки накала вернулся в Россию с кипой чертежей и изобретений. Работал преподавателем, но после революции эмигрировал в США, где и умер. Между тем, мир не стоял на месте. Не стоит думать, что первая электрическая лампочка появилась на свет силами единственного учёного. Множество людей работали в указанном направлении. К примеру, с 1854 года над нитями из карбонизированного бамбука работал Хайнрих Гёбель. В качестве колбы для лампы накала использовалась бутылка с откачанным воздухом. Упомянутого человека считают изобретателем первого удобоваримого варианта светильника.

Кто в действительности изобрёл лампочку накала

Множество историков считают, что всерьёз плюсы и минусы ламп накала допустимо рассматривать, начиная с работ Джозефа Вилсона Свана. Английский физик в 1850 году начал работы над (!) бумажными нитями накала, покрытыми угольной пылью. К 1860-му году созрело первое дельное устройство, к недостаткам относятся:

  1. Высокие требования к качеству создания вакуума в колбе лампы накала.
  2. Малое время жизни прибора.
  3. Неэкономный расход энергии.

Свет от лампы накаливания

Свет от лампы накаливания

Обратите внимание, что среди недостатков ламп накала уже отсутствует высокая цена. К счастью, в середине 70-х появились новые улучшенные вакуумные насосы, что позволило Свану продолжать работы. В 1878 году учёный демонстрирует собственные наработки на лекциях в Ньюкасле, но берет патент на новое устройство лампочек накала лишь два года спустя – в 1880 году. Основным новшеством явилось полное удаление кислорода из колбы, нить нагревалась добела, не сгорая. Спираль проявляла низкое сопротивление, требовались чрезвычайно толстые медные провода для снабжения устройства энергией.

Выходит, Сван решил задачу обустройства освещения путём применения ламп накала. В конечном итоге, предложил в качестве основы для нити брать хлопок (вместо бумаги). Дом Свана в Лоу Фелл стал первым в мире освещённым при помощи электричества. Историки отмечают Джозефа за первопроходство в коммерческом выпуске лампочек накала, что обусловило дальнейший интерес к теме научных кругов и массовых слоёв общества. Савойский театр творчества в Вестминстере стал первым публичным заведением, где использовался электрический генератор (на 88 кВт) для иллюминации зала. Задействовали 1200 лампочек накала, изготовленных по конструкции, предложенной Сваном.

Как отмечали очевидцы, достоинством новой методики стало отсутствие необходимости сжигать газ. Перестал тратиться кислород, а тепла выделялось намного меньше. Вдобавок, наблюдатели заметили относительную пожаробезопасность устройств. Для демонстрации указанного качества лампочку накала разбили (прямо в люстре) во время представления, и 29 декабря 1881 года Таймс отметила описанный способ освещения более перспективным, нежели газовые рожки. Лампочки накала быстро завоевали популярность на военном флоте и в шахтах, где по понятным причинам использовать горение считалось невыгодным. Историки отмечают полную независимость исследований Свана от занятий Эдисона.

Эдисон со своим изобретением

Эдисон со своим изобретением

Параллельно взят канадский патент на лампочки накала Генри Вудвардом. Его изделия отличались особой формой колбы и заполнялись инертным азотом. Это сильно уменьшало требования к прочности стеклянной части лампочки накала. В коммерческое использование изобретения Генри Вудварда не вошли. Однако оказались замечены Эдисоном, который за 5000 долларов выкупил канадский патент. Чтобы найти деньги, Эдисон взял гранд, сообщив прессе, что уже изобрёл новые лампочки накала, а теперь попросту изыскивает средства на выпуск продукции.

Первая проба Эдисона на карбоновой нити длилась 13,5 часов. Уже к 1880 году изобретатель берет патент на лампочку накала и нитью из бамбука, способной работать в 100 раз дольше. Именно Эдисон понял, что нить нужно делать из тугоплавких металлов с высоким сопротивлением, чтобы уменьшить ток питания. Рабочее напряжение 110 В, рекомендованное Эдисоном, и сегодня используется в США. Патент США под номером 223898 описывал ряд форм создания нити, в конечном итоге применялся бамбук, покрытый угольной пылью. Приводим возможные варианты, согласно изложению Эдисона:

  • Хлопок.
  • Лен.
  • Бумага.
  • Древесные шплинты.

