Сложно встретить человека не знакомого с лампой накаливания – устройства освещают помещения домов и улицы городов на протяжении 100 лет. Развитие технологий постепенно вытесняет «лампочки Ильича», но они еще встречаются в жизни.

Лампочки по назначению бывают:

• Общего применения. Используются для декорирования и освещения.
• Декоративные, колба у которых выполнена в виде фигур.
• Лампы пониженного напряжения питания – от 2,5 до 42 В. Применяются в местах повышенной опасности – на открытых площадках, подвалах.
• Цветные источники света, выпускают в колбах из окрашенного стекла. До изобретения светодиодов использовались в декоративной подсветке сцен и съемочных площадок, организации презентаций.
• Сигнальные. Используются для отображения данных в информационных табло.
• Лампы для транспортных средств. Выделяются прочностью и стойкостью к вибрационным нагрузкам.
• Осветительные прожекторные. Из-за высокой мощности применялись для освещения открытых пространств – на стадионах, железнодорожных станциях, прожекторах, используемых сотрудниками охранных ведомств.
• Специальные лампы для оптики – кинопроекторы, измерительные и медицинские приборы.

Изначально была изобретена осветительная лампа накаливания, кажется, что это простое устройство – на самом деле это не так.

Как шли к открытию?

История лампы накаливания началась в начале XIX века. В школьном курсе физике принято считать изобретателем лампы накаливания Томаса Эдисона (1847–1931), однако, у изделия имелись прародители.

В 1803 году русский изобретатель Василий Владимирович Петров (1761–1834) изучая проводимость материалов, получил электрическую дугу между угольными проводниками. Он предложил пользоваться явлением для освещения пространства. Однако, из-за быстрого сгорания угля, практического применения открытие в те годы не получило.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Задать вопрос эксперту

Подробнее о В.П. Петрове рассказано в видео:

Научно описал в 1809 г. дуговой разряд между угольными стержнями сэр Гемфри Дэви (1778–1829) – создатель английской школы электрохимии. Труды стали основой для последующих открытий. Только в 1838 году бельгийцем Жобаром создан устойчиво работающий прототип лампы с угольным сердечником, горение проходило в воздушной среде, поэтому разрушение электрода завершалось очень быстро.

Вскоре, в 1840 году членкор Петербургской академии наук англичанин по происхождению Уоррен Деларю (1815–1989) в качестве материала нити накаливания использовал платину. Устройство успешно освещало помещение, но из-за дороговизны драгоценного металла и его низких прочностных свойств, до промышленного использования дело не дошло.

Устройства Жобара и Деларю стали прорывом в науке, но запатентованы не были.

Первый патент удалось получить ирландцу Фредерику де Моллейну в 1841 году. Устройство представляло собой спираль из платины, находящуюся в вакууме – это увеличивало срок использования.

Американец Джон У. Старр в 1844 г. получил американский, а в следующем году британский патент на лампочки с углеродной нитью. Работы остановились, серия лампа не пошла в связи со смертью изобретателя.

Не прошел мимо изучения электрической дуги и великий французский ученый Жан Бернар Фуко. Заменив в 1844 древесный уголь на ретортные угольные электроды, он добился увеличения срока использования устройства, придумав попутно «первый диммер» – интенсивность света регулировалась изменением длины электрической дуги.

Следующий шаг был сделан Генрихом Ге белем из Германии. Он вел эксперименты, использовав в качестве электродов обугленные палочки бамбука, находящиеся в вакууме колбы. Прибор Гебеля считается прототипом первой лампочки.

С 1860 по 1878 год англичанин Джозеф Вильсон Свон (Суон) работал над применением угольного волокна и получил в итоге патент на изобретение лампы. Особенностью прибора стала разреженная кислородная атмосфера, в которой нагревалось и излучало видимый свет угольное волокно. Технология позволила увеличить видимое свечение.

Нить накаливания крупным планом

Параллельно со Своном проводил эксперименты и получил в 1874 г. патент на нитевую лампу российский ученый А.Н.Лодыгин. Василий Федорович Дидрихсон российский ученый усовершенствовал конструкцию своего соотечественника. Из колбы откачали воздух, и было установлено несколько электродов. После сгорания одного, начинал светиться следующий электрод – время службы повысилось.

