Если бы Томас Эдисон жил в наше время, он бы удивился тому, сколько лампочек появилось в этом мире, и уж точно одним патентом не ограничился бы. Об истории создания лампочки, ее устройстве и современных разновидностях читайте в нашем материале.
Как устроен искусственный свет
Вы когда-нибудь задумывались, как устроена лампочка, или конкретно, лампа накаливания? Кажется, что ничего обыденнее и придумать нельзя, а ведь над ее созданием работали множество изобретателей и не один год. Лампа накаливания – это искусственный источник света. Тело накала разогревается электрическим током до высокой температуры. Для того, чтобы человеческий глаз увидел излучение, исходящее от нагреваемого элемента, необходимо накалить его до более 570 градусов. Это отметка, после которой начинается красное свечение, доступное человеческому зрению в темноте. В качестве тела накала чаще всего используется спираль из вольфрама (специальный тугоплавкий материал) или угольная нить. При этом важно, чтобы тело накала не контактировало с воздухом, иначе произойдет процесс окисления. Именно поэтому тело накала помещают в специальную колбу. Звучит не сложно, но к этому изобретатели шли долгим путем проб и ошибок.
Кто изобрел лампу накаливания
Как и с большинством популярных и необходимых в быту изобретений именем одного человека при ответе на этот вопрос ограничиться не получится. Конечно, мы сразу вспоминаем Томаса Эдисона, который запатентовал ни одно изобретение в свое время. Самые громкие из них: фонограф, кинетоскоп и, собственно, лампа накаливания. Однако до него идея лампочки уже существовала и прорабатывалась на практике весьма стремительно.
В 1840 году англичанин Де ла Рю пропускает электрический ток через платиновую проволоку в стеклянном цилиндре. В этом же году русский ученый Александр Милашенко берется за разработку угольной нити.
Через год ирландец Фредерик Де Молейн патентует получение электроэнергии с помощью платиновой нити в вакууме для освещения и движения.
В 1844 году в Америке появляется патент на электрическую лампу с угольной нитью.
В 1854 немец Генрих Гёбель решает использовать в качестве тела накала бамбуковую нить, а вакуум создает с помощью ртути. Такая лампочка могла проработать несколько часов.
Наконец, в 1874 году появляется нитевая лампа Александра Николаевича Лодыгина, которая могла работать гораздо дольше своих предшественников благодаря герметично запаянному в сосуде угольному стержню. Это позволило вывести использование ламп за пределы лаборатории. Время свечения такой лампочки увеличил В.Ф. Дидрихсон, который добавил еще несколько «волосков» для накала. Когда «перегорал» один, «загорался» следующий.
В середине 70-х русский техник Павел Николаевич Яблочков выясняет, что коалин – хороший электропроводник при высокой температуре. После чего, чтобы не быть голословным, он создает коалиновую лампу. Нить накала в такой лампе не перегорала на открытом воздухе. Однако сфера интересов изобретателя достаточно быстро ушла в область дуговых ламп.
В 1878 году англичанин Джозеф Уилсон Суон получает патент на лампу с угольным волокном. Разряженная кислородная атмосфера, которая окружала волокно, усиливала яркость света. Через год Томас Эдисон снова патентует лампу с угольным волокном, однако существенно ее преобразовывает. Время горения увеличивается до 40 часов. Вся суть заключалась в выборе правильного материала для нити. После многочисленных опытов и испытаний Эдисон внедрил лампочку в повседневный уклад жизни людей. Помимо нужного материала и правильной конструкции, он доработал источник искусственного света выключателем и унифицировал цоколи.
Казалось бы, что может быть лучше? Однако
изобретение продолжили совершенствовать другие испытатели. Новым героем в мире электроосвещения стал Александр Николаевич Лодыгин. Он создал нити накала из вольфрама и молибдена, а затем и закрутил их в форму спирали.
Дальше изобретатели продолжают экспериментировать уже преимущественно с материалом для нити накала. В ход пошли окись магния, тория, циркония, иттрия, металлический осмий и тантал. Однако вольфрам оказался лучшим в этом деле. В 1906 году Лодыгин продает свой патент компании General Electric. Вольфрам выходит в лидеры, а после того как Ирвинг Ленгмюр придумал наполнить колбу тяжелым благородным газом аргоном, проблема быстротечности электрического света была решена. Вольфрамовые нити превзошли всех своих конкурентов.