Интересно, зачем в качестве нити накала предлагалось использовать экзотические материалы. А электроды для подведения электричества применялись платиновые. По нынешним временам лампочка накала стоила бы целое состояние. Причина проста – сопротивление нити уже оказывалось малым, а металлы с высоким сопротивлением на тот момент не использовались в ходу. Новый патент (1883 года), с которым возникли сложности при согласовании, использовал в качестве спирали по-прежнему углерод. В конечном итоге, чтобы избежать конфликтов со Сваном, Эдисон предложил последнему создать компанию Эдисван для сбыта продукции на территории Великобритании.

Первая металлическая спираль для лампочек накала, изготавливаемая из осмия, запатентована австрийским учёным Карлом Ауэром фон Вельсбахом. Рабочая версия устройства вышла к 1898 году. В 1897 году светильник с керамическим глобаром представлен немецким химиком Волтером Нернстом. Эффективнее углердного в два раза, он оказался вытеснен с прилавков идущими вслед лампочками накала с металлической нитью. В ходе недолгих потуг друг за другом выданы рецепты крыть карбоновые нити слоем проводника, потом появился вольфрам, используемый и поныне, Отметим, исследования Эдисона легли в основу создания электронных ламп, благодаря которым ныне развивается вся наукоёмкая техника.

Газоразрядные лампы

В своё время лампы накаливания наполнялись соединениями брома или йода для предотвращения сгорания спирали. Газоразрядные основываются принципиально на других законах физики. Любопытно, что эффект свечения ртутного барометра замечен ещё в 1675 году французским астрономом Жаном Пикаром. Спустя 30 лет первый вариант газоразрядной лампы продемонстрирован Фрэнсисом Хоксби. Идея состояла в том, чтобы после вакуумирования в стеклянный шар, заряженный статическим электричеством, подать небольшое количество ртути. Света хватало для чтения.

Пока наш соотечественник Василий Петров описывал феномен электрической дуги, сэр Хампфри Дэви в 1802 году демонстрировал Королевскому институту угольные стержни. Дальнейшие исследования в области газоразрядных ламп низкого давления проводились Генрихом Гейслером, в 1857 году создавшим художественные источники света разных оттенков на базе газового наполнителя. Вакуум необходим для облегчения процесса ионизации. В качестве среды разряда использовались аргон, неон, пары ртути и воздух.

Яркими потомками ламп Гейслера стали электронные диоды, триоды и пр. В ходе опытов с газоразрядными лампами Иоганн Гитторф заметил, что движение носителей образуется в полном вакууме. Так родилось знание о катодных лучах, образованных электронами. Дальнейшее развитие источники получили в люминесцентных лампах дневного света, где пары ртути излучают в инфракрасном диапазоне, а видимый спектр получается за счёт накачки энергией люминофора.

Предысторию указанные виды электрических ламп берут сотни лет назад. Долгое время люди замечали, что отдельные горные породы в силу неизвестных причин мерцают. Впервые явление описано сэром Джорджем Стоуком на примере флюорита. Полярностью описанные разновидности лампочек обзавелись, имея прекрасные технические характеристики, к примеру, малое потребление энергии. А недостатки оставались очевидны до последнего времени: большие размеры, необходимость в наличии драйвера (источника питания).

  • alt=»Технические характеристики светодиодных ламп и светильников» width=»120″ height=»120″ />Технические характеристики светодиодных ламп и светильников
  • alt=»Технические характеристики люминесцентных ламп и светильников» width=»120″ height=»120″ />Технические характеристики люминесцентных ламп и светильников
  • alt=»Лампа накаливания» width=»120″ height=»120″ />Лампа накаливания
  • alt=»Виды вязальных машин» width=»120″ height=»120″ />Виды вязальных машин

Кто изобрел первую электрическую лампочку: история, которая изменила мир

О проблеме искусственного освещения люди задумывались с начала времен. Свет подсознательно ассоциируется с безопасностью, спокойствием и комфортом. Неудивительно, что человечество достигло такого прогресса в создании осветительных приборов. С чего все начиналось, когда были созданы первые электрические лампочки – читайте в статье.

Какими светильники были до появления электричества?