В 1976 г. российский физик Павел Николаевич Яблочков, изучая изоляционные материалы, применил обмазку нити белой глиной (каолином). Лампа светилась на воздухе, не требуя создания вакуума. Для пуска приходилось подогревать нити спичками. Сам изобретатель скептически относился к электрическому освещению и прекратил работу в этом направлении. Однако, некоторое время лампы Яблочкова выпускались в промышленном масштабе, но в итоге были вытеснены лампами накаливания. Такими приборами освещался Париж, Лондон, Санкт-Петербург, устанавливались светильники на паровозах и кораблях.

Томасу Эдисону (США) удалось усовершенствовать изобретения Лодыгина и Яблочкова. В 1880 году был получен патент на лампу с угольными электродами.

Изобретение, сделанное А.Н. Лодыгиным

Начал работы ученый с разработки светильника с угольными электродами. За достигнутые результаты он получил премию Академии наук, но опыты продолжил. В 1874 году Александр Николаевич Лодыгин запатентовал лампу с нитевым накальным телом. Суть изобретения заключалась в накале платиновой (вольфрамовой) нити в вакуумной колбе.

Горение – химическая окислительная реакция с участием кислорода. Вакуум подразумевает отсутствие кислорода, следовательно, скорость окисления резко снижается. Благодаря такому свойству лампы Лодыгина получили увеличенный ресурс. К 1890 году разработаны похожие на сегодняшние лампы с закрученными в спираль нитями накала, производимыми из вольфрама или молибдена, что снижало их стоимость по сравнению с платиновыми.

Вклад Томаса Эдисона

В конце 1870 годов за усовершенствование электрических светильников взялся известный на весь мир ученый из Америки Томас Эдисон.

С целью продления срока службы нити, предпринимались попытки отключать напряжение, после нагрева спирали до предельно допустимых температур. Для этого в колбу встраивался автоматический выключатель. Однако этот путь не привел к приемлемому результату – было видно мигание.

Акцент исследований сместился на эксперименты с материалом для изготовления нитей накала. Было проведено около 2000 опытов.

Эдисон со своим изобретением

В итоге в 1879 году Эдисон получил патент на лампочку платиновой спиралью и временем горения до 40 часов.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Важно! Стоит отметить, что Лодыгину на получение патента в Америке банально не хватило денег. Поэтому изобретение приписывается Эдисону.

Основное отличие от приборов Лодыгина – создание вакуума с меньшим количеством, оставшегося в колбе воздуха. В 1880 году, лампы с бамбуковыми электродами горели у Эдисона около 600 часов. Немаловажное значение в распространении ламп Эдисона имела изобретенная им же винтовая конструкция цоколя, позволявшая быстро и безопасно менять вышедшие из строя приборы.

Патентные войны привели к образованию совместного предприятия Суонса и Эдисона, выросшего со временем в мирового лидера по продаже электрических ламп. Увеличение производства сказалось на снижении себестоимости изделия и еще большему распространению.

Таким образом, разработка технологии изготовления лампы накаливания проводилась учеными из России, Германии, США, Бельгии, Великобритании. Объединив лучшее, на практике Томас Эдисон организовал массовый выпуск приборов. Поэтому ему и приписывают авторство.

Что собой представляет?

Лампа накаливания – электроприбор, свет в котором излучает тело накала, разогреваемое проходящим через него электротоком. Исключают окисление (сгорание) нити накала, размещая его в вакууме, создаваемом в герметичной стеклянной колбе. Напряжение к нити подводится через контакты, размещенные в цоколе.

Заполняя внутреннее пространство колбы галогенным газом. К останкам кислорода добавляют йод и бром. В естественных условиях бром – жидкость, а йод – кристаллы. Это уменьшает износ нити, что позволяет ее нагреть до более высокой температуры. Все это позволяет увеличить длительность службы изделия. Материал спирали в современных источниках света – вольфрам, рений, редко осмий.

Все элементы лампы накаливания

Конструкционные особенности

Конструкции современных ламп отличаются по разным показателям:

• Форме колбы.
• Строению цоколя.
• Газу наполнителю.
• Наличию предохранителя внутри конструкции.
• Материалу тела накала.
• Особенностям, зависящим от назначения.

Производители предлагают на выбор различные по исполнению колбы лампы. Некоторые разновидности показаны на рисунке. Потребитель выбирает подходящую форму, основываясь на допустимой мощности и размера светильников. Для создания направленности потока света внутреннюю часть колбы покрывают слоем алюминия.