Лампочки бывают разные
Сегодня если мы зайдем в магазин, то увидим множество разных ламп:
- классические лампы накаливания,
- люминесцентные,
- галогенные,
- светодиодные,
- энергосберегающие,
- инфракрасные,
- неоновые натриевые,
- ксеноновые,
- кварцевые,
- ультрафиолетовые…
И это еще неполный список. Расскажем о некоторых из них подробнее.
Люминесцентная лампа, или лампа дневного света – «потомок» первой газоразрядной лампы. Принцип ее работы открыл еще Михаил Васильевич Ломоносов, когда пропускал ток через наполненный водородом стеклянный шар и увидел, что газ может светиться. В 1891 году Никола Тесла запатентовал электрическое освещение газоразрядными лампами. В основе был газ аргон, а сама по себе люминесценция означала нетепловое свечение, которое происходит после поглощения веществом энергии. Световая отдача такой лампы в разы больше обычной лампы накаливания при их одинаковой мощности. Такие образцы стали популярны при освещении больших рабочих помещений, так как были ярче и выносливее обычных ламп.
Светодиодные лампы – источник света, работающий за счет светодиодов, полупроводников, в которых при прохождении тока создается видимое оптическое излучение. Сегодня мы знаем их как led – элементы, которые используют при создании современной техники и электроники. В 1907 году физик Генри Раунд увидел разноцветное излучение во время течения электричества через соединения карбид кремния-металла. Это стали называть электролюминесценцией. Затем Олег Лосев выяснил, что это явление наблюдается исключительно на границе взаимодействия разнородных металлов. Первый светодиодный источник видимого человеком света был разработан в компании General Electric в 1962 году. Его создатель Ник Холоньяк получил прозвище «отец светодиодов». Первые образцы были слабыми и могли отражать только темно-красные цвета. Это было несколько мрачновато и неэффективно для общего освещения. Со временем изобретение совершенствовалось и превратилось в светодиодные светильники и отдельные виды ламп.
Инфракрасная лампа – используется как источник тепла, а не света. Принцип работы инфракрасного излучения схож с принципом солнечного излучения. Лучи достигают поверхности предметов и прогревают их. Сам воздух при этом не прогревается, так как является хорошим теплоизолятором. С помощью галогеновых инфракрасных ламп можно спастись от холода даже на улице, в то время как другие способы обогрева будут бессильны. Инфракрасное излучение также используется в медицине.
Ультрафиолетовая лампа – излучает свечение, которое не может увидеть человеческий глаз. По сути, это люминесцентная лампа с особым люминофором, которая излучает ультрафиолетовые лучи. Происходит это благодаря взаимодействию электродов и паров ртути. Именно поэтому такие лампочки не выбрасывают в мусорку, их сдают на утилизацию особым способом. Такие лампы используются в медицине, для приманивания насекомых, обеззараживания воды, стимуляции роста растений (фито лампы). Их используют даже реставраторы, чтобы разглядеть скрытые части рисунка, и криминалисты, чтобы увидеть невидимые улики (следы крови и отпечатки пальцев). В солярии тоже установлены ультрафиолетовые лампы, и гель-лак на ногтях способен высохнуть только под воздействием ультрафиолета. Интересно, что рептилиям необходим ультрафиолетовый свет, потому что они хладнокровные животные и нуждаются в этом виде излучений.
Энергосберегающая лампа – это электрическая лампа, которая обладает большой светоотдачей по сравнению с традиционной лампой накаливания. Это могут быть люминесцентные или светодиодные лампы различных конструкций. Главной отличительной чертой энергосберегающей лампы стала цветовая температура: 2700 К — мягкий белый, 4200 К — дневной, 6400 К — холодный белый. Измерения считаются в градусах по шкале Кельвина. Чем ниже этот показатель, тем ближе цвет к красному, чем выше — к синему. Каждый может выбрать оттенок, который придется ему по вкусу.
Материал подготовлен по данным из открытых источников.
Фото на странице и на главной странице сайта: jannoon028 / Фотобанк Freepik