Основным источником света до открытия электричества служил огонь. У первобытного человека это был костер, который сочетал в себе несколько бытовых функций. Переносной светильник – следующий этап развития освещения. В таком качестве использовали факелы и лампады, применяя как горючий материал растительные и животные жиры, смолу, ветки смолистых деревьев. Как стационарный источник света использовались лучины – тонкие и длинные кусочки сухого дерева, которые горели на подставке.

Лучина

Чтобы сделать освещение более равномерным и замедлить процесс горения, был изобретен фитиль – специальная нить из растительных волокон, которая помещалась в чашу с горючим веществом.

Важно знать! Лампады или так называемые масляные лампы были изобретены еще в античной Греции за несколько тысячелетий до нашей эры.

До появления первой лампочки в мире широко использовали свечи: они стали практичным аналогом лампад, поскольку были более экономны и менее пожароопасны. Поначалу для них использовали густой животный жир, после заменили его пчелиным воском.

К концу XVIII века благодаря достижениям химии получило распространение газовое освещение. В качестве ресурса использовались горючие газы, помещенные в специальные стеклянные емкости для безопасности.

В конце XIX века широкое распространение получили керосиновые лампы – устройства из стекла и горелки, наполненные горючим. Их до сих пор иногда используют из практических или эстетических соображений.

Керосиновая лампа

История создания лампочки

Изобретение электричества позволило ученым шагнуть далеко вперед в разработке осветительных приборов. Кто создал лампу – вопрос с неоднозначным ответом. Первым этапом стала идея использовать естественный свет, который сопровождает дуговой разряд между двумя проводниками, расположенными на небольшом расстоянии. Данное явление активно исследовали русский ученый В. Петров и английский физик Г. Дэвид. Они работали с металлическими и угольными проводниками. Основным недостатком была недолговечность устройства: время работы ограничивалось пятью минутами. Стержни, которые служили проводниками, очень быстро выгорали, их было необходимо менять. Именно поэтому хоть изобретение и появилось в начале 18-го века, оно было не очень практичным.

Как выглядела первая лампочка в мире?

В начале XIX века над проблемой электрического освещения работали многие, активно проводились исследования по световому эффекту от накаливания разных материалов. Ученым приходилось искать проводники, способные давать достаточно света, при этом не перегреваясь, не плавясь и не загораясь. Необходимо было определить удачное сочетание между нитью накала и средой, которая ее окружает. Чтобы оградить нити от воздействия кислорода, начали использовать колбу.

Читайте также  Энергия заряженного конденсатора

Экспериментами в этой сфере активно занимались английский ученый Х. Дэви и бельгийский исследователь Б. Жобар.

Важно знать! В 1840 году астроном Ж. Деларю придумал изготавливать нить накала в форме спирали.

В 1854 году Г. Гебель создал прототип современного устройства и фактически изобрел лампу накаливания. В качестве нити в ней использовался обугленный бамбук, а чтобы предупредить горение, из колбы был удален кислород.

Альтернативный вариант предложил Д. Свон из Англии: в его осветительном устройстве в качестве элемента накаливания использовалась углеродная бумага.

Александр Лодыгин или кто все-таки изобрел лампу накаливания

Рассматривая вопрос, кто изобрел электрическую лампочку, нельзя не упомянуть русского ученого Александра Лодыгина. В 1874 году он получил право на изготовление лампочки с угольными электродами. Именно он предложил использовать в качестве спирали вольфрам и молибден. Эти металлы хорошо противостояли температурному воздействию, что существенно увеличивало срок эксплуатации прибора.

Кроме этого, изобретатель лампы предложил удалять воздух из колбы, чтобы замедлить процесс окисления спирали. Подобные осветительные элементы получили широкое распространение и активно использовались для освещения зданий и улиц в России. Первые лампочки, продаваемые в Америке, были изготовлены по патенту Лодыгина.

Лампы накаливания

Создание лампочки Эдисоном

Параллельно во второй половине XIX века исследовательской работой занимался Томас Эдисон. Американский ученый активно тестировал проводники из разных материалов, пытаясь найти наиболее долговечный и экономный.

По одной из версий, к концу семидесятых годов к Эдисону попал экземпляр лампочки Лодыгина. Изучая ее устройство, он смог сделать настоящий прорыв и стать изобретателем лампочки в том виде, в котором мы привыкли ее видеть сегодня. Результатом его работы стал прибор, который смог светить без перерыва почти 40 часов.