Варианты форм ламп накаливания

Существуют лампы с цоколем и без него.

Классическое резьбовое соединение впервые предложил Соун, творчески развил идею Эдисон – отсюда и буквенная маркировка винтового цоколя Е, по первой букве фамилии изобретателя.

Некоторые модели цоколей представлены на рисунке:

Основные виды цоколей ламп накаливания

В странах с иным уровнем напряжения в электросетях продают лампы с цоколями, исключающими вкручивание в патроны, предназначенные для других напряжений. Например, в США, где уровень напряжения 110–127 В не удастся вкрутить лампочку для Европы (220–240В).

От состава газа, которым наполняют колбу, зависит светимость и долговечность лампы. Например, галогенный газ способствует разогреванию нити до высоких температур, сохраняя при этом продолжительность службы. Благодаря эффекту появились галогенные лампы, при одинаковой светимости они меньше по размерам и потреблению электроэнергии по сравнению с вакуумными моделями.

Сегодня распространены лампы с наполнением колбы:

• Вакуумные.
• Аргоновые или азотно-аргоновые.
• Ксеноновые.
• Криптоновые.

Плавкий предохранитель защищает колбу от взрыва при сгорании спирали. При обрыве нити, раскаленные капли вольфрама попадали на стенки колбы, она прожигалась, происходил взрыв с разбросом осколков. Предохранителем служит часть подводящего проводника, находящегося в атмосферном воздухе внутри цоколя. Искра, возникающая в вакууме, быстро гасится. В лампе может появляться черный «дымок», но колба остается целой.

Масштабное появление ламп на рынке

Появление ламп на рынке связано с дешевизной, простотой использования в сравнении с газовыми, бензиновыми и нефтяными светильниками. Улучшать прибор человечество продолжает на протяжении всей истории после их появления. Разработки привели к возникновению продукции, выполняющей самые разные функции:

• Проекционные лампы повышенной светимости. Конструкция прибора исключает появление затененных областей по краям зоны для исключения некачественного отображения картинки на экране.
• Лампочки для подсветки кнопок и переключателей в радиотехнической аппаратуре.
• Фотолампы – вспышки и пилотные (постоянного свечения на пониженной мощности) предназначены для мгновенного или долговременного освещения места фотосъемки.
• Лампа фара выполняется в одном корпусе с отражателем и фокусирующим стеклом.
• Модели с двумя нитями предназначены для использования в фарах автомобиля (ближний и дальний свет), задних фонарях авто (габариты и стоп-сигнал). Устанавливаются в такие источники света в местах, где может возникнуть потребность в резервировании. В случае перегорания одной из спиралей, зажигалась резервная.
• Нагревательные лампы применяют в лазерных принтерах.
• Лампы со специальным спектром излучения для научных приборов.

Лампы накаливания прошли длительный путь эволюции. В освещении им на смену приходят светодиоды, но во многих областях техники без таких устройств не обойтись.

Электрическая лампа накаливания давно уже стала предметом, без которого трудно представить нашу жизнь. Вечером, заходя в дом или квартиру, мы первым делом щёлкаем выключателем в прихожей и уже через мгновение вспыхивает яркий свет, рассеивающий окружающую нас темноту. И при этом мы не задумываемся о том, откуда пришла к нам такая обычная лампочка и кто изобрел лампочку. Электрическая лампа уже давно стала для нас обыденностью, а ведь когда-то она была сродни настоящему чуду.

До изобретения электричества, жизнь людей проходила в полумраке. С наступлением темноты жилища погружались во тьму и их обитатели, чтобы хоть как-то разогнать пугающий их мрак, зажигали огонь.

Для освещения домов в разных странах использовались светильники самых разных конструкций, факелы, свечи, лучины, а на открытом воздухе, например, в дороге или в военных лагерях, разводили костры. Люди дорожили этими источниками света, о них придумывали легенды и слагали песни.