Также Эдисон изобрел поворотный выключатель и смог значительно усовершенствовать изобретение Лодыгина. Среди корректировок, которые он внес, были следующие:

откачал большее количество воздуха из колбы;

сконструировал винтовой цоколь;

реализовал механизм предохранителя.

Томас Эдисон

Оптимизация устройства позволила снизить его себестоимость и запустить массовое производство. Благодаря своим работам к 1880 году Эдисон смог предложить миру лампы с эксплуатационным ресурсом до 1200 часов.

Рассматривая вопрос, кто создал лампы накаливания, нельзя ответить однозначно. Над проблемой трудились исследователи многих стран на протяжении целого столетия. Очевидно, что наиболее значимые открытия совершили российские, английские и американские ученые.

Если вам понравилась статья, вы можете купить разнообразные электрические лампочки для себя в нашем интернет-магазине Свет Депо.

История возникновения ламп накаливания и их характеристика

Сегодня сложно встретить человека, который бы ничего не знал о лампах накаливания, даже несмотря на прогресс и на изобилие других видов осветительных приборов. «Лампы Ильича» — так в народе прозвали самые обыкновенные и популярные осветительные приборы, которые по сей день пользуются большим спросом у народа. Безусловно, современный рынок светотехники предлагает огромный ассортимент альтернативных ламп, но даже новые устройства не могут в некоторых параметрах превзойти лампы накаливания.

эдисон

Процесс возникновения и распространения лампочек накаливания был довольно долгим и запутанным, а вклад в изобретение вложил не один ученый-изобретатель. Принятая с течением времени история появления повествует о том, что возникновение «лампочек Ильича» произошло в 1872 году благодаря русскому ученому Александру Николаевичу Лодыгину . Именно он впервые провел ток сквозь стержень из угля, который размещался в вакууме колбы, сделанной из стекла. При этом происходила большая светоотдача из-за возрастания силы тока, превышение температур плавления с последующим угасанием лампочки. На основе данного опыта были определены подходящие для функционирования лампочек режимы, а 1873 году они впервые использовались на санкт-петербургских улицах.

Именно в этот же период времени к разработке лампочек приступил Томас Эдисон , который в дальнейшем получил на них патент. Именно после этого его стали называть «отцом» самых первых электрических ламп. Но нельзя точно утверждать, кто совершил данное открытие первым, поскольку прибор был изобретен одновременно в разных странах. Зато Александру Николаевичу Лодыгину с большой вероятностью принадлежит идея замены угольной нити на вольфрамовую, которая обладает высокой температурой плавления (3410 ⁰С). В этот же период времени Томас Эдисон внес свой вклад, создав резьбовую систему «патрон-цоколь», которая дожила до наших дней практические никак не изменившись. Именно буква E в маркировке современных цоколей говорит о том, что их изобретателем был американский ученый Эдисон ( Е — Edison Screw ). Самыми популярными типами цоколя в России и Европе являются Е27 и Е14 , а в Америке используются другие, поскольку напряжение сетей различается. Спустя 20 лет еще один американский ученый воплотил в жизнь идею замены нити спиралью, благодаря чему уменьшились габариты лампочки, улучшилась работа и увеличилась световая отдача.

1449660682_1.jpg

Лампа накаливания только на первых порах для непрофессионального человека может показаться простой и незамысловатой, но это не так. Данный осветительный прибор – это совокупность различных научных достижений в области светотехники. На сегодняшний день спираль накаливания может быть не только вольфрамовой. Сейчас материалом изготовления также служит осмий, а также осмиевые соединения. Кроме того, колба сегодня перестает быть вакуумной и заполняется различными инертными газами. Именно данное нововведение помогло избежать сильное атмосферное давление на лампу, значительно увеличив продолжительность ее работы. Ведь ток, проходя через спираль, провоцирует ее сильный нагрев (до 2900 ⁰С) и активное испарение вольфрама, с его последующим оседанием на стекле. Следовательно, колба со временем перестает быть прозрачной, уменьшается ее светоотдача, понижается срок службы нити.

Лампы накаливания отличаются слишком ярким светом желтого цвета, что вызывает дискомфорт. Именно поэтому производители выпускают не только с прозрачные лампочки, но и матовые. Такое стекло рассеивает свет, делая его мягким при небольшой потере интенсивности.

лампа

Правильный выбор лампочек накаливания

Несмотря на большую популярность данной лампочки, правильный ее выбор пока еще могут сделать не все. Нередко бывает, что после покупки прибор отработал пару суток и перегорел. Но бывает и такое, что лампочка может светить в течение нескольких лет. Все это зависит от того, насколько правильно вы выбираете осветительный прибор. При покупке необходимо обращать внимание на следующие аспекты:

  • стекло не должно иметь никаких микровключений, поскольку именно их отсутствие обеспечивает надежность колбы. Качество материала легко проверяется несильными постукиваниями пальцем по колбе. Издаваемый звук должен отличаться приглушенностью;
  • металлический цоколь должен быть без любых повреждений. Нижний контакт может быть как широким (до 7 мм), так и узким (около 5 мм). Первый вариант наиболее приемлемый, поскольку обеспечивается наиболее плотный контакт. Но современные лампочки чаще всего производятся с наличием узкого контакта;
  • в зонах приклеивания не должны образовываться отверстия;
  • соединение внешнего токопровода и цоколя должно осуществлять обыкновенной пайкой. Также возможно применение точеной сварки;
  • в пайке главное – маленькие размеры и аккуратность, а также надежность крепления;
  • исключено провисание спирали (наличие провисания означает неоднократное использование лампы).

Кроме вышеперечисленных аспектов, необходимо уделить большое внимание обжиму спирали в области ее крепления к электродам. Если обжим был недостаточным, то срок службы прибора резко снижается.

Обязательно следуйте вышеперечисленным рекомендациям при выборе лампы накаливания . Это поможет приобрести качественный прибор, который прослужит Вам долгое время.

Торговая сеть «Планета Электрика» рада предложить лампы накаливания, а также их прямую замену — светодиодные лампы. Торговые залы представлены во всех крупных городах Сибирского Федерального округа, например в Новосибирске, Барнауле, Омске. Список не весь — полный на этой странице.

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ЛАМП

Первым изобретателем в этой серии радиоэлектронных компонентов считается английский ученый Джон Амброз Флеминг [1849, Ланкастер — 1945, Сидмут] (член Лондонского королевского общества; в 1877-1881 гг работал под руководством Дж.К.Максвелла; с 1881 г науч. консультант компании Эдиссона в Лондоне; с 1899 г — Компании беспроволочной телеграфии Маркони], который на основании исследований Т.Эдисона в 1904 г изобрел ламповый детектор (диод).

В 1906 г американский радиоинженер-изобретатель и предприниматель Ли Де Форест [1873, штат Айова — 1961, Голливуд] изобрел триод (патент от 1907 г). 5 октября 1956 г в Париже Ли Де Форесту был вручен орден Почетного легиона. Награда пришла к ученому только через 50 лет после открытия, совершенного им. Знаменитый физик Луи Де Бройль назвал открытие Ли Де Фореста одним из величайших в истории науки и техники. При вручении награды он сказал: «Специалисты всех областей науки должны выразить Де Форесту свое почтение, свою признательность и свое восхищение!». [Примечание: вдова изобретателя — Maria Lee DeForest имела радиолюбительский позывной (WB6ZJR).]

Триод с высоким усилением был полностью разработан в 1927 г главным образом благодаря вкладу американца Ирвинга Лангмюра (физик фирмы General Elertric — GE), который предсказал, что заключив лампу в колбу с высоким вакуумом, можно добиться лучших технических характеристик.

В том же году были созданы лампы с цепями накала, питающимися переменным током.

Примерно в этот же период англичанин Х.Дж.Раунд разработал четырехэлектродную лампу — тетрод, идея которого была выдвинута еще раньше Вальтером Шоттки в 1919 г в Германии и независимо от него Э.У.Халлом из фирмы GE в 1923 году. Достигнутое в тетроде повышение коэффициента усиления лампы позволило улучшить чувствительность приемника. Кроме того, дополнительная сетка, введенная в тетрод, привела к уменьшению собственной емкости «управляющая сетка — анод», чем в значительной степени была снята проблема нейтрализации лампового каскада.