Однако пытливый человеческий ум уже в глубокой древности искал альтернативу всем этим приспособлениям. Ведь все они давали мало света, сильно чадили, заполняя помещение дымом, да к тому же ещё и могли погаснуть в любую минуту. Археологи, открывшие удивительные росписи внутри древнеегипетских пирамид, не могли не задаваться вопросом о том, как же древние художники делали эти рисунки при том, что естественный свет в пирамиды не проникал, а копоти на стенах и потолке от факелов или светильников не было обнаружено. Вероятно, что ответ на этот вопрос уже найден в городе Дендера, в храме богини Хатхор. Именно там находятся барельефы, на которых, возможно, запечатлена древняя электрическая лампа наподобие газоразрядного светильника.

В IX веке н.э. на Ближнем Востоке была изобретена нефтяная лампа, ставшая прообразом керосиновой, но широкого распространения она не получила, так и оставаясь редкой диковиной.

Таким образом вплоть до середины XIX века наиболее популярными источниками света оставались масляные и жировые лампы, свечи, фонари и факелы, а в походных условиях — всё те же костры, что и в древности.

Керосиновая лампа, изобретённая в середине XIX столетия, потеснила все прочие источники искусственного освещения, правда ненадолго: до того времени, пока не появилась электрическая лампочка — самая обычная для нас, но совершенно удивительная для людей того времени.

На заре открытия

В основе работы первых ламп накаливания был положен принцип свечения проводников, когда через них пропускается электрический ток. О самом этом свойстве подобных материалов было известно задолго до изобретения лампочки. Проблема была в том, что очень долго изобретатели не могли найти подходящий материал для спирали накаливания, который обеспечил бы длительное и эффектное, да к тому же ещё и недорогое освещение.

Предыстория появления ламп накаливания:

Кто первый изобрел лампочку

С 1870-х годов начинается серьёзная работа над изобретением электрической лампочки. Многие видные учёные и изобретатели посвятили годы и десятилетия своей жизни работе над этим проектом. Лодыгин, Яблочков и Эдисон — эти три изобретателя параллельно работали над конструкцией ламп накаливания, так что до сих пор продолжаются споры о том, кто же из них может считаться первым в мире изобретателем электрической лампы накаливания.

Лампа Лодыгина А. Н.

Свои опыты по изобретению лампы накаливания начал в 1870 году после выхода в отставку. При этом изобретатель одновременно работал над несколькими проектами: созданием электролёта, водолазного аппарата и лампочки.

В 1871-1874 годах он проводил опыты по поиску наиболее подходящего материала для спирали накаливания. Изначально попытавшись использовать железную проволоку и потерпев неудачу, изобретатель принялся экспериментировать с помещённым в стеклянную ёмкость угольным стержнем.

В 1874 году Лодыгин получил патент на изобретённую им лампу накаливания, причём не только российский, но и международный, запатентовав своё изобретение во многих европейских странах и даже в Индии и Австралии.

В 1884 году по политическим мотивам изобретатель покинул Россию. Последующие 23 года он работал то во Франции, то в США. Он и в эмиграции продолжал разрабатывать новые проекты ламп накаливания, запатентовав те из них, где в качестве материала для спирали используются тугоплавкие металлы. В 1906 году эти патенты Лодыгин продал в США «Дженерал электрик компани». В ходе своих исследований изобретатель пришёл к выводу о том, что лучшие материалы для нитей спирали накаливания — это вольфрам и молибден. И выпускаемые в США первые лампы накаливания делались по его проекту и именно с вольфрамовой нитью.

Лампа Яблочкова П. Н.

В 1875 году, оказавшись в Париже, занялся изобретением дуговой лампы без регулятора. Яблочков ещё и раньше, живя в Москве, начинал работу над этим проектом, однако потерпел неудачу. Столица Франции стала тем городом, где он сумел добиться выдающихся результатов.

К началу весны 1876 года изобретатель закончил работу над проектом конструкции электрической свечи, а 23 марта того же года получил на неё патент во Франции. Этот день стал знаменательным не только в судьбе самого П. Н. Яблочкова, но и поворотным моментом для дальнейшего развития электро- и светотехники.

Свеча Яблочкова была проще и дешевле в эксплуатации, чем угольная лампа Лодыгина. К тому же у неё не было ни пружин, ни каких-либо механизмов. Она имела вид двух стержней, зажатых в двух отдельных клеммах подсвечника, которые разделяла перегородка из каолина, изолирующая их друг от друга. На верхних концах зажигали дуговой заряд, после чего пламя дуги медленно жгло уголь и испаряло изолирующий материал, одновременно с этим испуская яркое свечение.