В 1929 г голландские исследователи Г.Хольст и Беньямин Д.Х.Теллеген создали приемные маломощные радиочастотные пентоды, в которых были снижены эффекты хаотической эмиссии электронов с анода, влияющие на работу тетрода. В результате была получена лампа с очень высоким коэффициентом усиления, большим анодным сопротивлением и равномерной характеристикой. В мощных лампах пентодная конструкция позволила обеспечить высокую выходную мощность при большом выделении энергии в анодной цепи и без чрезмерных искажений.

Тетрод и пентод, предложенные в 1930 г Стюартом Бэллайтайном и Х.Э.Сноу (сотрудники американской фирмы Radio Frequency Laboratories), снизили в приемниках уровень перекр│стной модуляции, а также уменьшили число деталей, требующихся для схем автоматической регулировки усиления. Когда приобрела популярность радиосвязь с транспортными средствами и стало ясно, что метровый диапазон радиоспектра будет вскоре полностью «забит», крупнейшие производители радиоламп — фирмы Radio Corp. of America (ныне RCA), GE, Westinghouse, Raytheon и Sylvania — развернули работы по трем направлениям одновременно. Исследователи стремились улучшить функциональные свойства ламп, разработать их новые типы и попытаться повысить их верхний частотный предел. Результатами этих работ явились многофункциональный гептод (1932 г), гексод (1933 г) и пятисеточный преобразователь пентагрид (1933 г), а также лампы в металлических корпусах (1935 г). Миниатюрная «желудевая» лампа (1933 г) открыла возможности для более надежной работы в метровом диапазоне. В 1932 г Sylvania выпустила серию ламп с напряжением накала 6,3 В, которую приняли все изготовители радиоаппаратуры.

Читайте также  Пылесос своими руками

Знаменательным для своего времени явился тот факт, что в 1932 г журнал «Electronics» привел перечень 300 разных типов выпускаемых радиоламп — вдвое больше, чем их было опубликовано в предыдущем году.

Лучевые тетроды появились в 1936 г. Hе имея защитной сетки, они тем не менее обладали лучшими характеристиками, чем пентоды — позволяли развивать большие анодные токи при сравнительно низком анодном напряжении. В том же году вошли в употребление мощные лампы с нулевым смещением, работающие в режиме класса В.

В 30-х годах получили широкое распространение «электрические глаза» — фотоэлементы.

Катод с косвенным накалом позволил увеличить крутизну мощного пентода в четыре раза. С появлением ламп с большим значением напряжения отсечки стали популярны широкополосные усилители.

В 1936 г ж-л «Радиофронт» (#3, c.19) напечатал оригинальное т.н. «Электронное дерево», которое наглядно отображало хронику развития вакуумных ламп.

Завершена была эта самая плодотворная эра в развитии вакуумных ламп разработкой в 1938 г миниатюрной бесцокольной лампы для дециметрового диапазона и (примерно в то же время) копланарного триода.

К концу 30-х годов вакуумные лампы, с теоретической точки зрения, были изучены достаточно хорошо, что послужило трамплином для дальнейшего развития радиоэлектроники — создания полупроводниковых элементов.

Литература и источники:
1. «Электроника: прошлое, настоящее, будущее» (Пер. с анг. под ред. чл.-кор. АН СССР В.И.Сифорова [«Мир», М., 1980 (296 с.)].
2. Георгий Члиянц. «Радиолюбители и развитие телерадиовещания в Украине» [«ТЕЛЕРАДИОКУРЬЕР», Киев; #6/1999 (c.83-85)].
3. Георгий Члиянц (UY5XE). «У истоков мирового радиолюбительского движения (Хроника: 1898-1928)» [Львов; 2000 (48 с., вкл. фотогр. и ил.)].
4. Г.Члиянц (UY5XE). «История электронных ламп» [«РАДИОМИР»; 2003; #3 (c.40), #4 (c.27), #5 (c.40)].

Мир вокруг нас: все про электрические лампочки

Задумывались ли вы, как мало мы уделяем внимания простым повседневным вещам, окружающим нас? Вот, например, обычные лампочки — какие они бывают, чем отличаются, для чего нужны? Я решил обратиться с этим вопросом к признанному эксперту в области освещения — компании Philips, и они помогли мне с подготовкой этого материала. Хотите знать все про освещение? Добро пожаловать под кат!

Для начала — какие бывают лампы?

Лампы накаливания

При включении лампы накаливания нить из вольфрамовой проволоки раскаляется (2600 — 3000ºС) проходящим через нее током, и она начинает светиться. Однако только малая часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение в видимой области спектра, большая часть теряется в виде инфракрасного излучения.

old bulb

  • Невысокая стоимость
  • Привычный желтый свет
  • Отсутствие мерцания

Минусы:

  • Срок службы – 1000 часов (примерно 1 год, но фактически лампа служит меньше, часто перегорает)
  • Тепловое излучение
  • Высокое потребление энергии

Галогенные лампы

Галогенная лампа представляет собой лампу накаливания с колбой, заполненной газом. Такое устройство позволяет нити накаливания гореть ярче. Нанесение галогена, в частности брома, на внутреннюю часть колбы позволяет избежать уменьшения прозрачности стекла в течение срока службы.

  • экономия до 30% энергии
  • стабильный свет высокой яркости
  • улучшенная цветопередача
  • отсутствие ультрафиолетового излучения

Минусы:

  • сильное тепловое излучение
  • чувствительны к скачкам напряжения
  • Срок службы – 2000 – 3000 часов

«Энергосберегающие» (компактные люминесцентные) лампы

В этих лампах поток заряженных частиц проходит по колбе, заполненной парами ртути, в результате чего образуется ультрафиолетовое излучение. Покрытие из люминофора на внутренней поверхности лампы превращает данное излучение в видимый свет.

  • экономия до 80% энергии
  • незначительное тепловыделение
  • широкий диапазон цветности светового излучения
  • срок службы – от 6 до 15 тысяч часов
  • равномерность распределения света

Минусы:

  • необходима утилизация, т.к содержат ртуть и фосфор (меньше 5 мг), они классифицируются как отходы первой (высшей) категории опасности и требуют утилизации в заводских условиях. Для сравнения: в домашнем градуснике содержится 3 000 – 5 000 мг ртути.
  • ИК и УФ излучения
  • фаза разогрева (до 1 минуты), но Philips производит лампы, которым достаточно нескольких секунд, чтобы загореться в полную силу, такие лампы имеют логотип Quick Start.
  • сравнительно высокая цена
  • уменьшение срока службы из-за скачков электричества
  • нестабильная работа при температуре воздуха меньше 0°C

Светодиодные лампы

Светодиодные лампы являются высокотехнологичным решением на основе полупроводниковых кристаллов. Вместо использования нити накаливания или газа в светодиодных лампах свет создается в результате прохождения потока заряженных частиц через полупроводниковый кристалл.

Все светодиоды осветительного типа имеют одинаковую базовую конструкцию. Они включают в себя полупроводниковый чип (или кристалл), подложку, на которую устанавливается кристалл, контакты для подключения энергии, соединительные проводники для подсоединения контактов к кристаллу, теплоотвод, линзу и корпус. В некоторых светодиодах, например, в светодиодах TFFC, разработанных Philips Lumileds, соединительные проводники не требуются.

Плюсы:

  • срок службы – 25 тысяч часов
  • энергосбережение – 80%
  • мгновенно дает яркий свет
  • отсутствие ИК и УФ излучений
  • отсутствие теплового излучения
  • качество и яркость светового потока не меняется с течением времени

Минусы:

  • Относительно высокая стоимость лампы (299 рублей за светодиодную лампу Philips, аналог лампы накаливания 60 Вт)

Цоколи

Цоколи бывают разными по типу и конструкции. Понять, какой из них какой поможет маркировка.

  • E – резьбовой цоколь (Эдисона)
  • G – штырьковый цоколь

Число в обозначении цоколя указывает диаметр соединительной части или расстояние между штырьками.

Строчные буквы в конце показывают количество контактных пластин, штырьков или гибких соединений (только для некоторых типов):

  • s – один контакт
  • d – два контакта

Иногда к первой букве добавляется еще одна уточняющая буква U, обозначающая энергосберегающую лампу.

Светодиодные лампы для домашнего освещения имеют стандартные цоколи, которые подходят к большинству применяемых в быту патронов.

Резьбовой цоколь Е (Эдисона)

Цоколь Е10 – это самый маленький из резьбовых цоколей. Могут применяться в елочных гирляндах или в карманных фонариках.