Позднее Яблочков пробовал менять цвет освещения, для чего добавлял в изоляционный материал для перегородки соли различных металлов.

В апреле 1876 года изобретатель продемонстрировал свою свечу на выставке электрических приборов в Лондоне. Многочисленная публика была в восторге от залившего помещение яркого голубовато-белого электрического света.

Успех был невероятен. Об учёном и его изобретении писали в зарубежной прессе. А уже в конце 1870-х годов электрическими свечами освещались улицы, магазины, театры, ипподромы, дворцы и особняки не только в Европе, но и в США, Бразилии, Мексике, Индии, Бирме и Камбодже. А в России первая проба электрических свечей Яблочкова состоялась осенью 1878 года.

Это был настоящий триумф русского изобретателя. Ведь до его свечи не было в области электротехники ни одного изобретения, которое так быстро стало бы популярным во всём мире.

Лампа Эдисона Т. А.

Проводил свои эксперименты с лампами накаливания в конце 1870-х годов, то есть, работал над этим проектом одновременно с Лодыгиным и Яблочковым.

В апреле 1879 года Эдисон опытным путём пришёл к выводу о том, что без вакуума ни одна из ламп накаливания работать не будет, или если будет, то крайне непродолжительно. А уже в октябре того же года американский исследователь закончил работу над проектом угольной лампы накаливания, которая считается одним из важнейших изобретений XIX столетия.

В 1882 году совместно с несколькими видными финансистами изобретатель основал компанию Edison General Electri c, где начали изготавливать различные электрические приборы. Чтобы завоевать рынок, Эдисон даже пошёл на то, что установил продажную стоимость лампы в 40 центов, при том, что её производство обходилось в 110 центов. В дальнейшем изобретатель четыре года терпел убытки, хоть и пытался понизить себестоимость ламп накаливания. И, когда стоимость их производства упала до 22 центов, а выпуск достиг миллиона штук, он за год сумел покрыть все предыдущие затраты, так что дальше производство приносило ему уже только прибыль.

Но в чём же заключалось новаторство Эдисона в изобретении лампы накаливания, если не считать того, что он первым начал рассматривать этот предмет как средство для получения прибыли? Его заслуга заключается вовсе не в самом изобретении ламп такого типа, а в том, что он первым создал осуществимую на практике и широко распространённую систему электрического освещения. И он же придумал современную, привычную всем нам форму лампы, а также винтовой цоколь, патрон и предохранители.

Томас Эдисон отличался высокой работоспособностью и всегда очень ответственно подходил к делу. Так, для того, чтобы окончательно определиться с выбором материала для нити спирали накаливания, он перепробовал больше шести тысяч образцов, пока не пришёл к выводу, что наиболее подходящий для этого материал — карбонизированный бамбук.

Если исходить из хронологии, то изобретателем лампочки является Лодыгин. Именно он изобрёл первую лампу для освещения, он же был первым, кто догадался откачать из стеклянной колбы воздух и использовать вольфрам в качестве нити накаливания. «Электрическая свеча» Яблочкова основана на несколько других принципах работы и не нуждается в вакууме, но его свечами впервые стали массово освещать улицы и помещения. Что же до Эдисона, то именно он придумал лампу современных форм, а также цоколь, патрон и предохранители. Поэтому, отдавая пальму первенства в изобретении первому из этих трёх изобретателей, нельзя недооценивать и роль других исследователей.

История ламп накаливания уходит своими корнями в девятнадцатый век. Рассмотрим основные моменты, связанные с этим уникальным изобретением человечества.

Особенности

Лампа накаливания это предмет, который знаком многим людям. В настоящее время трудно себе представить жизнь человечества без использования искусственного и электрического света. При этом редко кто задумывается над тем, как выглядела первая лампа, в какой исторический период она была создана.

Для начала рассмотрим устройство лампы накаливания. Этот источник электрического света представляет собой проводник с высокой температурой плавления, который находится в колбе. Из нее предварительно выкачан воздух, вместо него колба заполнена инертным газом. Проходя через лампу, электрический ток испускает поток света.

Суть функционирования

Каков принцип работы лампы накаливания? Он заключается в том, что при протекании электрического тока через тело накала, элемент нагревается, при этом разогревается сама вольфрамовая нить. Именно она испускает по закону Планка излучение теплового и электромагнитного типа. Чтобы создавать полноценное свечение, необходимо накалить вольфрамовую нить до нескольких сотен градусов. По мере уменьшения температуры спектр приобретает красный цвет.

Первые лампы накаливания имели множество недостатков. Например, сложно было регулировать температуру, в результате чего лампы быстро выходили из строя.

Технические особенности

Что собой представляет конструкция современной лампы накаливания? Так как она стала первым у нее достаточно простая конструкция. Основными элементами лампы считают:

• тело накала;
• колба;
• вводы тока.

В настоящее время разработаны различные модификации, в лампу введен предохранитель, представляющий собой звено. Для производства этой детали используют железоникелевый сплав. Звено сваривают в ножку ввода тока для того, чтобы не допустить при накаливании вольфрамовой нити разрушения стеклянной колбы.

Рассматривая основные преимущества и недостатки ламп накаливания, отметим, что с момента своего появления лампы были существенно модернизированы. Например, благодаря использованию предохранителя снизилась вероятность быстрого разрушения лампы.

Основным минусом подобных осветительных элементов является их высокое потребление энергии. Именно поэтому в настоящее время они стали применяться значительно реже.

Как появились искусственные источники света

История ламп накаливания связана со многими изобретателями. До того времени, когда русский физик Александр Лодыгин стал работать над ее созданием, уже были разработаны первые модели ламп накаливания. В 1809 году английский изобретатель Деларю разработал модель, которая была оснащена платиновой спиралью. История ламп накаливания связана и с изобретателем Генрихом Гебелем. В образце, созданном немцем, обугленная бамбуковая нить помещалась в сосуд, из которого предварительно выкачивали воздух. Гебель занимался модернизацией своей модели лампы накаливания на протяжении пятнадцати лет. Ему удалось получить рабочий вариант лампочки накаливания. Лодыгин добился качественного свечения угольного стержня, помещенного в стеклянном сосуде, из которого был удален воздух.

Вариант практичной модели

Первые лампы накаливания, которые можно было производить в больших объемах, появились в Англии в конце девятнадцатого века. Джозефу Уилсону Суону даже удалось получить патент на собственную разработку.

Говоря о тех, кто придумал лампу накаливания, также необходимо остановиться на экспериментах, проводимых Томасом Эдисоном.

Он пытался использовать в качестве нитей накаливания различные материалы. Именно этот ученый предложил в качестве нити накаливания платиновую нить.

Такое изобретение лампы накаливания стало новым этапом в сфере электричества. Изначально лампы Эдисона функционировали только в течение сорока часов, но, несмотря на это, они достаточно быстро вытеснили газовое освещение.

В тот период, когда Эдисон занимался своими исследованиями, в России Александру Лодыгину удалось создать сразу несколько различных видов ламп, в которых роль нитей играли тугоплавные металлы.

История ламп накаливания свидетельствует о том, что именно русский изобретатель впервые стал применять в виде тела накаливания тугоплавкие металлы.

Помимо вольфрама Лодыгин также проводил эксперименты с молибденом, скручивая его в виде спирали.

Специфика работы лампы Лодыгина

Для современных аналогов характерен прекрасный световой поток, а также качественная цветопередача. Их коэффициент полезного действия составляет 15% при наибольшем значении температуры накала. Такие источники света для своей работы потребляют существенное количество электрической энергии, поэтому их функционирование осуществляется не больше 1000 часов. Это с лихвой окупается невысокой стоимостью ламп, поэтому, несмотря на многообразие искусственных источников освещения, представленным на современном рынке, они по-прежнему считаются популярными и востребованными среди покупателей.

Интересные факты из истории лампы накаливания

В конце девятнадцатого века Дидрихсону удалось внести существенные изменения в модель, предлагаемую русским изобретателем Лодыгиным. Он провел полную откачку из нее воздуха, использовал в лампе сразу несколько волосков.

Подобное усовершенствование позволяло использовать лампу даже в том случае, когда один из волосков перегорал.

Английскому инженеру Джозефу Уилсону Суону принадлежит патент, подтверждающий создание им лампы с угольным волокном.

Волокно располагалось в кислородной разряженной атмосфере, в результате чего свет получался более ярким и равномерным.

Во второй половине девятнадцатого века Эдисон помимо самой лампы изобретает поворотный бытовой выключатель.

Масштабное появление ламп на рынке

С конца девятнадцатого века стали появляться лампы, в которых в качестве нити накаливания использовались оксиды иттрия, циркония, тория, магния.

В начале прошлого века венгерскими исследователями Шандором Юстом и Франьо Ханаманом был получен патент на применение вольфрамовой нити в лампах накаливания. Именно в этой стране были изготовлены первые экземпляры таких ламп, которые вышли на масштабный рынок.

В США в этот же временной период были построены и запущены заводы, занимающиеся получением титана, вольфрама, хрома, путем электрохимического восстановления.

Высокая стоимость вольфрама внесла свои корректировки в скорость внедрения ламп накаливания в повседневную жизнь.

В 1910 году Кулидж разработал новую технологию изготовления тонких вольфрамовых нитей, что способствовало удешевлению производства искусственных ламп накаливания.

Проблему ее быстрого испарения удалось решить американскому ученому Ирвингу Ленгмюру. Именно им было введено в промышленное производство наполнение инертным газом стеклянных колб, что увеличило срок эксплуатации лампы, удешевило их.

Коэффициент полезного действия

Практически вся энергия, которая получается в лампу, постепенно переходит в тепловое излучение. КПД достигает 15 процентов при температурном показателе 15 процентов.

По мере повышения значения температуры происходит увеличение коэффициента полезного действия, но это вызывает существенное снижение эксплуатационного срока службы лампы.

При 2700 К срок полноценного использования искусственного источника света составляет 1000 часов, а при 3400 К - несколько часов.

Для того чтобы повысить долговечность лампы накаливания, разработчики предлагают уменьшать значение напряжения питания. Безусловно, при этом КПД также будет снижаться примерно в 4-5 раз. Такой эффект инженеры используют в тех случаях, когда требуется надежное освещение минимальной яркости. К примеру, это актуально для вечернего и ночного освещения строительных площадок, лестничных пролетов.

Для этого осуществляют последовательное подключение переменного тока лампы с диодом, что гарантирует подачу тока в лампу на протяжении половины всего периода подачи тока.

Учитывая, что цена обычной лампы накаливания существенно меньшее ее среднего срока эксплуатации, приобретение таких источников освещения можно считать достаточно выгодным мероприятием.

Заключение

История появления той модели электрической лампы, к которой мы привыкли, связана с именами многих русских и иностранных ученых и изобретателей. На протяжении двух столетий этот искусственный источник освещения подвергался преобразованиям, модернизации, целью которых было увеличение эксплуатационного срока службы прибора, снижение его стоимости.

Самый большой износ нити накала наблюдается в случае резкой подачи на лампу напряжения. Для решения этой проблемы, изобретатели стали снабжать лампы разнообразными устройствами, гарантирующими их плавный запуск.

В холодном виде вольфрамовая нить обладает удельным сопротивлением, которое всего в два раза превышает показатель алюминия. Для того чтобы избегать пиковых значений мощности, разработчики используют терморезисторы, сопротивление которых падает по мере повышения температуры.

У низковольтовых ламп при равной мощности ресурс эксплуатации и светоотдача намного выше, поскольку они имеют большее сечение тела накаливания. В светильниках, рассчитанных на множество ламп, эффективно последовательное соединение нескольких ламп меньшего напряжения. К примеру, можно вместо шести ламп мощностью 60 Вт, включенных параллельно, использовать всего три.

Безусловно, в наши дни появились различные модели электрических ламп, которые имеют гораздо более результативные характеристики, чем обычные лампочки, изобретенные во время Лодыгина и Эдисона.

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?

Обыкновенная лампочка накаливания, которая используется практически в каждом доме, часто упоминается как лампочка Эдисона. История ее изобретения оказалась не такой простой. Прежде чем дарить искусственный свет миллиардам людей, она прошла длинный путь развития.

Лампочка Эдисона

Американец Томас Альва Эдисон - один из самых предприимчивых людей этого мира. Ему принадлежит около 4 тысяч патентов на различные изобретения. Этот человек стал автором фонографа, телеграфа, угольного микрофона, кинетоскопа, железо-никелевого аккумулятора и других приборов. Именно с его именем связывают идею создания лампочки накаливания.

Однако лампочка Эдисона с угольной нитью внутри была далеко не первой в мире. Больше десяти изобретателей работали над проблемой создания Появлялись лампы различных форм и размеров, внутри которых располагались бамбуковые, платиновые и угольные нити. Многие из них были официально зарегистрированы.

Почему среди такого количества изобретателей мировая слава досталась только Эдисону? Главная его роль проявилась не в идее создания лампы, а в разработке способа сделать механизм простым в использовании, дешевым и общедоступным.

Первые попытки

Сложно в точности сказать, кому принадлежит авторство идеи создать лампочку. Но, до того как появилась лампочка Эдисона, были проведены сотни опытов и заявлено множество схожих изобретений. Вначале появляются дуговые, а уж потом и лампочки накаливания. В XIX веке открытие явления приводит изобретателей к мысли о создании искусственного света. Для этого требовалось подключить две соединенных проволоки к электричеству, а затем немного отдалить друг от друга. Так между проволоками появлялось свечение.

Существуют сведения о том, что бельгиец Жерар первым создал лампу с угольным стержнем. К прибору подводился ток, и стержень производил свет. Позже стало известно об англичанине Деларю, который заменил уголь платиновой нитью.

Такие лампочки считались ценными открытиями, но их применение сопровождалось большими трудностями. Платиновая нить была дорогостоящим удовольствием, не все могли позволить себе пользоваться такой лампой. Угольный стержень был гораздо дешевле, но надолго его не хватало.

Твердые успехи

В 1854 году немецкий часовщик Генрих Гёбель создает лампу с тонким угольным стержнем, которая светит гораздо дольше предыдущих. Добиться этого изобретателю удалось при помощи создания вакуума. Лампа Гёбеля долгое время была незамеченной, и лишь спустя годы ее объявили первой лампочкой, годной для практического использования (признав патент Эдисона недействительным).

Над усовершенствованием механизма работали Джозеф Суон, Александр Лодыгин. Последний патентует изобретение «нитевой лампы», работающей на угольном стержне в вакууме. В 1875 году заметно отличился придумав «электрические свечи». Русский инженер использовал нить накала из каолина, которая не нуждалась в вакууме. Лампы Яблочкова применялись для уличного освещения и получили широкое распространение в Европе.

Усовершенствование механизма

Основное направление было давно известно. Стержень из определенного материала находится в вакууме и подключается к электрическому току. Оставалось выбрать правильный материал для электрода, для длительного свечения.

В 1878 году Эдисон заинтересовался поиском удачного решения для лампочек. Изобретатель действовал методом практических проб: карбонизируовал массу растений, подставлял различные материалы в качестве нити накала. После 6 тысяч опытов ему удается сделать лампу из углей бамбука, которая работает 40 часов. Лампочка Эдисона начинает производиться массово, вытесняя на рынке остальные лампы. В 1890 году инженер Лодыгин регистрирует использование стержня из вольфрама, а позже продает патент компании General Electric.

Заслуги Эдисона

Занимаясь разработкой лампы, Эдисон понимал, что кроме выбора материалов важно и оформление механизма. Так, он изобретает винтовой цоколь, создает предохранители, счетчики, первые выключатели, электрогенераторы. Многие из компонентов для освещения, которые придумал Эдисон, являются стандартными и до сих пор используются во всем мире.

Изобретатель сделал так, что лампочки стали доступны всем. Для этого он начал продавать их по заниженной цене. Эдисона стоила чуть больше доллара. В планах предприимчивого американца было сделать изобретение настолько доступным, что даже восковые свечи казались бы роскошью по сравнению с ним. Быстрая автоматизация производства позволила снизить затраты и при этом выпускать большое количество товара. Вскоре себестоимость лампы стала около 22 центов. Сбылась мечта изобретателя - лампочки появились в каждом доме.

Лампочки Эдисона в интерьере

В настоящее время лампочки являются обычным делом. Они доступны и весьма удобны в использовании. Более того, появилось множество различных типов и моделей ламп. Их практическое значение отошло на второй план, теперь они стали важным дополнением домашнего интерьера.

«Лампочка Эдисона» (фото смотрите выше) - это название определенного Они оформлены в стиле ретро и схожи с теми, что использовались во времена Томаса Эдисона. Такие лампы излучают мягкий приятный свет, имеют вид стеклянной колбы или шара на прочном шнуре. Лампочки Эдисона часто используют для дизайна общественных помещений - баров, кафе, или для оформления гостиных комнат и спален.