Цоколь Е14 – так называемые миньоны, чаще всего используются в небольших светильниках, бра и люстрах. Современные светодиодные лампы также изготавливаются в таком цоколе, ими можно заменить любую стандартную лампу накаливания, это позволит существенно экономить электроэнергию. Лампочки под такой патрон отличает большое разнообразие типов: грушевидная, свечеобразная, каплевидная, шарообразная, зеркальная и другие.

Цоколь Е27 – осветительные приборы с таким цоколем наиболее распространены, они подходят под стандартные патроны, которые установлены в каждом помещении. Светодиодные лампы с таким цоколем максимально напоминают стандартные и привычные нам лампы накаливания, они подойдут к любому светильнику с аналогичным патроном.

Штырьковые цоколи

Цоколь GU10 – имеет утолщения на концах контактов для поворотного соединения с патроном. Такой вид цоколя имеют стандартные потолочные светильники.

Цоколь GU5,3 – наиболее часто встречается в галогеновых лампах накаливания MR16. Такой цоколь для акцентного освещения, в мебельных светильниках, в подвесных и натяжных потолках. Светодиодные лампы с таким цоколем представлены достаточно широкой линейкой, поэтому они смогут полноценно заменить галогенные лампы.

Параметры лампочек

В первую очередь лампа характеризуется величиной потребляемой мощности (ватт). Лампы накаливания – привычные 40-60 Вт. Мощность светодиодных ламп для бытовых целей лежит в пределах от 1 до 15 Вт. Важно понимать, что потребляемая мощность характеризует только «скорость» расходования электроэнергии из сети, а не световой поток, который определяет, насколько ярко светит лампа.

Световой поток измеряется в люменах и наиболее полно характеризует источник света с точки зрения его способности осветить помещение.

Ещё один важный параметр — коэффициент цветопередачи, который характеризует правильность восприятия цвета предметов при освещении лампой. Коэффициент цветопередачи должен быть указан на упаковке лампы и для светодиодных источников, предназначенных для внутреннего освещения, должен быть 80 Ra.

Не менее важный показатель — срок службы. Рекомендуется использовать лампы известных и проверенных производителей, иначе срок службы рискует не соответствовать заявленному.

Лампочки и здоровье

Современные компании ведут множество разработок, изучая то, как освещение влияет на здоровье и самочувствие людей. В ходе этих исследований создаются новые решения. Производители — члены Европейской светотехнической ассоциации (European Lighting Association), в том числе и Philips, производят светодиодные лампы, соблюдая самые строгие законодательные требования (а в Евросоюзе они очень жесткие).

Согласно стандарту международной электротехнической комиссии (МЭК) 62471, источники света подразделяются на четыре группы риска. Солнечный свет попадает во 2 или 3 группу (самые высокие показатели риска для зрения). В то же время светодиодные лампы для домашнего освещения, как и другие искусственные источники света (лампы накаливания, галогенные и компактные люминесцентные), имеют самый низкий показатель риска – 0 или 1. Поэтому, когда вы длительное время находитесь на улице — лучше всегда пользоваться солнцезащитными очками.

Наиболее вредна для нашего зрения синяя часть спектра. Людям, которые входят в группу риска (слишком чувствительные к этой части спектра), стоит использовать в повседневной жизни светодиодные или компактные люминесцентные лампы с низкой цветовой температурой. Также рекомендуется отдавать предпочтение светильникам с абажурами.

Будущее освещения

Светодиоды – одно из наиболее перспективных направлений развития технологий освещения: благодаря уникальным характеристикам возможности их применения светодиодов практически безграничны.

Учитывая стремительное развитие технического прогресса, сейчас сложно представить, каким будет домашнее освещение, например, через сто лет. Если предположить, что современные тенденции найдут отражение в квартирах будущего, то освещение будет энергоэффективным, динамичным, а также будет максимально использовать и дополнять естественный свет. Благодаря LED- и OLED-технологиям (органические светодиоды) источниками света смогут служить любые поверхности: мебель, стены, пол, одежда. Например, световые обои Philips уже доступны, они создают ощущение, что светится вся стена, причем ее световые режимы могут меняться. Так, утром они могут светить приятным белым светом, а вечером удивлять игрой оттенков. OLED-пластины смогут заменить оконные стекла, которые в светлое время суток будут пропускать дневной свет и служить прозрачным стеклом, а ночью тончайшие панели будут имитировать закат, рассвет или солнечное утро.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: