Из чего состоит лампочка электрическая. Устройство и принцип работы электрической лампы накаливания: от истории создания до современных технологий

Как устроена электрическая лампа накаливания. Из каких элементов она состоит. Какой принцип работы лежит в основе ее функционирования. Каковы основные характеристики и параметры ламп накаливания. Почему их до сих пор используют несмотря на недостатки.

История создания электрической лампы накаливания

Первая рабочая модель электрической лампы накаливания была создана в 1860 году Джозефом Сваном. Однако настоящий прорыв произошел в 1879 году, когда Томас Эдисон запатентовал усовершенствованную конструкцию лампы. С тех пор принцип работы лампы накаливания практически не изменился, хотя ее конструкция постоянно совершенствовалась.

Лампа Эдисона стала настоящей революцией в истории освещения. Она состояла из стеклянной колбы с вакуумом внутри, вольфрамовой нити накаливания и металлического цоколя. При пропускании электрического тока нить накалялась до высокой температуры и начинала излучать свет. Эта простая, но гениальная конструкция позволила создать надежный и яркий источник искусственного освещения.

Основные элементы конструкции современной лампы накаливания

Современная лампа накаливания состоит из следующих основных элементов:

• Стеклянная колба — внешняя оболочка лампы, защищающая внутренние элементы
• Нить накала из вольфрама — основной источник света
• Инертный газ внутри колбы — обычно аргон или криптон
• Металлический цоколь — для крепления в патроне и подачи электричества
• Электроды — для подвода тока к нити накала
• Держатели нити — для фиксации нити накала внутри колбы

Конструкция лампы тщательно продумана, чтобы обеспечить максимальную яркость свечения и длительный срок службы. Вакуум или инертный газ в колбе предотвращают окисление раскаленной вольфрамовой нити. Специальная форма нити повышает светоотдачу.

Принцип работы лампы накаливания

Принцип работы лампы накаливания основан на нагреве металлической нити при прохождении через нее электрического тока. Вот основные этапы этого процесса:

1. При включении лампы электрический ток начинает проходить через вольфрамовую нить.
2. Из-за высокого электрического сопротивления вольфрама нить быстро нагревается до температуры 2500-3000°C.
3. При такой высокой температуре нить начинает излучать видимый свет.
4. Чем выше температура нагрева нити, тем ярче свечение лампы.
5. Инертный газ в колбе замедляет испарение вольфрама, продлевая срок службы нити.

Таким образом, лампа накаливания напрямую преобразует электрическую энергию в световую за счет нагрева проводника электрическим током. Это простой и надежный принцип, обеспечивающий мгновенное включение света.

Основные характеристики и параметры ламп накаливания

Ключевыми характеристиками ламп накаливания являются:

• Мощность — обычно от 25 до 200 Вт для бытовых ламп
• Световой поток — количество излучаемого света (в люменах)
• Световая отдача — эффективность преобразования электроэнергии в свет (10-15 лм/Вт)
• Срок службы — в среднем 1000 часов
• Цветовая температура — обычно 2700-3000 К (теплый свет)
• Индекс цветопередачи — близок к 100 (отличная цветопередача)

На колбе лампы обычно указываются основные параметры: номинальное напряжение, мощность и тип цоколя. Например, маркировка «220В 60Вт E27» означает лампу на 220 вольт мощностью 60 ватт с цоколем E27.

Преимущества и недостатки ламп накаливания

Несмотря на появление более энергоэффективных источников света, лампы накаливания до сих пор широко используются. Каковы их основные плюсы и минусы?

Преимущества:

• Низкая стоимость
• Мгновенное включение
• Отличная цветопередача
• Стабильная работа при перепадах напряжения
• Возможность диммирования (регулировки яркости)
• Отсутствие вредных веществ в составе

Недостатки:

• Низкая энергоэффективность (КПД около 5%)
• Короткий срок службы
• Сильный нагрев при работе
• Хрупкость конструкции
• Чувствительность к механическим воздействиям

Несмотря на недостатки, простота и надежность конструкции обеспечивают лампам накаливания стабильный спрос в определенных сферах применения.

Современные разновидности ламп накаливания

С момента изобретения конструкция лампы накаливания постоянно совершенствовалась. Сегодня существует несколько основных разновидностей:

• Стандартные лампы общего назначения
• Галогенные лампы с повышенной светоотдачей
• Криптоновые лампы с увеличенным сроком службы
• Зеркальные лампы с направленным светом
• Декоративные лампы различных форм и цветов

Каждый тип имеет свои особенности и сферы применения. Например, галогенные лампы дают более яркий и белый свет, а криптоновые служат дольше обычных.

Перспективы развития технологии ламп накаливания

Хотя лампы накаливания постепенно вытесняются более эффективными источниками света, работа над их усовершенствованием продолжается. Основные направления развития:

• Повышение энергоэффективности за счет новых материалов нити
• Увеличение срока службы путем оптимизации конструкции
• Создание «гибридных» ламп, сочетающих технологии накаливания и LED
• Разработка специализированных ламп для промышленного применения

Несмотря на появление альтернативных технологий, простота и надежность принципа работы лампы накаливания обеспечивают ей место в современных системах освещения. Продолжающиеся исследования позволяют надеяться на создание более совершенных версий этого классического источника света.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛАМПА — это… Что такое ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛАМПА?

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛАМПА

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛАМПА, устройство, состоящее из металлической нити, излучающей свет при нагревании электричеством до состояния НАКАЛА (когда она начинает светиться). Появление первой электрической лампы датируется 1860 г., когда Жозеф СВАН создал рабочую модель. В 1879 г. Томас Эдисон запатентовал в США усовершенствованное устройство. Современная электрическая лампа состоит из нити накала, заключенной в стеклянную колбу. Внутри колбы, в вакууме, находится БЛАГОРОДНЫЙ ГАЗ — аргон. Нить накала обычно делают из ВОЛЬФРАМА, т. к. он прочен на разрыв, обладает малой способностью к испарению и высокой эффективностью преобразования электрической энергии в свет (раскаляется до белого цвета). см. также ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СВЕТ.

На рисунке приведен простейший пример электрической цепи (1) — карманный фонарик. Источником энергии здесь служит батарейка (2). Переключатель (3), имеющий две позиции (включено — выключено), размыкает цепь, когда его ставят в позицию выключения. Когда переключатель находится е позиции включения, ток поступает на резистор (4) (в данном случае — электрическую лампочку), и возникает свет.

Электрическая лампа. Тепло, вырабатывающееся под воздействием электрического тока, является источником света в так называемой лампе накаливания. Так как пространство вокруг нити накала(2)заполняет благородный газ (1), она не окисляется при прохождении по ней тока и нагревается. Изготавливают ее из вольфрамового сплава, что делает ее одновременно механически сильной и жароустойчивой. Хотя нить накала исключительно тонка, она накаляется добела, когда по ней проходит ток. Нить накала поддерживают стеклянные столбики (3), через которые проходят соединительные провода. Весь прибор заключен в тонкую стеклянную оболочку (4). Только около 2% электроэнергии преобразуется в свет.

Научно-технический энциклопедический словарь.

• ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИЯ
• ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ

Полезное

Смотреть что такое «ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛАМПА» в других словарях:

• электрическая лампа — лампа Источник оптического излучения, создаваемого в результате преобразования электрической энергии. [ГОСТ 15049 81] Тематики лампы, светильники, приборы и комплексы световые Синонимы лампа …   Справочник технического переводчика

• ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛАМПА — искусственный источник света, в котором электрическая энергия преобразуется в энергию оптического излучения. Источником излучения в электрической лампе может быть нагретый до высокой температуры проводник, электрический разряд в газе или парах… …   Большой Энциклопедический словарь

• электрическая лампа — искусственный источник света, в котором электрическая энергия преобразуется в энергию оптического излучения. Источником излучения в электрической лампе может быть нагретый до высокой температуры проводник, электрический разряд в газе или парах… …   Энциклопедический словарь

• Электрическая лампа — ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ 1. Электрическая лампа Лампа Источник оптического излучения, создаваемого в результате преобразования электрической энергии Источник: ГОСТ 15049 81: Лампы электрические. Термины и определения оригинал документа …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• электрическая лампа — elektros lempa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electric lamp vok. elektrische Lampe, f rus. электрическая лампа, f pranc. ampoule, f; lampe électrique, f …   Fizikos terminų žodynas

• Электрическая лампа — Лампа накаливания. 230 В, 60 Вт, 720 лм, цоколь E27, Высота примерно 110 мм Лампа накаливания  осветительный прибор, искусственный источник света. Свет испускается нагретой металлической спиралью при протекании через неё электрического тока.… …   Википедия

• Электрическая лампа —         источник света (См. Источники света), в котором происходит преобразование электрической энергии в световую. Наиболее распространёнными Э. л. являются лампы накаливания (См. Лампа накаливания) и газоразрядные лампы (см. Газоразрядные… …   Большая советская энциклопедия

• электрическая лампа накаливания — электрическая лампа накаливания; лампа накаливания Проводниковый электровакуумный прибор, используемый в качестве источника излучения (обычно видимого света), возникающего при прохождении электрического тока через тело накала …   Политехнический терминологический толковый словарь

• Электрическая лампа (Лампа) — English: Lamp Источник оптического излучения, создаваемого в результате преобразования электрической энергии (по ГОСТ 15049 81 СТ СЭВ 2737 80) Источник: Термины и определения в электроэнергетике. Справочник …   Строительный словарь

• лампа накаливания — Электрическая лампа, в которой свет излучается телом, раскаленным в результате прохождения через него электрического тока. [ГОСТ 15049 81] Тематики лампы, светильники, приборы и комплексы световые EN bulbelectric incandescent lampfilament… …   Справочник технического переводчика

особенности конструкции, принцип работы, схема подключения > Свет и светильники

Первый электрический осветительный прибор, который изобрели в конце 18 века – лампа накаливания (ЛН). Этот источник света до сих пор пользуется популярностью при организации освещения жилых, производственных помещений, улиц и т. д.

Это устройство имеет простую конструкцию и принцип работы.

На рынке осветительных приборов представлены разные виды лампочек с нитью накала.

Несмотря на то, что сейчас все большую популярность приобретают энергосберегающие лампочки, приборы с нитью накаливания не спешат сдавать позиции.

Содержание

Конструкция лампы накаливания

Устройство разных видов ламп накаливания незначительно отличается, однако можно выделить 3 общих элемента: тело накаливания, стеклянная колба и токовые вводы. Они отличаются конструкцией держателей (крючки) тела накала, типом цоколей, некоторые из них могут быть бесцокольными.

Чтобы избежать разрушения колбы при разрыве спирали во время работы, ЛН оснащена ферроникелевым пpeдoxpaнителем, который обычно располагают в ее ножке. На участке разрыва тела накала образуется электродуга, из-за которой остатки спирали расплавляются, попадают на стеклянную поверхность, тогда повышается риск нарушения ее целостности. Пpeдoxpaнители помогают остановить процесс плавления. Однако сейчас они используются редко, так как их эффективность низкая.

Электрическая лампа имеет такие основные элементы:

• колба;
• тело накаливания;
• электроды (токовводы) по обеим сторонам спирали;
• крючки, которые удерживают спираль;
• ножка;
• токовый ввод;
• цоколя;
• изолятор цоколя;
• контакт на дне цоколя.

Колба из стекла защищает спираль от разрушительного действия воздуха, при ее разрушении нить накала окисляется и быстрее разрывается. Состав колбы устройства отличается, ее полость может быть заполнена вакуумом или смесью газов. Первые ЛН выпускали с безвоздушной емкостью, однако их мощность низкая. Для наполнения современной лампочки используется азотно-аргоновая смесь или только аргон. Некоторые виды устройств могут содержать криптон или ксенон. Теплоотдача прибора зависит от молярной массы вещества, которым наполнена колба.

Это интересно! В отдельную категорию входят галогеновые лампочки, колба которых заполнена специальными газами. Во время работы устройства из спирали испаряется металл, который вступает в реакцию с галогенами. Полученное в результате их взаимодействия вещество разрушается под влиянием высокой температуры, и оседает на поверхность тела накала. Как следствие, увеличивается КПД, а также срок эксплуатации устройства.

В зависимости от функционального назначения, форма спирали ЛН отличается: проволока с круглым сечением или ленточный проводник.

Накал и свечение первых устройств обеспечивали угольные стержни, современные лампы накала оснащены вольфрамовой спиралью. Проводник может быть создан из сплава металлов (осмий и вольфрам).

Боле новые модели оснащены биспиралями или триспиралями, которые получают в результате повторного закручивания. Такие устройства имеют высокий КПД и выделяют меньше тепла.

Форма и размер цоколя лампы накаливания стандартные, поэтому проблем с заменой осветительного элемента после его поломки обычно не возникает. Чаще всего применяются источники света с цоколем Е14, Е27, Е40. Буква Е в маркировке обозначает фамилию изобретателя (Эдисон), а цифра после – наружный диаметр в мм.

Принцип работы

Работает лампочка накаливания за счет нагревания вещества во время протекания тока сквозь него. Электричество проходит через тугоплавкий проводник, разогревая его. Температура нагрева зависит от того, какое напряжение подведено к лампочке. Согласно закону Планка, разогретый излучающий проводник может создавать электромагнитное излучение. Чем выше температура, тем меньше длина волн. Видимое излучение, которое способен уловить человеческий глаз, появляется, когда проводник нагревается до нескольких тысяч градусов. Если прибор разогреть до 5000 К (Кельвин), то появиться нейтральный свет, при снижении температуры в спектре преобладают излучения от желтого до красного.

Читайте также  Схема подключения и правила монтажа датчика движения для автоматизации освещения

Большая часть энергии приборов с нитью накала преобразуется в тепло, а незначительное количество в свет. Однако человек способен уловить свет только определенного спектрального состава. Чтобы повысить ярость освещения, нужно повышать температуру тела накала, которое имеет свой максимум (3000°С). При дальнейшем нагреве спираль начнет деформироваться и плавиться. Однако даже предельной температуры удается достигнуть не всегда, особенно, если определенные условия окружающей среды во время работы лампочки накаливания не соблюдены.

Это интересно! Когда лампа теряет герметичность, то вольфрамовая спираль при контакте с воздухом окисляется и появляется белый налет. Поэтому тело накала заключают в воздухонепроницаемую колбу, и заполняют ее инертными газами, которые замедляют скорость его разрушения. Вольфрамовая нить маломощных лампочек (до 25Вт) находится в вакуумной среде.

Разновидности

Прежде чем ознакомиться с видами ЛН, нужно изучить их хаpaктеристики:

1. Мощность бытовых ламп колeблется от 25 до 150 Вт, а других – до 1000 Вт.
2. Температура разогрева тела накала – до 2900 – 3000° С.
3. Светоотдача – от 9 до 19 Лм/1 Вт. Эта хаpaктеристика имеет свой диапазон, например, лампочка на 40 Вт может излучать световой поток 415 – 460 Лм.
4. Напряжение 220 – 230 В и 127 В.
5. Диаметр цоколя – 14 мм для Е14, 27 мм для Е27, 40 мм для Е40.
6. Тип цоколя – винтовой, штырьковый (с одним или двумя контактами).
7. Срок эксплуатации – 1000 часов (если напряжение 220В) или 2500 часов (при 127В).

Основные параметры разных видов ламп накаливания отличаются.

В продаже имеются устройства разного виды, которые различают по форме, наполнению или покрытию колбы, назначению и т. д.

С учетом наполнителя и покрытия внутренней поверхности колбы выделяют такие разновидности лампочек:

1. Вакуумные – это самые простые устройства с низкой мощностью.
2. Аргоновые – наполненные аргоном.
3. Криптоновые – закачан одноименный газ.
4. Ксенон-галогенная с инфpaкрасным отражателем.
5. Лампы с покрытием из люминофора, который преобразует инфpaкрасные лучи в видимый свет.

В зависимости от функционального излучения различают такие типы ламп:

• общего назначения. Это самая большая группа устройств, которые применяются для общего, местного и декоративного освещения. Прибор местного назначения имеет такую же конструкцию, как общего. Отличается он тем, что рассчитан на меньше напряжение. Устанавливают местные лампочки в переносные светильники, станки и т. д.;

Это интересно! Сейчас производство ламп накаливания сокращается с целью экономии электроэнергии.

• декоративные лампочки отличаются от обычных формой колб и размещением тела накаливания. Часто применяются для украшения дизайна в стиле ретро;
• иллюминационные. Колбы этих устройств окрашены в разные цвета с помощью неорганического пигмента или цветных лаков. Обычно их мощность низкая – до 25 Вт;
• зеркальные. Колба лампы накаливания имеет особую форму, изнутри она частично покрыта тонким слоем распыленного алюминия. Эти устройства излучают более направленный световой поток;
• сигнальные. Это маломощные лампочки, которые устанавливают в светосигнальные приборы. Сейчас их заменяют светодиодами;
• трaнcпортные. Это большая группа ламп, которые используются для установки в автомобили, мотоциклы, самолеты, морские судна и т. д. Они прочные, имеют специальный цоколь и рассчитаны на электрическую сеть от 6 до 220 В;
• двухспиральные. Их применяют в автомобилях (одна нить отвечает за ближний свет, а вторая за дальний), самолетах, железнодорожных светофорах.

Читайте также  Порядок и схема замены люминесцентных ламп на светодиодные

Известно еще несколько видов специальных ламп накаливания (прожекторные, коммутаторные, фотолампа и т. д.), которые сейчас все больше замещаются экономками.

Маркировка

Все виды ламп имеют свое буквенное обозначение, но не стоит его путать с типом цоколей, например, Е27.

Маркировка лампочек с нитью накала содержит:

1. Первые буквы (от 1 до 4) обозначают важные физические свойства или особенности конструкции: В-вакуумная, Г – газополная моноспиральная с аргоновым наполнением, Б – газополная биспиральная, К – наполненная криптоном, МТ – колба с матовым покрытием и т. д. Специальные лампы накаливания не имеют этих букв в маркировке.
2. Вторая часть обозначения состоит из 1 – 2 букв и указывает на предназначение прибора: А – автомобильная лампа, Ж – железнодорожная, КМ – коммутаторная, ПЖ – прожекторная и т. д.
3. Первая циферная часть указывает на номинальное напряжение и мощность, а вторая – номер разработки, если она осуществлена повторно. Например, Б235 – 245 – 60 обозначает, что лампа биспиральная, питается от напряжения 245 В, рассчитана на 60 Вт.

Если человек умеет расшифровать маркировку, то он сможет подобрать подходящую лампочку накаливания.

Достоинства

Лампы накаливания имеют такие преимущества:

1. Низкая стоимость по сравнению с другими видами ламп (люминесцентные, светодиодные).
2. Компактные размеры.
3. Работают при незначительных перепадах напряжения.
4. Функционируют без специального оборудования, излучают свет сразу после включения (не нужно время на разогрев).
5. При работе на переменном токе мерцание присутствует, но человеческий глаз его не улавливает.
6. Излучают свет, который приятен для человеческого зрения, коэффициент цветопередачи на высоком уровне.
7. Обычная лампочка может работать при низких температурах, поэтому ее применяют для освещения улицы.
8. Не содержит токсических веществ в колбе, поэтому ее можно выбрасывать в мусор.
9. Работают беззвучно (нет шума, треска, гула), отсутствуют радиопомехи.
10. Прибор не чувствителен к полярности подключения.
11. Нить накала прибора испускает сравнительно мало УФ-лучей.

Это основные преимущества ламп накаливания.

Недостатки

Минусов у лампочки накаливания тоже достаточно:

1. Прибор излучает много тепла и мало света.
2. Срок службы сравнительно короткий, особенно при скачках напряжения.
3. При низком напряжении свет становиться тусклым.
4. Израсходует большое количество электрической энергии.
5. Существует риск пожара, так как поверхность вокруг лампочки может повышаться до 330°С.
6. Колба может взорваться и травмировать осколками рядом находящихся людей.
7. Обычные лампочки хрупкие к вибрациям и очень громким звукам.

Важно! Недостатки ламп накаливания объясняют снижение их популярности в последнее время. Теперь их заменяют более прочные, долговечные и экономные светодиоды.

Основные выводы

До недавнего времени лампы с нитью накала широко применялись в разных сферах жизни, но сейчас их активно вытесняют современные источники света. Однако многие потребители до сих пор остаются верными ЛН. Если вы из их числа, то при выборе лампочки учитывайте ее важные хаpaктеристики и маркировку. Также вам следует учитывать, что приборы с телом накала отличаются формой колбы, ее покрытием, наполнением, а также функциональным назначением. К основным плюсам лампочки накаливания относят низкую цену, простоту использования, приятную цветовую температуру, а к недостаткам – короткий ресурс работы, большие траты электроэнергии, ЛН выделяет много тепла и мало света. Использовать лампочку накаливания для освещения жилого помещения или нет – выбор за вами.

ПредыдущаяЛампы и светильникиВиды и принцип работы люминесцентной лампыСледующаяЛампы и светильникиКак менять люминесцентные лампы с разными цоколями

КАК УСТРОЕНА СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛАМПА

ОТ ЛУЧИНЫ ДО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

Электрическая лампочка знакома всем. Но хорошо ли вы знаете её устройство?

Внешний вид современной газонаполненной лампы накаливания приведён на рисунке 21. Основные части этой лампы: стеклянный баллон, цоколь и ножка с вольфрамовой нитью.

Рис. 21. Внешний вид современной газонаполненной лампы.

Стеклянный баллон служит внешней оболочкой элек­трической лампочки; в нём помещается ножка с нитью накала. Баллон заполнен инертным газом. При помоши цоколя электрическая лампочка укрепляется в патроне осветительной сети. Через цоколь электрический ток по­ступает к вольфрамовой нити.

Баллоны у разных ламп различны по форме (ом. рис. 22). Все они имеют обычно довольно тонкие стенки, за исключением некоторых специальных ламп, например ламп для освещения под водой.

Рис. 22. Различные лампы накаливания.

Если вы внимательно посмотрите на баллон электри­ческой лампы накаливания, то заметите на нём несколько цифр, например такие: 220 V, 40 у, П-49. Что это значит?

Первая цифра 220 V говорит о том, что лампочка предна­значена для работы при напряжении электрического тока в 220 вольт. Такое напряжение в сети электрического тока существует обычно в сельских местностях. В городах на­пряжение в сети чаще всего 127 вольт. Для такого тока выпускаются другие лампочки. Если в сеть напряжением 127 вольт включить лампу, рассчитанную на напряжение 220 вольт, она будет светить очень тускло, даст мало света. Наоборот, если мы включим в сеть 220 вольт лампу, рассчитанную на 127 вольт, она сразу же перегорит.

Вторая цифра на баллоне 40 w означает, что электри­ческая мощность, потребляемая лампой, равна 40 ваттам.

Две последние цифры — П-49 — указывают дату из­готовления лампочки — февраль 1949 года.

Ножка для вольфрамовой нити накаливания у обыч­ной осветительной лампочки состоит из стеклянной па­лочки (см. рис. 21), тарелочки, стеклянной трубочки и двух металлических проволочек-проводников, соединённых с вольфрамовой спиральной нитью. Все части ножки скре­плены друг с другом лопаточкой — так называют верх­нюю сплющенную часть тарелочки.

Нижняя часть тарелочки соединена с баллоном — она герметически закрывает его узкое горло. Стеклянная па­лочка, соединённая с лопаточкой, 6 своей верхней части имеет металлические держатели для вольфрамовой нити. Это — тонкие упругие проволочки с петлеобразными крюч­ками на концах. Концы спирали накаливания соединены с металлическими проволочками ножки. Эти проволочки соединяют нить накаливания через цоколь с источником электрического тока. Одна из них припаивается к метал­лическому стаканчику цоколя, а другая — к металличе­скому кружку цоколя (см. рис. 21), отделённому от ста­канчика стекловидным изоляционным слоем. Когда элек­трическая лампочка вставляется в патрон, один из проводов осветительной сети соединяется с металлическим стаканчиком цоколя, а другой — с его металлическим кружком. Так при включении лампы электрический ток проходит через вольфрамовую спираль, спираль сильно разогревается и излучает свет.

Для закрепления лампочки в патроне металлический стаканчик цоколя обычно имеет винтовую нарезку. Но бывают цоколи и другого устройства. На рисунке 23 по­казан, например, цоколь со штыковым затвором. Лампа

С таким цоколем вставляется в особый патрон (с вырезами для штифтов и пружиной) и поворачивается. При этом штифты цоколя прижимаются к вырезам патрона пружи­ной и лампа крепко удерживается в патроне. Лампы с таким цоколем применяют там, где осветительные устрой­ства подвергаются постоянной тряске. Таковы, например, автомобильные лампы.

Небольшая стеклянная трубочка, входящая в состав ножки, необходима при изготовлении электролампы. Она предназначена для выкачивания воздуха из баллона и для заполнения его газом. На рисунке 21 ясно видно небольшое отверстие, через которое производятся эти операции. Когда лампа заполнена газом, трубочку запаивают.

Производство электрических ламп — одно из самых автоматизированных про­изводств. Почти все операции произво­дятся здесь при помощи машин-автоматов.

Интересно изготовление тонких вольф­рамовых нитей. На завод поступает вольф­рамовая проволока диаметром обычно Рис. 23. Цоколь около одного миллиметра. Из неё необхо — со штыковым димо получить нить толщиной всего в затвором. 20—30 микронов[44]). Для этого разогретая проволока протягивается через особые, так называемые волочильные машины. Каждая такая машина имеет отверстие — глазок (фильер), через кото­рый и протягивается разогретая проволока. Проходя через всё меньшие глазки, проволока становится всё тоньше и тоньше. Для того чтобы получить тончайшую вольфрамо­вую нить диаметром 20—30 микронов, проволоку толщи­ной в один миллиметр пропускают более чем через 40 глазков.

Вольфрам — очень твёрдый металл. Поэтому глазки волочильных (машин, применяющихся на электроламповых заводах, сделаны из алмаза или заменяющих его сверх­твёрдых материалов.

Наша электроламповая промышленность выпускает теперь многие миллионы самых разнообразных ламп на­каливания. Помимо всем известных ламп, которые мы видим на каждом шагу, есть и необычные, редкие элек­
трические лампы. Таковы, например, лампы-гиганты, при­меняемые для специальных целей, например для морских маяков. Самая большая из таких ламп имеет высоту бо­лее метра; мощность её 50 тысяч ватт. Существуют и лампы-карлики. Самая маленькая из таких ламп исполь­зуется в медицине — для освещения внутренних органов человека при операциях и обследованиях. По своим раз­мерам она меньше горошины!

Нить накала этой лампочки-малютки трудно увидеть — настолько она тонка.

М Иллионы электричских огней горят в городах и кол­хозах нашей Родины. С каждым годом жизнь совет­ских людей становится ярче, лучше, богаче. Непрерывный рост производства тесно связан с электрификацией страны, с …

Сейчас, когда лампы нового, холодного света начинают всё больше входить в нашу жизнь, у многих возникает вопрос: а чем лучше эти новые лампы, не вредны ли они для глаз? Такое …

Н А возможность создания светильников холодного света указывал ещё великий русский учёный М. В, Ломоносов. «Надо подумать,— писал он,— о безвредном свете гниющих деревьев и светящихся червей. Затем нужно написать, …

важный элемент освещения в стиле ретро

Как известно, все новое – хорошо забытое старое. Так, одним из свежих трендов в освещении стал облагороженный стиль ретро. Он предполагает использование узнаваемых элементов дизайна светильников 100–200-летней давности. Но дизайнеры не просто перевыпускают старые модели, а переосмысливают их, добавляя новые черты.

Характерные особенности освещения в стиле ретро

• Среди материалов преобладают металл (латунь, хромированная сталь), стекло, хрусталь. Пластиковые элементы в ретромоделях – большая редкость. Что касается цветовой гаммы, то тут царят так называемые базовые оттенки (белый, черный, коричневый, серый), а также золотистый и бронзовый.
• Дизайны светильников обыгрывают простые геометрические фигуры: овал, прямоугольник, цилиндр. Более сложные дизайны, как правило, состоят из комбинации простых элементов. Двойные или тройные плафоны – очень частое явление для ретростиля.
• Безусловный тренд – открытая проводка, для которой используют провода и выключатели в винтажном стиле. Мода не должна идти в ущерб безопасности, поэтому все провода только кажутся «голыми», а на самом деле защищены стилизованной под металл оплеткой.
• Использование источников света теплого и нейтрального спектров. Как правило, это галогеновые или LED-лампы, стилизованные под лампочки накаливания. Они дают теплое и мягкое освещение, которое не слепит глаза и создает уютную, «домашнюю» атмосферу.

Разумеется, обновленный стиль ретро допускает эксперименты, поэтому в некоторых моделях можно увидеть и «холодные» LED-лампы, и сложные причудливые формы плафонов. Но отдельные элементы освещения являются безусловной классикой стиля. Самым узнаваемым таким элементом, с которого, собственно, и началась новая эра освещения, является лампа Эдисона. Именно ее можно увидеть во многих ретромоделях «новой волны» как в неизменном виде, так и в различных интерпретациях.

Новый взгляд на лампу Эдисона

Ее появление стало настоящей революцией в мире освещения. Лампа Эдисона, созданная в далеком 1879 году, была первой в мире электрической лампочкой. Выглядела она почти так же, как современные лампы накаливания, и состояла из тех же элементов: металлический цоколь, вольфрамовая нить и стеклянная колба, заполненная инертным газом.

Томас Эдисон (Thomas Edison) со своим изобретением

В плане долговечности, безопасности и энергоэффективности лампы накаливания значительно проигрывают другим источникам света – этой теме мы посвятили отдельную статью. Но чего у них не отнять, так это эстетику. Лампочки накаливания смотрятся очень интересно и эффектно, и дизайнеры используют это качество на полную катушку. Современные лампы Эдисона сочетают облик своего прототипа и современные технологии. У всех них есть одна общая черта – прозрачная колба, через которую видна нить накаливания. А вот форма колбы и самой нити могут быть абсолютно разными.

Лампы Эдисона широко используют в светодизайне. Они прекрасно смотрятся и как отдельные светильники в ретростиле, и как элементы более сложных конструкций. Мы сделали мини-подборку самых интересных светильников с лампами Эдисона:

Brand Van Egmond Edison’s Tail. Название этой модели переводится как «хвост Эдисона». Большинству людей этот светильник напоминает ветвь дерева, но дизайнер Уильям Бранд (William Brand), известный нестандартным взглядом на привычные формы, решил, что это будет именно хвост. В любом случае модель выглядит очень симпатично и даже сказочно.

Дизайнерский светильник Brand Van Egmond, модель Edison’s Tail

Ingo Maurer Eddie’s Son. Название «Сын Эди» на английском языке звучит как «Эдисон», что прекрасно отражает и специфику модели, и характер ее создателя. Инго Маурер (Ingo Maurer) был таким же новатором от светодизайна, как Томас Эдисон от науки. Эта модель интересна не столько лампочкой, скрытой за плафоном из особого синтетического материала, сколько ее голограммой, которая появляется на ткани при включении светильника в сеть.

Дизайнерский светильник Ingo Maurer, модель Eddie’s Son

Lasvit Moulds. Обычно дизайнеры экспериментируют с формой колбы, но создатели этой модели пошли по другому пути: они поиграли с размером лампочки. При первом взгляде на лампу Lasvit возникает замешательство: а где, собственно, здесь источник света? Тем более что массивный деревянный цоколь отвлекает внимание от главной фишки этого светильника. И уже при пристальном рассмотрении можно увидеть миниатюрную лампочку Эдисона, заключенную внутрь большой прозрачной колбы. Интересная задумка и отличная реализация.

Светильник Lasvit, модель Moulds

Contardi Asam. Лампы Эдисона отлично смотрятся и в формате настольных и напольных светильников. Эта модель привлекает и нестандартной формой нити накаливания, и сочетанием светлого и темного стекла в дизайне корпуса.

Светильник Contardi, модель Asam Muse

Il Fanale Rilegato. Геометричный плафон подчеркивает элегантную простоту заключенных в него ламп Эдисона с удлиненным цоколем. Изящная симфония стекла и латуни представляет ретростиль в чистом виде, без условностей.

Потолочный светильник Il Fanale, коллекция Rilegato

Использование ламп Эдисона не ограничивается только интерьерами в стиле ретро. Они будут уместны и в близких по эстетике стилях лофт, ар-деко, хюгге.

Читайте также:

Эдисон изобретение лампочки. Кто изобрел первую электрическую лампочку

Нередко бывает так, что используемое в быту устройство, имеющее большое значение для всего человечества, ничем не напоминает нам о его создателе. А ведь в наших домах зажглась благодаря усилиям конкретных людей. Их заслуга для человечества неоценима — наши дома наполнились светом и теплом. История представленная ниже, познакомит вас с этим великим изобретением и с именами тех, с кем оно связано.

Что касается последних, можно отметить два имени — Александра Лодыгина и Томаса Эдисона. Хотя заслуга русского ученого была очень велика, пальма первенства принадлежит именно американскому изобретателю. Поэтому мы вкратце расскажем о Лодыгине и подробно остановимся на достижениях Эдисона. Именно с их именами связывается история ламп накаливания. Говорят, что на лампочки у Эдисона ушло огромное количество времени. Ему пришлось провести около 2 тысяч опытов, прежде чем на свет появилась знакомая нам всем конструкция.

Изобретение, сделанное Александром Лодыгиным

История ламп накаливания очень похожа на истории других сделанных в России изобретений. Александр Лодыгин, русский ученый, смог заставить угольный стержень светиться в стеклянном сосуде, откуда был откачан воздух. История создания лампы накаливания начинается в 1872 году, когда ему удалось это сделать. Александр получил патент на электрическую угольную лампу накаливания в 1874 году. Немного позже он предложил заменить вольфрамовым угольный стержень. Вольфрамовая деталь и сейчас используется в лампах накаливания.

Заслуга Томаса Эдисона

Однако именно американский изобретатель, смог создать долговечную, надежную и недорогую модель в 1878 году. Кроме того, ему удалось наладить ее производство. В его первых лампах в роли нити накаливания была обугленная стружка, сделанная из японского бамбука. Вольфрамовые нити, привычные нам, появились значительно позже. Они стали использоваться по инициативе Лодыгина, упоминавшегося выше русского инженера. Не будь его, кто знает, как сложилась бы история ламп накаливания дальнейших лет.

Американский менталитет Эдисона

Существенно отличается от русского. У гражданина США Томаса Эдисона в дело шло все. Интересно, что, размышляя о том, как сделать более прочной телеграфную ленту, этот ученый изобрел вощение бумаги. Затем эта бумага использовалась в виде обертки для конфет. Семь столетий западной истории предшествовали изобретению Эдисона, и не столько развитием технической мысли, сколько постепенно формировавшимся у людей активным отношением к жизни. Многие талантливые ученые упорно шли к этому изобретению. История происхождения лампы накаливания связана, в частности, с именем Фарадея. Он создал фундаментальные труды по физике, без опоры на которые вряд ли было бы осуществимо изобретение Эдисона.

Другие изобретения, сделанные Эдисоном

Томас Эдисон появился на свет в 1847 году в Порт-Херон, небольшом американском городке. В самореализации Томаса сыграло роль то, что молодой изобретатель обладал способностью мгновенно находить инвесторов для своих идей, даже самых дерзких. И они были готовы рискнуть немалыми суммами. Например, еще будучи подростком, Эдисон решил печатать газету в поезде во время движения и затем продавать ее пассажирам. А новости для газеты следовало собирать прямо на остановках. Сразу же нашлись люди, которые ссудили деньги на покупку небольшого печатного станка, а также те, которые пустили Эдисона в багажный вагон с этим станком.

Изобретения до Томаса Эдисона делались либо учеными и были побочным продуктом осуществленных ими открытий, либо практиками, которые совершенствовали то, с чем им приходилось работать. Именно Эдисон сделал изобретательство отдельной профессией. У него было множество идей, и практически каждая из них делалась ростком для последующих, которые требовали дальнейшей разработки. Томас в течение всей своей долгой жизни не заботился о своем личном комфорте. Известно, что, когда он посетил Европу, будучи уже в зените славы, то был разочарован ленью и щеголеватостью европейских изобретателей.

Сложно было найти область, в которой Томас не совершил бы прорыв. Подсчитано, что этот ученый ежегодно делал около 40 крупных открытий. В общей сложности Эдисон получил 1092 патента.

Дух американского капитализма толкал вверх Томаса Эдисона. Ему удалось разбогатеть еще в возрасте 22 лет, когда он придумал котировочный «тиккер» для бостонской биржи. Однако самым важным изобретением Эдисона было именно создание лампы накаливания. Томасу удалось с ее помощью электрифицировать всю Америку, а затем и весь мир.

Строительство электростанции и первые потребители электроэнергии

История создания лампы начинается со строительства небольшой электростанции. Ученый соорудил ее у себя в Менло-Парке. Она должна была обслуживать нужды его лаборатории. Однако получаемой энергии оказалось больше, чем было необходимо. Тогда Эдисон начал продавать излишек соседям-фермерам. Вряд ли эти люди понимали, что стали первыми платными потребителями электроэнергии в мире. Эдисон никогда не стремился стать предпринимателем, однако когда он нуждался для своей работы в чем-либо, он открывал небольшое производство в Менло-Парке, впоследствии разраставшееся до больших размеров и шедшее своим путем развития.

История изменения устройства лампы накаливания

Электрическая лампа накаливания представляет собой источник света, где преобразование в световую энергию электрической происходит из-за накаливания тугоплавкого проводника электрическим током. Световая энергия впервые была получена таким способом при пропускании тока сквозь угольный стержень. Этот стержень был помещен в сосуд, из которого предварительно был откачан воздух. Томас Эдисон в 1879 году создал более-менее долговечную конструкцию с использованием угольной нити. Однако имеется довольно длительная история возникновения лампы накаливания в современном виде. В качестве тела накала в 1898-1908 гг. пытались применять разные металлы (тантал, вольфрам, осмий). Вольфрамовую нить, зигзагообразно расположенную, начали использовать с 1909 года. Лампы накаливания начали наполнять в 1912-13 гг. (криптоном и аргоном), а также азотом. В это же время вольфрамовую нить стали делать в виде спирали.

История развития лампы накаливания далее отмечена ее усовершенствованием путем улучшения световой отдачи. Это осуществлялось с помощью повышения температуры тела накала. Срок службы лампы при этом сохранялся. Заполнение ее инертными высокомолекулярными газами с добавлением галогена привело к уменьшению загрязнения колбы частицами вольфрама, распыляющегося внутри нее. Кроме того, это уменьшило скорость его испарения. Применение тела накала в виде биспирали и триспирали привело к сокращению теплопотерь через газ.

Такова история изобретения лампы накаливания. Наверняка вам интересно будет узнать и о том, что представляют собой различные ее разновидности.

Современные разновидности ламп накаливания

Множество разновидностей электрических ламп состоит из определенных однотипных частей. Они различаются формой и размерами. На металлическом или стеклянном штенгеле внутри колбы закреплено тело накала (то есть сделанная из вольфрама спираль) с помощью держателей, выполненных из молибденовой проволоки. К концам вводов прикреплены концы спирали. Для того чтобы создать вакуумноплотное соединение с лопаткой, выполненной из стекла, средняя часть вводов выполняется из молибдена или платинита. Колба лампы во время вакуумной обработки наполняется инертным газом. Затем штенгель заваривается и образуется носик. Лампа для крепления в патроне и защиты носика снабжается цоколем. Он прикрепляется цоколевочной мастикой к колбе.

Внешний вид ламп

Сегодня существует множество накаливания, которые можно разделить по областям применения (для автомобильных фар, общего назначения и др.), по светотехническим свойствам их колбы или по конструктивной форме (декоративные, зеркальные, с рассеивающим покрытием и др.), а также по форме, которую имеет тело накала (с биспиралью, с плоской спиралью и др.). Что касается габаритов, выделяют крупногабаритные, нормальные, малогабаритные, миниатюрные и сверхминиатюрные. Например, к последним относятся лампы, имеющие длину менее 10 мм, диаметр которых не превышает 6 мм. Что касается крупногабаритных, к ним принадлежат такие, длина которых составляет более 175 мм, а диаметр — не менее 80 мм.

Мощность ламп и срок службы

Современные лампы накаливания могут работать при напряжении от долей единицы до нескольких сотен вольт. Их мощность может составлять десятки киловатт. Если увеличить напряжение на 1 %, световой поток повысится на 4 %. Однако при этом срок службы сократится на 15 %. Если включить лампу на короткий срок на напряжение, которое превышает на 15 % номинальное, она будет выведена из строя. Именно поэтому так часто перепады напряжения вызывают перегорание лампочек. От пяти часов до тысячи и более колеблется срок их службы. Например, на короткое время рассчитаны самолетные фарные лампы, а транспортные могут работать очень долго. В последнем случае их следует устанавливать в местах, которые обеспечивают легкость замены. Сегодня световая отдача ламп зависит от напряжения, конструкции, продолжительности горения и мощности. Она составляет около 10-35 лм/Вт.

Лампы накаливания сегодня

Лампы накаливания по своей световой отдаче, безусловно, проигрывают источникам света, работающим от газа (люминесцентная лампа). Тем не менее они проще в эксплуатации. Для ламп накаливания не требуется сложной арматуры или пусковых устройств. По мощности и напряжению для них практически не существует ограничений. В мире сегодня каждый год производится около 10 млрд ламп. А число их разновидностей превышает 2 тысячи.

Светодиодные лампы

История происхождения лампы уже написана, тогда как история развития этого изобретения еще не завершена. Появляются новые разновидности, которые становятся все более популярными. Речь идет в первую очередь о светодиодных лампах (одна из них представлена на фото выше). Они известны также как энергосберегающие. Эти лампы обладают светоотдачей, превышающей более чем в 10 раз светоотдачу ламп накаливания. Однако у них имеется недостаток — источник питания должен быть низковольтным.

Сложно представить себе, как раньше люди существовали без электрической лампы. Когда по техническим причинам отключается электричество, все вокруг замирают в ожидании. Появляется такое ощущение, что замедляется пульс планеты. Попробуем проследить эволюцию этого прибора, без которого сейчас просто не обойтись.

Немного истории

Кто изобрел первую лампочку накаливания? Ответить конкретно и без сомнений на этот вопрос очень трудно. Все это потому, что не один конкретный человек принимал участие в изобретении. В разное время и на разных этапах развития электрической лампы, многие люди вложили свой труд и знания, чтобы она получилась такой, какую мы ее видим и знаем сейчас.

На первый взгляд лампа может показаться простой, но на самом деле это довольно сложная технология. Еще в древнем Египте и у народа Средиземноморья для освещения жилищ использовались масла , которые заливались в специальные сосуды с фитилями из хлопчатобумажных ниток. На берегу Каспийского моря вместо масел применяли нефть. Уже в то время люди придумывали различные технологии, помогающие видеть в темное время суток.

Совершенно точно известно, что лампа накаливания была изобретена в XIX столетии. На протяжении всего этого времени многие люди пытались изобретать и изменять к лучшему «электрическую свечу».

В изобретении электрической лампочки принимало активное участие несколько человек, а именно:

• Яблочков Павел Николаевич;
• Жерар;
• Деларю;
• Генрих Гёбель;
• Лодыгин Александр Николаевич;
• Томас Эдисон;
• Вильям Девид Кулидж.

Этапы развития изобретения

Первую лампу накаливания, которая очень напоминала настоящую, изобрел Яблочков Павел Николаевич. Всю свою жизнь он посвятил электротехнике. Изобретать новшества в этой сфере и внедрять все это в жизнь, было основным его занятием. Первая электрическая свеча – это тоже его изобретение. Благодаря его свечам появилась возможность освещать ночные города . Первые электрические свечи появились на улицах Санкт-Петербурга. Стоила такая свеча недорого и хватало ее на полтора часа. После сгорания ее нужно было заменить новой. Ответственной работой занимались городские дворники. Позже, чтобы облегчить их труд были изобретены фонари с автоматической сменой свечи.

Бельгийцу Жерару в 1838 году удалось изобрести электрическую лампу, в которой источником света служил угольный стержень, к нему подводился электрический ток.

Через два года после этого, житель Англии с французскими корнями Деларю, придумал вместо угля использовать для накаливания платиновую нить. Эти два варианта считались огромным толчком в изобретении электрической лампы накаливания, но на практике именно в то время их применение сопровождалось многими неудобствами. Угольная лампа накаливания была неудобна и быстро сгорала , а электрическая лампа с использованием платиновой нитки отличалась своей дороговизной. Поэтому многие продолжали искать другие альтернативные варианты, изобретали и внедряли в жизнь все новые и новые источники света. Всем хотелось, чтобы лампа накаливания горела как можно дольше, но многих постигали неудачи в работе над изобретением.

В 1854 году немецкому ученому Генриху Гёбелю приходит идея, что лампа накаливания будет дольше гореть в вакуумном пространстве. Время горения электрической лампы удалось продлить на несколько часов. Еще несколько лет учеными было потрачено на то, чтобы обеспечить в лампе полный вакуум.

И только в 1874 году нашему соотечественнику Лодыгину Александру Николаевичу удалось придумать и создать идеальную электрическую лампу, которая горела постоянно. Его детище прошло все тесты. Именно тогда была изобретена настоящая современная лампа. Лодыгина, поэтому и считают первооткрывателем, поскольку его лампочка могла уже гореть почти на протяжении получаса . После выкачивания из нее воздуха она продолжала снова работать. В 1983 году впервые улицы Петербурга были освещены лампочками Лодыгина. Александр Николаевич происходил из знатного российского рода, несмотря на бедность своей семьи. Его предок был общим предком с Романовыми – Андрей Кобыла.

В Америке узнали об этих опытах и изобретениях Александра Николаевича, благодаря морскому офицеру Н. Хотинскому. Российская империя заказывала в Америке крейсеры. Во время одного из визитов морского офицера в Америку он посетил лабораторию Томаса Эдисона и передал ему из рук в руки изобретения Яблочкова и Лодыгина. Томас Эдисон стал пытаться усовершенствовать уже, казалось бы, совершенную лампу накаливания. В 1879 году ему удалось это сделать. Вместо угольного стержня Томас попытался применить буковую нить и достиг желаемого результата. Лампочка стала гореть намного дольше.

К этому результату Томас шел не один день. Более 6000 попыток с угольными нитками ему пришлось преодолеть. Он всегда добивался того, чего хотел и нашел искомое. Его электрические лампочки могли гореть по сто часов. В ноябре Томас запатентовал якобы свое изобретение, что возмутило Яблочкова, он выступил с обвинением в адрес американца.

Это изобретение было не единственной заслугой Томаса Эдисона. Он также создал бытовой поворотный выключатель, без которого уже трудно себе представить процесс работы электрической лампочки, цоколь и патрон. Его имя связано с изобретением телефонного передатчика, мимеографа и фонографа. Он первый открыл масштабное производство лампочек, что помогло многим людям ощутить всю прелесть электричества. На протяжении последующих десяти лет многие ученые пытались усовершенствовать электрическую лампочку , но ее изобретателем считался Томас Эдисон.

Александр Николаевич Лодыгин продолжал, независимо от своего коллеги и конкурента из Америки, создавать и модернизировать свое детище. Он искал универсальную и долгоиграющую нить накаливания. Ему удалось достичь неплохих успехов с использованием вольфрамовой и молибденовой нитями накаливания. Производить лампы из этих материалов было дорого по тем временам, поэтому изобретение оказалось неэффективным и затратным делом. В 1910 году американскому исследователю Вильяму Девиду Кулиджу удалось упростить создание вольфрамовой нити , это стало дешевле и дало возможность массово выпускать недорогие электрические лампочки накаливания.

Да будет свет!

В итоге получилась современная лампочка накаливания, которая состоит из нескольких важных элементов.

1. Колба.
2. Полости колбы (вакуумная или наполненная газом).
3. Тело накала.
4. Электроды (токовый ввод).
5. Крючки для поддержания тела накала.
6. Ножки лампы.
7. Внешнее звено токоотвода, предохранителя.
8. Корпус цоколя.
9. Изолятор цоколя (стекла).
10. Контакт донышка цоколя.

Заключение

Таким образом, к созданию «лампочки Ильича» сам Ленин не имел ни малейшего отношения. Над этим чудесным изобретением, которому наконец-то удалось рассеять тьму, почти одновременно трудилось несколько человек. Каждый из них внес свою немалую лепту в создание настоящей электрической лампочки. Если отвечать на вопрос, кто изобрел лампу, стоит обязательно вспомнить всех этих людей. Своим кропотливым трудом они помогли перенести изобретение из лабораторий в наши жилища и в корне изменить жизнь людей к лучшему. Все вместе и каждый в отдельности достоин нашего внимания, уважения и благодарности.

Трудно представить современному человеку, что всего сто с небольшим лет назад электрические лампочки в нашем быту делало свои первые шаги.

Список изобретателей большинства современных устройств, как правило, ограничивается одной-двумя персонами (часто бывает так, что два талантливых изобретателя приходят к воплощению одной и той же идеи с небольшим временным отрывом друг от друга). Но существуют и весьма интересные исключения из этого правила. Например, лампа накаливания. Поверить в то, что простую лампочку изобрел не один, не два и даже не три, а тринадцать ученых, довольно сложно. Но это на самом деле так. И причина тому проста: дело в том, что первую запатентованную лампу накаливания, и ту лампу, которой мы пользуемся в наши дни, разделяют ровно 100 лет постоянных усовершенствований, которые проводились самыми разными изобретателями из разных стран мира.

И каждый из них сделал свой вклад в историю изобретения простой бытовой лампочки. А значит однозначно ответить на вопрос: кто изобрел лампочку, увы, не получится.

Начало превращение электрической энергии в световую положили опыты ученого Василия Петрова, наблюдавшего явление вольтовой дуги в 1803году. В 1810 году то же открытие сделал английский физик Деви. Оба они получили вольтову дугу, пользуясь большой батареей элементов, между концами стерженьков из древесного угля.

И тот, и другой писали, что вольтова дуга может использоваться в целях освещения. Но прежде надо было найти более подходящий материал для электродов, поскольку стержни из древесного угля сгорали за несколько минут и были малопригодны для практического использования.

В XIX веке получили распространение два типа электрических ламп: лампы накаливания и дуговые. Дуговые лампочки появились немного раньше. Свечение их основано на таком интересном явлении, как вольтова дуга. Если взять две проволоки, подключить их к достаточно сильному источнику тока, соединить, а затем раздвинуть на расстояние нескольких миллиметров, то между концами проводников образуется нечто вроде пламени с ярким светом. Явление будет красивее и ярче, если вместо металлических проводов взять два заостренных угольных стержня.

Англичанин Деларю, создал в 1809 году первую лампочку накаливания с платиновой нитью. Первую дуговую лампу с ручным регулированием длины дуги сконструировал в 1844 году французский физик Фуко. Древесный уголь он заменил палочками из твердого кокса. В 1848 году он впервые применил дуговую лампу для освещения одной из парижских площадей.

В 1875 году Павел Николаевич Яблочков предложил надежное и простое решение для дуговых ламп. Он расположил угольные электроды параллельно, разделив их изолирующим слоем. Изобретение имело колоссальный успех. В 1877 году с их помощью было впервые устроено уличное электричество на Avenue de L`Opera в Париже. Всемирная выставка, открывшаяся в следующем году, дала возможность многим электротехникам познакомиться с этим замечательным изобретением. Под названием «русский свет» свечи Яблочкова использовались позже для уличного освещения во многих городах мира.

В 1874 году инженер Александр Лодыгин запатентовал «нитевую лампу». В качестве нити накала использовался угольный стержень, помещенный опять таки в сосуд с вакуумом. В 1890 году Лодыгин придумал заменить угольную нить проволокой из тугоплавкого вольфрама, имевшей температуру накала 3385 градусов. В 1906 г. Лодыгин продаёт патент на вольфрамовую нить компании General Electric. Из-за высокой стоимости вольфрама изобретение находит ограниченное применение.

Первые случаи применения электричества в Украине для нужд освещения известны с 70-х годов позапрошлого века.

В 1878 г. инженер А.П. Бородин оборудовал токарный цех киевских железнодорожных мастерских четырьмя электрическими дуговыми фонарями. Каждый фонарь имел свою электромагнитную машину Грамма. Фонари были расположены в два ряда в шахматном порядке. Угли рассчитаны на 3 часа работы.

В 1886 г. было установлено электрическое освещение в парке «Шато-де-Флер» в Киеве. В 1996 году в этом же городе начала действовать первая электрическая станция общего пользования.

Настоящий переворот в создании лампочки совершили опыты американского изобретателя Эдисона. Прежде чем приступить к опытам он изучил весь опыт газгольдерных компаний в освещении городов и помещений. Он разработал на бумаге подробные схемы електростанции и коммуникационных линий к домам и фабрикам. Подсчитал себестоимиость всех материалов и вычислил, что цена лампочки для потребителя не должна превышать 40 центов.

С 1878 года он проводит более 12 тыс. опытов в своей лаборатории. Подсчитано, что его помощники опробовали не менее 6000 различных веществ и соединений, при этом на опыты было израсходовано свыше 100 тысяч долларов.

Сначала Эдисон заменил ломкий уголек более прочным, приготовленным из угля, потом стал делать опыты с различными металлами и, наконец, остановился на нити из обугленных бамбуковых волокон. В 1879 году в присутствии трех тысяч человек Эдисон публично демонстрировал свои электрические лампочки, осветив ими свой дом, лабораторию и несколько прилегающих улиц.

Это была первая лампочка с продолжительным сроком службы, пригодная для массового производства.

Заслуга Эдисона не в том, что «изобрел» лампочку, а в том что он дал начало промышленному производству ламп и ее составлющих: кабелей, двухфазных генераторов (изобретены Эдисоном), электросчетчиков. Патрон и цоколь, а также многие другие элементы электрического освещения, сохранившиеся без изменений до наших дней — выключатели, предохранители, электрические счетчики и многое другое — были также изобретены Эдисоном.
В бизнесе, после окончания работы над изобретениями, он оставался из принципа: обещал довести продажную цену до 40 центов. Продал свою компанию «Эдисон Дженерал Электрик компани» когда цена лампы достигла 22 цента.

Плата за электроэнергию взимались за 1 ч горения лампы фонаря. Цена не препятствовала увеличению числа потребителей. Домовладельцы городов охотно проводили электрическое освещение.

Средняя долговечность лампочки Эдисона составляла 800-1000 часов непрерывного горения. Почти тридцать лет лампочки изготавливались способом который разработан Эдисоном, но будущее было за лампочками с металлической нитью.

Начало ХХ-го века – это первые попытки поставить производство лампочек с вольфрамовыми нитями накаливания «на поток», наладить их массовое производство. Увы, это стало возможным лишь в 1906-м году благодаря усилиям Александра Лодыгина и Вильяма Кулиджа, усердно трудившихся над доступными методами получения вольфрамовой нити. В 1910 г. Вильям Кулидж изобретает улучшенный метод производства вольфрамовой нити. Впоследствии вольфрамовая нить вытесняет все другие виды нитей.

Последним этапом усовершенствования лампочки стало использование благородных инертных газов (в частности аргоном) для заполнения полости лампы. Благодаря этому нововведению, предложенному Ирвингом Ленгмюром, современные лампочки не только ярки, но и долговечны.

Сейчас современная наука делает такое простое и такое незаменимое изобретение как лампочка еще проще и эффек тивнее, но имена тех, кто трудился над ее созданием в прошлом, уже записаны золотыми буквами в историю мировой науки.

Много разговоров и необоснованных споров стоит вокруг этого вопроса. Кто изобрел лампу накаливания? Одни утверждают, что это Лодыгин, другие, что Эдисон. Но все куда сложнее, давайте разберемся с хронологией исторических событий.

Существует множество методов трансформации электрической энергии в световую. К ним относятся лампы дугового принципа действия, газоразрядного и те, где источником свечения является нагревательная нить. Фактически лампочку накаливания тоже можно считать искусственным источником освещения, поскольку для ее работы применяется эффект нагреваемого проводника, через который проходит ток. В качестве накаливаемого элемента чаще всего выступает металлическая спираль или угольная нить. Помимо проводника в конструкцию лампочки входит колба, токоввод, предохранитель и цоколь. Однако всё это мы знаем уже сейчас. А ведь не так давно было время, когда несколько учёных вели одновременные разработки в области искусственных источников света и боролись за звание изобретателя лампочки.

Хронология изобретения

Читая всю статью снизу, очень удобно посматривать на эту таблицу:

1802 г.	Электрическая дуга Василия Петрова.
1808 г.	Гемфри Дэви описал дуговой электрический разряд между двумя угольными стержнями, создав первую лампу.
1838 г.	Бельгийский изобретатель Жобар, создал первую лампу накаливания с угольным сердечником.
1840 г.	Уоррен де ла Рю создал первую лампочку с платиновой спиралью.
1841 г.	Англичанин Фредерик де Молейн запатентовал лампу с платиновой нитью и углеродным наполнением.
1845 г.	Кинг заменил платиновый элемент на угольный.
1845 г.	Немец Генрих Гёбель создал прототип современной лампочки.
1860 г.	Англичанин Джозеф Суон (Свон) получил патент на лампу с углеродной бумагой.
1874 г.	Александр Николаевич Лодыгин запатентовал лампу с угольным стержнем.
1875 г.	Василий Дидрихсон усовершенствовал лампу Лодыгина.
1876 г.	Павел Николаевич Яблочков создал каолиновую лампу.
1878 г.	Английский изобретатель Джозеф Уилсон Суон запатентовал лампу с угольным волокном.
1879 г.	Американец Томас Эдисон запатентовал свою лампу с платиновой нитью.
1890 г.	Лодыгин создает лампы с нитями накаливания из вольфрама и молибдена.
1904 г.	Шандор Юст и Франьо Ханаман запатентовали лампу с вольфрамовой нитью.
1906 г.	Лодыгин запустил производство ламп в США.
1910 г.	Вильям Дэвид Кулидж усовершенствовал метод производства вольфрамовых нитей.

Если вы хотите действительно разобраться, то настоятельно рекомендуем прочитать статью целиком.

Первые преобразования энергии в свет

В XVIII веке произошло знаменательное открытие, положившее начало огромной череде изобретений. Был обнаружен электрический ток. На рубеже следующего столетия итальянским учёным Луиджи Гальвани был изобретен способ получения электрического тока из химических веществ – вольтов столб или гальванический элемент. Уже в 1802 году физик Василий Петров открыл электрическую дугу и предложил применять ее в качестве осветительного устройства. Через 4 года королевское общество увидело электрическую лампу Гемфри Дэви, она освещала помещение за счёт искорок между стержнями из угля. Первые дуговые лампы отличались чересчур высокой яркостью и ценой, что делало их непригодными для ежедневного использования.

Лампа накаливания: прототипы

Первые разработки осветительных ламп с накаливаемыми элементами начались в середине 19-ого века. Так, в 1838 году бельгийский изобретатель Жобар представил проект лампы накаливания с угольным сердечником. Хотя время работы этого устройства не превышало получаса, оно являло собой свидетельство технологического прогресса в данной области. В 1840 -м году, Уоррен де ла Рю, английский астроном, произвёл лампочку с платиновой спиралью, первую в истории электротехники лампу с накаливаемым элементом в виде спирали. Изобретатель пропустил электрический ток через вакуумную трубку с помещенным в нее мотком платиновой проволоки. В результате нагревания платина излучала яркое свечение, а практически полное отсутствие воздуха позволяло использовать устройство в любых температурных условиях. Из-за дороговизны платины в коммерческих целях применять такую лампу было нелогично, даже с учётом её эффективности. Однако в дальнейшем именно образец этой лампочки стали считать предком других ламп накаливания. Уоррен де ла Рю спустя несколько десятилетий (в 1860 -х) принялся активно изучать феномен газоразрядного свечения под воздействием тока.

В 1841 году англичанин Фредерик де Молейн запатентовал лампы, представлявшие собой колбы с платиновой нитью, наполненные углеродом. Однако, проведенные им в 1844 г. испытания в отношении проводников, не увенчались успехом. Это было связано с быстрым плавлением платиновой нити. В 1845 году уже другой учёный, Кинг, заменил платиновые элементы накаливания на угольные палочки и получил на свое изобретение патент. В эти же годы за океаном, в США, Джон Старр запатентовал лампочку с вакуумной сферой и углеродной горелкой.

В 1854 -м году немецкий часовщик Генрих Гёбель придумал устройство, считающееся прототипом современных лампочек. Он продемонстрировал её на электротехнической выставке в США. Она представляла собой вакуумную лампу накаливания, которая действительно годилась для применения в самых различных условиях. В качестве источника света Генрих предложил использовать бамбуковую нить, которая была обуглена. Взамен колбы учёный брал простые бутылочки от туалетной воды. Вакуум в них создавался за счёт добавления и выливания ртути из колбы. Недостатком изобретения являлась излишняя хрупкость и время работы всего на несколько часов. В годы активной исследовательской жизни Гёбель не смог встретить должного признания в обществе, но в 75 лет он был назван изобретателем первой практичной лампы накаливания на основе угольной нити. Кстати, именно Гёбель впервые воспользовался осветительными проборами в рекламных целях: он ездил по Нью-Йорку на телеге, украшенной лампочками. На издали привлекающей внимание коляске была установлена подзорная труба, через которую ученый позволял за некоторую плату взглянуть на звёздное небо.

Первые результаты

Наиболее эффективные результаты в области получения вакуумной лампочки были достигнуты известным химиком и физиком из Англии – Джозефом Суоном (Своном). В 1860 годе он получил патент на своё изобретение, хотя лампа работала не слишком долго. Это было связано с использованием углеродной бумаги — она быстро превращалась в крошки после горения.

В середине 70-х гг. 19-го века параллельно со Своном несколько изобретений запатентовал и российский учёный. Выдающийся учёный и инженер Александр Лодыгин изобрёл в 1874 году нитевую лампу, в которой для нагревания использовался угольный стержень. К опытам по изучению осветительных приборов он приступил в 1872 году, находясь в Петербурге. В результате, благодаря банкиру Козлову, было основано общество по эксплуатации лампочек с углём. За своё изобретение учёный получил премию в Академии наук. Эти лампы сразу же стали использоваться для уличного освещения и здания Адмиралтейства.

Алекса́ндр Никола́евич Лоды́гин

Лодыгин также был первым, кто придумал применять закрученные в спираль вольфрамовые или молибденовые нити. К 1890 -м гг. у Лодыгина на руках было несколько разновидностей ламп с накаливаемыми нитями из разных металлов. Он предложил откачивать воздух из лампочки, чтобы процесс окисления шёл медленнее, а значит, срок службы лампы был больше. Первая коммерческая лампа со спиралевидной нитью из вольфрама в Америке производилась в дальнейшем как раз по патенту Лодыгина. Он изобрёл даже лампочки с газом, заполненные угольной нитью и азотом.

Идея Лодыгина в 1875 году была усовершенствована другим русским механиком-изобретателем Василием Дидрихсоном. Он изготавливал угольки, обугливая древесные цилиндрики в графитовых тиглях. Именно он первым сумел осуществить откачку воздуха и установил в лампочку более одной нити, чтобы при перегорании происходила замена. Выпущена такая лампа была под руководством Кона, а освещать ею стали большой магазин белья и подводные кессоны во время строительства моста в Петербурге. В 1876 году лампу усовершенствовал Николай Павлович Булыгин. Учёный накаливал только один конец уголька, который постоянно выдвигался в процессе обгорания. Тем не менее, устройство было сложным и дорогим.

В 1875-76 гг. электротехник Павел Яблочков, создавая электрическую свечу, обнаружил, что каолин (разновидность белой глины) под воздействием высокой температуры хорошо проводит электричество. Он изобрёл каолиновую лампочку с нитью накаливания из соответствующего материала. Отличительной особенностью этой лампы является тот факт, что для её работы не требовалось помещать каолиновую нить в вакуумную колбу – она сохраняла работоспособность при контакте с воздухом. Созданию лампочки предшествовала долгая работа учёного над дуговыми лампочками в Париже. Однажды Яблочков посещал местное кафе и, наблюдая за расставлением столовых приборов официантом, пришёл к новой идее. Угольные электроды он решил располагать параллельно друг другу, а не горизонтально. Существовала, правда, опасность, что выгорать будет не только дуга, но и токопроводящие зажимы. Дилемму решили за счёт добавления изолятора, постепенно выгоравшего вслед за электродами. Этим изолятором и стала белая глина. Чтобы лампочка загоралась, между электродами разместили перемычку из угля, а неравномерное сгорание самих электродов было сведено к минимуму за счёт использования генератора переменного тока.

Своё изобретение Яблочков продемонстрировал на технологической выставке в Лондоне в 1876 году. Уже через год один из французов, Денейруз, учредил акционерное общество по исследованию осветительных технологий Яблочкова. Сам учёный слабо верил в будущее лампы накаливания, однако электрические свечи Яблочкова имели огромную популярность. Успех был обеспечен не только низкой ценой, но и продолжительностью горения в 1,5 часа. Благодаря этому изобретению появились фонари с заменой свеч, и улицы стали освещать гораздо лучше. Правда, минусом таких свечей было наличие только переменного потока света. Чуть позже физик из Германии, Вальтер Нернст, разработал лампочку такого же принципа, но нить накаливания сделал из магнезии. Лампа зажигалась только после нагревания нити, для чего использовали сначала спички, а потом электрические нагреватели.

Борьба за патенты

К концу 1870-х гг. свою исследовательскую деятельность начал выдающийся инженер и изобретатель Томас Эдисон, живший в США. В процессе создания лампы он перепробовал разные металлы для нитей накаливания. Изначально учёный полагал, что решение проблемы электрических лампочек можно за счёт автоматического их отключения при высоких температурах. Но эта идея не сработала, так как постоянное выключение холодной лампы приводило лишь к получению непостоянного мерцающего излучения. Существует версия, что в конце 70-х гг. лейтенант русского флота Хотинский привёз несколько лампочек накаливания Лодыгина и показал их Эдисону, что и повлияло на его дальнейшие разработки.

Не останавливаясь на своих достижениях в Англии, Джозеф Суон (Joseph Swan), уже известный на тот момент в научных кругах, в 1878 году запатентовал лампу с угольным волокном. Оно помещалось в разреженную атмосферу с кислородом, поэтому свет выходил очень ярким. Уже через год в Англии появилось электрическое освещение в большинстве домов.

То́мас А́льва Эдисон

Тем временем, Томас Эдисон взял на работу в свою лабораторию Френсиса Аптона. Вместе с ним материалы стали тестировать точнее, и внимание было приковано к недочётам предыдущих патентов. В 1879 г. Эдисоном была запатентована лампочка с платиновой основой, а уже через год учёный создал лампу с угольным волокном и бесперебойным действием на 40 часов. За время работы американец провёл 1,5 тысячи испытаний и смог создать также поворотный выключатель бытового типа. Никаких новых изменений в электрическую лампочку Лодыгина Томас Эдисон в принципе не внёс. Просто из его стеклянной сферы с угольной нитью выкачивалась большая доля воздуха. Важнее то, что американский учёный разработал надсистему для лампочки, изобрел винтовой цоколь, патрон и предохранители, а в последствии организовал массовое производство.

Новые источники света смогли вытеснить газовые, а само изобретение некоторое время называлось лампой «Эдисона-Суона». В 1880 году Томас установил самое верное значение вакуума, которое создавало самое устойчивое безвоздушное пространство. Из лампочки воздух откачивали с помощью ртутного насоса.

К концу 1880 года бамбуковые волокна в лампочках могли гореть около 600 часов. Этот материал из Японии был признан лучшим угольным компонентом органического типа. Поскольку бамбуковые нити стоили довольно дорого, изготавливать их Эдисон предложил из хлопковых волокон, обработанных специальных способов. Первые компании для возведения крупных электрических систем были созданы в Нью-Йорке в 1882 году. В этот период Эдисон даже подавал в суд на Суона по поводу нарушения авторских прав. Но в итоге учёные создали совместную фирму «Edison-Swan United», которая довольно быстро выросла в мирового лидера по производству электрических лампочек.

За свою жизнь Томас Эдисон смог получить 1093 патента. Среди его известных изобретений: фонограф, кинетоскоп, телефонный передатчик. Однажды его спросили, не обидно ли было ошибаться 2 тысячи раз перед созданием лампочки. Учёный ответил: «Я не ошибался, а обнаружил 1 999 способов, как не нужно делать лампочку».

Металлические нити накаливания

На исходе 1890-х гг. стали появляться новые лампочки. Так, нити накаливания Вальтер Нернст предложил делать из особого сплава, в состав которого входили окиси магния, иттрия, тория и циркония. В лампе Ауэра (Карл Ауэр фон Вельсбах, Австрийская республика) излучателем света выступала осмиевая нить, а в лампочке Больтона и Фейерлейна – танталовая. Александр Лодыгин в 1890 году запатентовал лампу накаливания, где применялась быстронакаливаемая нить из вольфрама (было использовано несколько тугоплавким металлов, но именно вольфрам по результатам исследований имел лучшие показатели). Примечательно, что спустя 16 лет он продал все права на своё революционное изобретение промышленному гиганту «General Electric», компании, основанной великим Томасом Эдисоном.

Однако в истории электротехники известно два патента на вольфрамовую лампу – в 1904 году дуэт ученых Шандора Юста и Франьо Ханамана зарегистрировали изобретение, аналогичное лодыгинскому. Спустя год в Австро –Венгрии приступили к массовому выпуску этих ламп. Позднее в «General Electric» стали производить лампочки-колбы с инертными газами. Учёному из этой организации, Ирвингу Ленгмюру, в 1909 году удалось модернизировать изобретение Лодыгина, добавив в неё аргон с целью продлить срок действия и увеличить светоотдачу.

В 1910 году Вильям Кулидж усовершенствовал процессы промышленного изготовления вольфрамовых нитей, после чего начался выпуск ламп не только с элементом накаливания в виде спирали, но и в виде зигзага, двойной и тройной спирали.

Дальнейшие изобретения

• С момента создания первых осветительных электроприборов постоянно проводились изучения свойств газоразрядных ламп, однако вплоть до начала 20-го столетия ученые проявляли к ним слабый интерес. Примером может послужить тот факт, что первейшие примитивные прототипы ртутных ламп были сконструированы в Великобритании еще в 1860-х годах, однако лишь в 1901 году Петер Хьюит изобрёл ртутную лампу низкого давления. Через пять лет в производство вышли аналоги высокого давления. А в 1911 году Жорж Клауди, инженер-химик из Франции, показал миру неоновую лампочку, которая тут же стала центром внимания всех рекламщиков.
• В 1920-40-е гг. были изобретены натриевые лампы, люминесцентные и ксеноновые. Часть из них стали массово производить даже для использования в быту. На сегодняшний день в известно порядка 2 тысяч разновидностей источников света.
• В СССР разговорным названием лампы накаливания стало словосочетание «лампочка Ильича». Именно эта идиома стала родной для крестьян и колхозников во времена всеобщей электрификации. В 1920 г. Владимир Ленин посетил одну из деревень для запуска электростанции, тогда-то и появилось крылатое выражение. Впрочем, изначально данное выражение применялось для обозначения плана по электрификации сельского хозяйства, поселков и деревень. Лампочка Ильича представляла собой патрон, свободно подвешиваемый за провод к потолку и свисающий вниз без плафона. В конструкцию патрона также входил выключатель, а проводка прокладывалась открытым способом по стенам.
• Светодиодные лампы были разработаны в 60-х гг. для промышленных целей. Они имели небольшую мощность и не могли освещать территорию как следует. Однако сегодня именно это направление считается самым перспективным.
• В 1983 г. появились компактные люминесцентные лампочки. Их изобретение было особенно важно в условиях необходимости экономии электроэнергии. К тому же, они не требуют дополнительной пусковой аппаратуры и подходят к стандартным патронам для ламп накаливания.
• Не так давно сразу две фирмы из Америки создали для потребителей флуоресцентные лампы с возможностью очищения воздуха и удаления неприятных запахов. Поверхность их покрыта двуокисью титана, которая, облучаясь, запускает фотокаталитическую реакцию.

Видео как делают лампы накаливания на старых заводах.

Мы все привыкли и не замечаем такую обыденную и повседневную вещь, как электрическая лампочка. Максимум, что на эту тему думает обыватель: «не заменить ли мне лампу накаливания на более интересный дизайн или перейти на энергосберегающую технологию?». Между тем, для своего века это была по-настоящему революционная вещь! Идут споры, кому первому принадлежит вклад в изобретение первой лампочки. Наши соотечественники уверены, что это русский инженер Александр Николаевич Лодыгин , но над этой проблемой работали учёные разных стран: Суон из Англии, Гебель из Германии, Деларю из Франции, все они немало работали в этой области научных открытий. Кто же изобрёл первым лампочку?

Древние прототипы

Как древние люди расписывали пещеры наскальной росписью, когда отсутствовало естественное освещение? Факелы и костры? Но от них идёт дым и копоть, да и особо много так не нарисуешь, в трёх метрах от костра уже темновато… Историки размышляют на эту тему и не могут прийти к единому мнению. Единственное упоминание об освещении – на египетских пирамидах изображены люди, в руках которых лампы очень похожие на электрические .

Первые опыты с дуговой лампой

История изобретения электролампы

Каждый ученик на уроке физики проходил тему истории изобретения электричества. Принято считать что изобретение конструкции действующей электрической лампы принадлежит Томасу Эдисону, который опубликовал своё открытие в 1879 году. Однако за этим изобретением стоит гораздо больше упорного труда , чем нам кажется.

Появлению современных электрических ламп предшествовало большое количество подготовительных исследований в разных странах мира изобретателями-учёными. Совершенствовались достижения предыдущий поколений, проводились эксперименты с разными типами среды, в которую помещалась нить накаливания, изменялась и совершенствовалась лампочка. История изобретения насчитывает множество этапов.

Задача перед учёными стояла простая и сложная одновременно — получить такую конструкцию, которая бы могла использоваться в повседневной жизни. Одним из перспективных направлений оказалось исследование эффекта накаливания различных материалов .

Если пропускать электрический ток через некоторые металлы, они будут накаливаться и давать источник света. Вопрос был только в одном – как не допустить перегревания, плавки материала или его горения. Множество опытов проводилось в этом направлении. Учёные понимали, что достижение баланса между элементом накаливания и средой, в которой он нагревается, будет означать гигантский прорыв.

Что же такое горение? Прежде всего, это прямой контакт с кислородом. Поскольку он содержится в окружающей среде, единственный способ избежать возгорания элемента накаливания — ограничить контакт нагревательного элемента с воздухом. Следовательно, нужна ёмкость, лампа .

Вклад русских исследователей

Эра Эдисона

Надо сказать, что помимо гениального склада ума, у Томаса Эдисона имелся очевидный талант коммерсанта . Он первым сообразил, какие грандиозные финансовые выгоды сулит массовый выпуск ламп накаливания. Над усовершенствованием конструкции лампы Эдисон начал работу в 1878 году и сразу заявил, что он решил проблему электролампы. На тот момент Эдисон являлся изобретателем телефонного аппарата и фонографа, поэтому ему сразу же поверили. Высказывание Эдисона отразилось на бирже. Акции газовых компаний стремительно поползли вниз в цене.

Однако Эдисон слегка погорячился . Решить проблему моментально не удалось. У изобретателя была идея по созданию выключателя для нормальной работы лампы, таким образом, чтобы не было излишнего перегрева элемента накала. Но они срабатывали не в нужный момент, что было неприятно глазу и приводило к мерцанию. Конструкция была неприменима в массовом выпуске. Лаборатория во главе с Эдисоном проводила множественные опыты с экспериментами из разных материалов нити накаливания и разных сред, куда её помещали.

Прорыв помог осуществить молодой сотрудник-физик из Принстонского института по фамилии Аптон . Физики стали изучать уже полученные патенты и открытия в этой области. И натолкнулись на идею о свойствах сопротивляемости металлов применительно к технологии накаливания. Выяснилось, что металлы с наиболее высоким коэффициентом сопротивления легче нагреваются и не горят. К началу 1880 года стали появляться первые результаты. Лучше всего работала конструкция из сочетания вакуумной лампы и угольных стержней из бамбука в виде нити. Так появилась первая эффективно работающая электрическая лампа.

Кроме проблемы улучшения лампы накаливания, Эдисон занимался также и проблемой питания лампы. Его лаборатории принадлежат изобретения цоколя, выключателя для лампы. Через 2 года коммерческий талант Эдисона раскрылся во всю ширину. Была основана компания Edison Electrical Light Company с сетью станций и филиалами магазинов по всему Нью-Йорку, лампы интенсивно рекламировались и продавались. Таковы были первые аналоги современных лампочек.

У Эдисона в Англии был серьёзный соперник, который тоже работал над проблемой усовершенствования электрической лампы. Англичанин Свон понял, что с помощью насоса можно делать вакуум лучшего качества. Но его угольный стержень был слишком толстым и оставлял копоть, поэтому на практике такую лампу было сложно использовать.

Проанализировав успехи Эдисона, Свон стал использовать его открытия в своих лампах. Он открыл собственную компанию по производству ламп. Эдисон не оставил такую наглость без внимания и подал иск о нарушении авторского законодательства. Некоторое время продолжались споры, но оба исследователя решили примириться и объединить усилия в одной компании. Так, появилась Edison Swan United, крупный производитель электроламп во всем мире.

Какого изобретателя считать первым?

И русский, и американский изобретатели работали над своими проектами практически одновременно .

Александр Николаевич Лодыгин получил патент на изобретение лампы в 1874 году, Томас Эдисон начал исследования пятью годами позже.

Конечно, при всем уважении к коммерческому таланту Т. Эдисона, деле продвижения и массового использования такого нужного и полезного изобретения, главное место за изобретение электрической лампы по праву отдано русскому изобретателю А. Н. Лодыгину .

Современные лампы накаливания являются модификациями изобретения Лодыгина, поскольку они имеют более эффективный поток света, а также отличную цветопередачу, более высокий КПД. Сегодня мы вправе гордиться своим соотечественником за его вклад в гениальное и полезное изобретение.

Когда Томас Эдисон изобрел электрическую лампу

Всем нам знакома электрическая лампочка. Она придает комнате красивый янтарный свет. Помещение сразу становится теплей и уютней.

Лампа накаливания состоит из металлической нити, которая при нагревании ярко светится (сейчас чаще всего используют вольфрам), колбы, заполненной инертным газом или с безвоздушным пространством и элементами, проводящими ток к нити накала.

Огромный вклад в развитие электроосвещения внес Томас Эдисон. Изобретатель провел большую исследовательскую работу, в ней он пробовал в качестве нити накаливания разные проводники. Также он изобрел цоколь с резьбой.

Первая лампочка Эдисона выглядела почти так же, как современные лампы накаливания. Нить накаливания в ней могла иметь разные формы, цоколь был диаметром 27 мм. Колбы в электролампах этого изобретателя также выглядели по-разному, но в одной из первых созданных изобретателем ламп она была шарообразная.

Кто изобрел лампочку — Эдисон, Лодыгин или Яблочков?

Один из самых распространенных мифов о лампе накаливания – что ее изобрел Эдисон. Это не так. Первым ученным, который создал электролампу, работающую не только в лаборатории, был Лодыгин Александр Николаевич. В 1872 году после серии опытов он первым использовал угольную нитку накала в вакууме. Его лампы были впервые использованы для освещения улиц. Позже (в 1890 году) он заменил уголь в нити на вольфрам.

Также большой вклад в историю развития электроосвещения сделал Павел Николаевич Яблочков. Он в 1874 создал лампу (впоследствии ее назвали «свечой Яблочкова»), у которой отсутствовал механизм, не дающий соприкоснуться электродам.

Томас Эдисон был, бесспорно, великим ученым. Благодаря ему электрические лампы получили очень широкое распространение, но он не изобрел, а только усовершенствовал их. В результате его исследований и доработок срок службы увеличился в несколько раз, цена снизилась во много раз, из-за чего лампы стали доступны практически всем.

Эдисон или Суон?

Впервые лампочка была продемонстрирована Эдисоном 31 декабря 1879 года. Для этого он подготовил грандиозное шоу. В Менло Парк, небольшой город в Калифорнии, прибыло несколько специально заказанных поездов. На них приехали журналисты, чиновники и все те, кто интересовался наукой и новыми изобретениями. Их взгляду предстала по-настоящему волшебная картина – улицы городка были освещены электричеством, в окнах домов и мастерских виднелся свет, который производило новое чудо техники. Это был первый научно-исследовательский центр, подготовленный для разработки новейших технологий.

Позже ученым проводилось еще несколько демонстраций, одна из самых крупных — на научной выставке в Париже в 1881 году. Именно после этой выставки спрос на лампу накаливания существенно возрос.

Но далеко не все были рады появлению освещения на улицах городов. В немецкой газете «Кельнише Цайтунг» была выпущена статья, которая приводила доводы против уличного освещения. По мнению газетчиков, оно пугало лошадей, помогало преступникам и способствовало «упадку нравов».

Эдисон запатентовал лампу накаливания с платиновой ниткой осенью 1879 года. А в 1880 году он создал цоколь, выключатель и усовершенствовал лампу с угольной нитью плавления.

Эдисон так же не являлся ее изобретателем. Первым ее изобрел Джозеф Суон в 1850 году, а запатентовал и продемонстрировал свое изобретение в 1860. Однако в колбе его лампочки должен был быть вакуум, и из-за сложностей его получения разработки Суона приостановились. Чуть позже он снова вернулся к своим разработкам, в 1878 году получил новый патент и провел демонстрацию своего изобретения в феврале 1879 года.

Но Томас Эдисон первый запустил лампы накаливания в массовое производство – это помогло их широкому распространению. Так же он добился увеличения срока службы в несколько раз.

История лампы Эдисона

Томас Эдисон с юного возраста занимался продажей газет. В 15 лет он придумал способ рекламы газет, объявляя их анонсы по телеграфу. На полученную прибыль он открыл собственную типографию. Позже он переехал в маленький городок Менло Парк и продолжил там заниматься изобретением различных устройств. Изобретатель усовершенствовал телеграфную машину и угольный микрофон, изобрел телефонный микрофон и фонограф.

Работа по улучшению осветительных приборов Эдисоном началась с того момента, когда ему в 1878 году Уильям Валас подарил динамо-машину (генератор постоянного тока) и комплект дуговых ламп. В апреле 1879 года изобретатель понял, что без вакуума или инертного газа работа лампы невозможна. А в октябре того же года он завершил работу над лампой с угольной нитью. Одной из главных идей Эдисона было снижение цен на электричество и лампы накаливания. Он хотел, чтобы лампочки стали настолько дешевыми, что свечи жгли бы только богачи. И ему это удалось. В первый год производства компания продавала лампочки дешевле их себе стоимости – они стоили 1 доллар 10 центов за штуку, предприятие продавало их по 40 центов, но в тот год компания выпустила всего 20 или 30 тысяч экземпляров. В следующий год стоимость упала до 70 центов, но предприятие все равно продавало по цене 40 центов за штуку. В тот год было выпущено намного больше лампочек, чем в первый, и компания потеряла большую сумму. Но в 4-й год продажи электроламп компанией Эдисона себестоимость снизилась до 37 центов, и он вернул все потраченные средства. В следующие года из-за автоматизации заводов себестоимость лампочек упала до 22 центов, но их продолжали продавать по 40 центов.

В 1892 году компания Эдисона объединилась с более крупной компанией занимающейся электрическими приборами – General Electric. Этой же компании позже продал патент на электролампу с вольфрамовой нитью Лодыгин.

Ртутные, светодиодные и обычные: какие лампочки самые опасные

Разбираемся, какие лампочки бывают и что с ними делать после того, как они отслужили свой срок

Какие бывают лампочки?

Современные источники света можно разделить на опасные и безопасные для утилизации. К безопасным относят лампы накаливания, галогенные и светодиодные. Век популярности ламп накаливания подходит к концу из-за их неэкономичности и малого срока службы, однако Россия медленнее переходит на энергосберегающие лампочки, используя «по старинке» лампочку Ильича.

Недоверие у Россиян  вызывает наличие ртути в теле энергосберегающих ламп и специфика их света. Светодиодные лампы на сегодняшний день наиболее экологичны, однако не привлекают покупателя высокой ценой (всего 4-6% рынка осветителей России).

Выкидывать такие лампочки можно вместе с обычным мусором, так как произведены они из безопасных материалов, а концентрации галогенов ничтожно малы. Стоит отметить, что лампочки не подходят для утилизации в контейнеры для стекла, потому что они имеют отличную от бутылочного стекла структуру.

Опасные лампы. Это энергосберегающие (люминесцентные) лампочки. Они потребляют гораздо меньше электроэнергии, чем лампы накаливания (примерно в 5 раз меньше, при сроке службы в 10 раз больше). Однако такие лампы, отработав свой срок, представляют мощную угрозу для окружающей среды из-за содержания ртути в одной из составляющих конструкции – люминофоре  (от 5 мг до 1 грамма). Что с ними делать? Такие лампы необходимо сдать в специализированные пункты приёма.

Как правильно утилизировать опасную лампу и что с ней будет дальше?

Сдать энергосберегающие и просто ртутные лампы можно в любом ДЕЗе вашего района, они обязаны их принимать согласно постановлению Правительства Москвы. 

Обращаем внимание, что не все организации делают это на бесплатной основе. Также бесплатно вы можете сдать лампочки в IKEA Химки. Транспортировать лампочки необходимо бережно, хоть и разбить её довольно трудно. Избегайте резкого падения и ударов ламп.

Какова судьба ртутных ламп  после того, как вы положили их в контейнер пункта приёма? Лампы отправляются в специализированные центры переработки.

«Лампцу разделяют на составляющие: цоколь, стекло, люминофор, – объясняет  специалист научно-производственного предприятия «Экотром» Константин Тиняков. – Цоколь и стекло идут как вторсырье. Люминофор особым образом консервируется и отдаётся в специальные организации, которые в дальнейшем выгоняют из него ртуть. Предприятие перерабатывает около 7 миллионов таких ламп в год»

Опасная лампочка разбилась: что делать?

Об опасности ртути мы рассказывали в нашей статье о разбитых градусниках. Токсичные пары этого металла, оседая в организме, могут вызвать хроническую ртутную интоксикацию: через какое-то время появляется металлический привкус во рту, головные боли, проблемы с почками, кожей, зубами.

Как убрать разбитую ртутную лампочку? Первый шаг – откройте окно и покиньте комнату на 15 минут. Затем, предварительно надев одноразовые полиэтиленовые перчатки, осторожно соберите осколки при помощи жесткой бумаги и поместите их в пластиковый пакет (для сбора мелких осколков можно использовать липкую ленту или губку, которые в дальнейшем так же необходимо поместить в пластиковый пакет). После этого проведите влажную уборку помещения.

Что делать нельзя? Использовать в работе пылесос, щетку, веник. Сбрасывать ртутьсодержашие отходы в канализацию или в мусоропроводы тоже не стоит.

Не получается собрать ртуть самостоятельно? Вызовите бригаду МЧС по единому номеру 112 с мобильных телефонов или 01 – с городских.

Смотреть далее: Что делать с разбитым градусником?

Детали лампочки

Обычная лампа накаливания состоит из нескольких частей, некоторые из которых вы можете видеть, а некоторые нет. Тонкое стекло образует внешнюю часть колбы, называемую глобусом. Он содержит нить накала, излучающую свет, стержень, на котором она закреплена, и металлическое основание, которое ввинчивается в патрон, например в лампу или потолочный светильник. Эти детали функционируют вместе как одно из самых успешных изобретений всех времен.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Части лампочки: стеклянный шар, металлическая нить накала, провода и стеклянный стержень, газы и металлическая основа.

Глобус

••• Rina Summer / Demand Media

Внешний стеклянный корпус лампочки называется глобусом. Стекло обеспечивает максимальную светоотдачу и надежную опору для других частей лампы. Лампочка имеет форму, похожую на лампочку растения; лучи света от нити намного эффективнее с такой формой.

Нить накала

••• Rina Summer / Demand Media

Нить накала внутри лампочки имеет форму катушки, чтобы обеспечить необходимую длину вольфрама в небольшой среде для получения обильного света.Вольфрам — это природный твердый металл, и химический элемент, который в сыром виде является хрупким, но в более чистом виде очень силен. Так и должно быть, поскольку нить накаливания нагревается до 2550 градусов по Цельсию (4600 градусов по Фаренгейту).

Провода и стержень

••• Rina Summer / Demand Media

Внутри внутреннего центра лампочки находится центральный стержень из стекла, который поддерживает нить накала на своем месте. Соединительные провода обеспечивают постоянный ток электричества через компоненты лампочки.Подобно тому, как работает человеческое сердце, когда кровь движется к сердцу и от него, есть провод, который отводит электричество от цоколя лампочки, а другой провод замыкает электрическую цепь обратно к цоколю.

Невидимые газы

••• Rina Summer / Demand Media

Внутри лампочки не видны инертные газы, обычно состоящие из аргона и / или азота. Эти газы низкого давления предотвращают выгорание нити внутри колбы; он также снижает нагрузку на стеклянный шар от нормального атмосферного давления, уменьшая вероятность разрушения стекла.

Цоколь

••• Rina Summer / Demand Media

Цоколь лампочки выполняет три основные функции. Во-первых, он надежно поддерживает лампочку внутри блока электрического источника, такого как лампа или осветительная арматура. Вторая задача основания — передавать электричество от основного электрического источника внутрь самой лампочки. Последняя функция — обезопасить глобус и все компоненты внутри лампы, создав надежный и удобный источник света.

Закон электричества Ома

••• Рина Саммер / Demand Media

Георг Ом впервые опубликовал свое математическое уравнение для правильного использования электричества в цепях в 1827 году. Закон Ома рассчитывает правильное напряжение электричества с учетом силы тока и сопротивления любая электрическая схема. Закон Ома был изобретен через 27 лет после изобретения первой лампочки Хамфри Дэви и за 52 года до того, как американский изобретатель Томас Эдисон изобрел первую бытовую лампочку.

Лампа накаливания — Энциклопедия Нового Света

Лампа накаливания и ее светящаяся нить.

Лампа накаливания или лампа накаливания — это источник искусственного света, работающий от накаливания. Электрический ток проходит через тонкую нить накала, нагревая ее и вызывая возбуждение, при этом испуская свет. Закрытая стеклянная колба предотвращает попадание кислорода воздуха на горячую нить накала, которая в противном случае быстро окислялась бы и разрушалась.

Лампы накаливания составляют класс электрических ламп, расширяя использование термина, применяемого к оригинальным дуговым лампам. В Австралии и Южной Африке их также называют лампочками, или лампочками.

Преимущество ламп накаливания заключается в том, что они могут изготавливаться для широкого диапазона напряжений, от нескольких вольт до нескольких сотен вольт. С другой стороны, учитывая их относительно низкую светоотдачу, лампы накаливания постепенно заменяются во многих приложениях (компактными) люминесцентными лампами, газоразрядными лампами высокой интенсивности, светодиодами и другими устройствами.

Операция

Изображение (75x) сканирующего электронного микроскопа нити накала лампочки с линейным напряжением 60 Вт. Чтобы увеличить длину нити при сохранении небольшого ее физического размера, нить имеет форму спиральной катушки . Для сравнения, нити накала низковольтных ламп обычно имеют форму единой катушки.

Лампы накаливания состоят из стеклянного корпуса (колбы или колбы). Инертный газ снижает испарение нити накала и снижает требуемую прочность стекла.Внутри колбы находится нить из вольфрамовой проволоки, по которой пропускается электрический ток. Ток нагревает нить до чрезвычайно высокой температуры (обычно от 2000 до 3300K в зависимости от типа нити, формы и величины пропускаемого тока). Нагретые электроны в непрерывных энергетических зонах вольфрама возбуждаются и затем переходят в более низкие энергетические состояния твердого тела. При этом они испускают термически уравновешенные фотоны, имеющие спектр черного тела. Этот спектр, в отличие от спектра, вызванного неравновесными атомными или молекулярными переходами, например, в ртутно-паровой лампе, является непрерывным, обычно с максимумом в спектре видимого света, но также содержит значительную энергию в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн.

Лампы накаливания обычно также содержат внутри стеклянную опору, которая поддерживает нить накала и позволяет электрическим контактам проходить через колбу без утечек газа / воздуха. Используются многие схемы электрических контактов, такие как винтовая основа (один или несколько контактов на наконечнике, один на кожухе), байонетное основание (один или несколько контактов на основании, кожух используется как контакт или используется только как механическая опора), а для некоторых ламп — электрический контакт на обоих концах трубчатой ​​лампы.Контакты в патроне лампы пропускают электрический ток через нить накала. Номинальная мощность колеблется от 0,1 до 10 000 Вт и выше. Чтобы повысить эффективность лампы, нить накала обычно состоит из катушек из тонкой проволоки, также известной как «спиральная катушка». Для 60-ваттной 120-вольтовой лампы длина нити обычно составляет 6,5 футов или 2 метра.

Одна из самых маленьких проблем стандартной электрической лампочки — испарение нити накала. Самая большая проблема заключается в том, что неизбежные изменения удельного сопротивления вдоль нити вызывают неравномерный нагрев с образованием «горячих точек» в точках с более высоким удельным сопротивлением.Разбавление за счет испарения увеличивает удельное сопротивление. Но горячие точки испаряются быстрее, быстрее увеличивается их удельное сопротивление — положительная обратная связь, которая заканчивается знакомым крошечным разрывом в нити накала, которая в остальном выглядит здоровой. Ирвинг Ленгмюр предположил, что инертный газ вместо вакуума замедлит испарение и при этом предотвратит возгорание, поэтому обычные лампы накаливания теперь заполнены азотом, аргоном или криптоном. Однако обрыв нити в наполненной газом колбе может вызвать электрическую дугу, которая может распространиться между выводами и вызвать очень сильный ток; Поэтому намеренно тонкие подводящие провода или более сложные защитные устройства часто используются в качестве предохранителей, встроенных в лампочку. ^[1]

Во время нормальной работы вольфрам нити накала испаряется; более горячие и эффективные волокна испаряются быстрее. По этой причине срок службы лампы накаливания — это компромисс между эффективностью и долговечностью. Компромисс обычно устанавливается таким образом, чтобы обеспечить срок службы обычных ламп 750–1000 часов.

В обычной (не галогенной) лампе испаренный вольфрам со временем конденсируется на внутренней поверхности стеклянной колбы, затемняя ее. Для ламп, содержащих вакуум, затемнение равномерное по всей поверхности оболочки.Когда используется наполнение инертным газом, испаренный вольфрам переносится тепловыми конвекционными потоками газа, осаждаясь предпочтительно на самой верхней части оболочки и чернея только эту часть оболочки.

Некоторые старые мощные лампы, используемые в театрах, проекторах, прожекторах и маяках, с тяжелыми и прочными нитями накаливания, содержали рыхлый вольфрамовый порошок внутри оболочки. Время от времени оператор вынимал колбу и встряхивал ее, позволяя вольфрамовому порошку соскребать большую часть вольфрама, который сконденсировался внутри оболочки, удаляя почернение и снова осветляя лампу.

Когда колба лампочки разрывается при включенной лампе или при попадании воздуха в колбу, горячая вольфрамовая нить реагирует с воздухом, образуя аэрозоль из коричневого нитрида вольфрама, коричневого диоксида вольфрама, фиолетово-синего пятиокиси вольфрама и желтого триоксид вольфрама, который затем откладывается на близлежащих поверхностях или внутри лампы. ^[2]

Стеклянная колба Инертный газ низкого давления Вольфрамовая нить Контактный провод (выходит из штока) Контактный провод (входит в шток) Опорные тросы Шток (Крепление к стеклу) Контактный провод (выходит из штока) Заглушка (гильза) Изоляция (Vitrit) Электрический контакт

История лампочки

Хотя преобразование электрической энергии в свет было продемонстрировано в лабораториях еще в 1801 году, потребовалось более 100 лет для разработки современной формы электрической лампочки при участии многих изобретателей.Многие изобретатели приложили руку к разработке практического устройства для производства электрического света.

Ранняя эволюция лампочки

В 1801 году английский врач сэр Хэмфри Дэви заставил платиновые полоски светиться, пропустив через них электрический ток, но полоски испарялись слишком быстро, чтобы стать полезным источником света. Проблема сгорания нити через несколько минут, а также низкое сопротивление и высокое потребление тока делали лампы накаливания неудачными с практической точки зрения до разработок Эдисона и Свана в 1870-х годах. ^[3] В 1809 году Дэви создал первую дуговую лампу, создав небольшое, но ослепляющее электрическое соединение между двумя угольными стержнями, подключенными к батарее. Это изобретение, продемонстрированное Королевскому институту Великобритании в 1810 году, стало известно как дуговая лампа.

В 1835 году Джеймс Боумен Линдси продемонстрировал постоянный электрический свет на публичном собрании в Данди, Шотландия. Он заявил, что может «читать книгу на расстоянии полутора футов». Однако, усовершенствовав устройство к своему собственному удовлетворению, он обратился к проблеме беспроводного телеграфирования и больше не занимался разработкой электрического света.Его утверждения плохо документированы.

В 1840 году британский ученый Уоррен де ла Рю (1815–1889) поместил платиновую катушку в вакуумную трубку и пропустил через нее электрический ток. Конструкция была основана на концепции, согласно которой высокая температура плавления платины позволит ей работать при высоких температурах и что откачанная камера будет содержать меньше молекул газа, вступающих в реакцию с платиной, что увеличивает ее долговечность. Хотя это была эффективная конструкция, стоимость платины делала ее непрактичной для коммерческого использования.

В 1841 году Фредерик де Молейнс из Англии получил первый патент на лампу накаливания, в конструкции которой использовался порошковый уголь, нагретый между двумя платиновыми проволоками внутри вакуумной лампы.

В 1845 году американец Джон Веллингтон Старр приобрел патент на свою лампу накаливания, в которой использовались углеродные нити. ^[4] Он умер вскоре после получения патента. Кроме информации, содержащейся в самом патенте, о нем мало что известно.

В 1851 году Роберт Уден публично продемонстрировал лампы накаливания в своем поместье в Блуа, Франция. Его лампочки находятся в постоянной экспозиции музея замка Блуа.

В 1872 году Александр Николаевич Лодыгин изобрел лампочку накаливания. В 1874 году он получил патент на свое изобретение.

В 1893 году немецкий изобретатель Генрих Гёбель заявил, что в 1854 году он разработал первую электрическую лампочку: обугленную бамбуковую нить в вакуумной бутылке для предотвращения окисления, и что в следующие пять лет он разработал то, что многие называют первой практической лампой. лампочка.

Джозеф Уилсон Суон (1828–1914) был физиком и химиком, родившимся в Сандерленде, Англия. В 1850 году он начал работать с нитями из карбонизированной бумаги в вакуумированной стеклянной колбе. К 1860 году он смог продемонстрировать работающее устройство, но отсутствие хорошего вакуума и достаточного количества электричества привело к короткому сроку службы лампы и неэффективному источнику света. К середине 1870-х годов стали доступны более совершенные насосы, и Свон вернулся к своим экспериментам. Свон получил британский патент на свое устройство в 1878 году.Свон сообщил об успехе Ньюкаслскому химическому обществу, и на лекции в Ньюкасле в феврале 1873 года он продемонстрировал рабочую лампу, в которой использовалась нить из углеродного волокна, но к 1877 году он превратился в тонкие стержни из углерода. Самой важной особенностью лампы Свана было то, что в вакуумной трубке было мало остаточного кислорода для воспламенения нити, что позволяло нити накаливать почти добела, не загораясь. С этого года он начал устанавливать лампочки в домах и достопримечательностях в Англии, а к началу 1880-х он основал свою собственную компанию.

В Северной Америке также происходили параллельные разработки. 24 июля 1874 года медицинским электриком из Торонто Генри Вудвордом и его коллегой Мэтью Эвансом был подан канадский патент на светильник Вудворда и Эванса. Они построили свои лампы из углеродных нитей разных размеров и форм, помещенных между электродами в стеклянных шарах, заполненных азотом. Вудворд и Эванс попытались продать свою лампочку, но безуспешно. Тем не менее Томас Эдисон счел их подход достаточно многообещающим и купил права как на их канадскую, так и на U.С. запатентовал на сумму 5000 долларов США, прежде чем приступить к своей собственной программе разработки лампочек. Чтобы получить достаточно денег на грант, Эдисон сказал прессе, что он уже изобрел электрическую лампочку и что ему нужны деньги для ее производства.

После многих экспериментов с платиновыми и другими металлическими нитями Эдисон вернулся к углеродной нити (первое успешное испытание было 21 октября 1879 года; оно длилось 13,5 часов). Эдисон продолжал улучшать эту конструкцию и к 1880 году получил патент на лампу, которая могла работать более 1200 часов с использованием карбонизированной бамбуковой нити.Эдисон и его команда нашли эту коммерчески жизнеспособную нить накаливания только через шесть месяцев после того, как Эдисон подал заявку на патент.

В январе 1882 года Льюис Латимер получил патент на «Процесс производства углерода», усовершенствованный метод производства нитей для лампочек, который был приобретен компанией United States Electric Light Company.

В Великобритании компании Edison и Swan объединились в Edison and Swan United Electric Company (позже известную как Ediswan, которая затем была включена в Thorn Lighting Ltd).Эдисон изначально был против этой комбинации, но после того, как Свон подал на него в суд и выиграл, Эдисон в конечном итоге был вынужден сотрудничать, и слияние было совершено. В конце концов, Эдисон приобрел всю долю Свона в компании. Свон продал свои патентные права в Соединенных Штатах Brush Electric Company в июне 1882 года. Свон позже писал, что Эдисон имел больше прав на свет, чем он, чтобы защитить патенты Эдисона от претензий к ним в Соединенных Штатах.

Патентное ведомство США вынесло 8 октября 1883 года постановление, что патенты Эдисона основаны на предшествующем уровне техники Уильяма Сойера и являются недействительными.Тяжба длилась несколько лет. В конце концов, 6 октября 1889 года судья постановил, что требование Эдисона об улучшении электрического освещения для «углеродной нити с высоким сопротивлением» было обоснованным.

При ответе на вопрос «Кто изобрел лампу накаливания?» историки Роберт Фридель и Пол Исраэль (1987, 115–117) перечисляют 22 изобретателя ламп накаливания до Свона и Эдисона. Они пришли к выводу, что версия Эдисона смогла превзойти другие из-за сочетания факторов: эффективного материала накаливания, более высокого вакуума, чем другие, и лампы с высоким сопротивлением, которая делала распределение энергии от централизованного источника экономически целесообразным.Другой историк, Томас Хьюз, объяснил успех Эдисона тем, что он изобрел целую интегрированную систему электрического освещения. «Лампа была маленьким компонентом в его системе электрического освещения, и для ее эффективного функционирования она была не более критичной, чем генератор Эдисона Джамбо, магистраль Эдисона и фидер, а также система параллельного распределения. Другие изобретатели с генераторами и лампами накаливания, и с сопоставимой изобретательностью и совершенством, давно забыты, потому что их создатели не руководили их внедрением в систему освещения »(Hughes 1977, 9).

В 1890-х годах австрийский изобретатель Карл Ауэр фон Вельсбах работал над оболочкой из металлических нитей, сначала с платиновым проводом, а затем с осмием, и в 1898 году создал действующую версию.

В 1897 году немецкий физик и химик Вальтер Нернст разработал лампу Нернста, форму лампы накаливания, в которой использовался керамический шаровой стержень и не требовалось закрывать ее в вакууме или инертном газе. Лампы Nernst были вдвое более эффективны, чем лампы с углеродной нитью, пока их не обогнали лампы с металлической нитью.

В 1903 году Уиллис Уитнью изобрел нить, которая не окрашивала внутреннюю поверхность лампочки в черный цвет. (Некоторые из экспериментов Эдисона по прекращению этого почернения привели к изобретению электронной вакуумной лампы.) Это была углеродная нить с металлическим покрытием. В 1906 году компания General Electric была первой, кто запатентовал метод изготовления вольфрамовых нитей для использования в лампах накаливания. В том же году Франьо Ханнаман, хорват из Загреба, изобрел вольфрамовую (вольфрамовую) лампу накаливания, которая прослужила дольше и давала более яркий свет, чем углеродная нить.Вольфрамовые нити были дорогостоящими, но к 1910 году Уильям Дэвид Кулидж (1873–1975) изобрел улучшенный метод изготовления вольфрамовых нитей. Вольфрамовая нить накаливания превзошла все другие типы нитей, и Кулидж позволил снизить затраты. Марвин Пипкин, американский химик, в 1924 году запатентовал процесс обледенения внутренней поверхности ламп без ослабления, а в 1947 году запатентовал процесс покрытия внутренней поверхности ламп кремнеземом.

Галогенная лампа

Галогенная лампа за круглым УФ-фильтром.
В комплект поставки некоторых галогенных светильников входит отдельная линза для фильтрации ультрафиолетового излучения.

Одним из изобретений, направленных на сокращение срока службы лампы, была галогенная лампа , , также называемая вольфрамово-галогенной лампой , кварцево-галогенная лампа , или кварцево-йодная лампа , с вольфрамовой нитью накала. запечатанный в небольшой конверт, заполненный газообразным галогеном, например йодом или бромом. В обычной лампе накаливания толщина нити накала может незначительно отличаться.Сопротивление нити накала выше на более тонких участках, что приводит к тому, что тонкие участки становятся более горячими, чем более толстые участки нити. Скорость испарения вольфрама в этих точках будет выше из-за повышенной температуры, в результате чего тонкие области станут еще тоньше, создавая эффект разноса до тех пор, пока нить не выйдет из строя. Вольфрамово-галогенная лампа создает равновесную реакцию, при которой вольфрам, испаряющийся при испускании света, предпочтительно повторно осаждается в горячих точках, предотвращая преждевременный выход лампы из строя.Это также позволяет галогенным лампам работать при более высоких температурах, что приведет к недопустимо короткому сроку службы обычных ламп накаливания, что обеспечит более высокую светоотдачу, кажущуюся яркость и более белую цветовую температуру. Поскольку для возникновения этой реакции лампа должна быть очень горячей, оболочка галогенной лампы должна быть сделана из твердого стекла или плавленого кварца, а не из обычного мягкого стекла, которое при таких температурах может размягчиться и слишком сильно растекаться.

Материал оболочки можно выбрать и изменить (с помощью оптического покрытия) для достижения любых требуемых характеристик лампы.Галогенные лампы широко используются, например, в автомобильных фарах, а поскольку фары часто содержат пластмассовые детали, оболочки галогенных ламп изготавливаются из твердого стекла или из кварца, «легированного» добавками, блокирующими большую часть УФ-излучения (твердый стеклоблоки УФ без примесей).

И наоборот, для некоторых приложений требуется ультрафиолетовое излучение , и в таких случаях колба лампы сделана из нелегированного кварца. Таким образом, лампа становится источником УФ-В излучения.Нелегированные кварцевые галогенные лампы используются в некоторых научных, медицинских и стоматологических инструментах в качестве источника УФ-В излучения.

Обычная галогенная лампа рассчитана на работу около 2000 часов, что в два раза больше, чем у обычной лампы накаливания.

Галогенный инфракрасный

Еще одна разработка, которая повысила эффективность галогенных ламп — это покрытие, отражающее инфракрасное излучение (IRC). Кварцевая оболочка покрыта многослойным дихроичным покрытием, которое позволяет излучать видимый свет, отражая часть инфракрасного излучения обратно на нить накала.Такие лампы называются галогенными инфракрасными лампами , , и они требуют меньше энергии, чем стандартные галогенные лампы для получения любого заданного светового потока. Повышение эффективности может достигать 40 процентов по сравнению со стандартным эквивалентом.

Безопасность

Поскольку галогенная лампа работает при очень высоких температурах, она может представлять опасность пожара или ожога. Кроме того, можно получить солнечный ожог от чрезмерного воздействия ультрафиолета, излучаемого нелегированной кварцевой галогенной лампой. Чтобы смягчить негативные последствия непреднамеренного воздействия ультрафиолета и удержать фрагменты горячей лампы в случае взрыва лампы, производители ламп общего назначения обычно устанавливают УФ-поглощающие стеклянные фильтры над лампой или вокруг нее.В качестве альтернативы они могут добавить покрытие из ингибиторов УФ-излучения на колбу лампы, которое эффективно фильтрует УФ-излучение. Когда это сделано правильно, галогенная лампа с УФ-ингибиторами будет производить меньше УФ-излучения, чем ее стандартная лампа накаливания.

Меры предосторожности при обращении

Любое поверхностное загрязнение, особенно отпечатки пальцев, может повредить кварцевую оболочку при ее нагревании, заставляя кварц переходить из стекловидной формы в более слабую кристаллическую форму, которая дает утечку газа. Следовательно, с кварцевыми лампами следует обращаться, не касаясь прозрачного кварца, используя чистое бумажное полотенце или осторожно придерживая фарфоровую основу.Если кварц каким-либо образом загрязнен, его необходимо тщательно очистить спиртом и просушить перед использованием. В противном случае масло от ваших отпечатков пальцев создаст горячее пятно на поверхности лампы, что может привести к образованию пузырька и ослаблению лампы.

Приложения и популярность

Для рождественского освещения часто используются очень маленькие лампочки.

Лампа накаливания до сих пор широко используется в домашних условиях и является основой большинства переносных осветительных приборов, таких как настольные лампы, некоторые автомобильные фары и электрические фонарики.Галогенные лампы стали более распространенными в автомобильных фарах и в домашних условиях, особенно там, где свет должен быть сконцентрирован в определенной точке. Однако люминесцентный свет заменил лампы накаливания во многих областях, благодаря их более длительному сроку службы и энергоэффективности. Светодиодные фонари начинают все чаще использоваться дома и в автомобилях, заменяя лампы накаливания.

Эффективность и альтернативы

Примерно 95 процентов энергии, потребляемой лампой накаливания, излучается в виде тепла, а не в виде видимого света.Лампа накаливания с КПД ~ 5% примерно на четверть эффективнее люминесцентной лампы (КПД около 20%) и выделяет примерно в шесть раз больше тепла при одинаковом количестве света от обоих источников. Одна из причин, по которой лампы накаливания не популярны в коммерческих помещениях, заключается в том, что тепловая мощность приводит к необходимости большего кондиционирования воздуха летом. Сторонники утверждают, что тепло, излучаемое лампами накаливания, может частично снять нагрузку на обогрев помещения с помощью термостатируемой системы, особенно в ночное время и в холодные периоды года.Однако количество тепла, выделяемого одной бытовой лампочкой, для этой цели незначительно.

Лампы накаливания обычно можно заменить компактными люминесцентными лампами с балластом, которые вставляются непосредственно в стандартные розетки (но содержат ртуть, и поэтому их нельзя выбрасывать в обычную мусорную корзину). Это позволяет заменить лампу накаливания мощностью 100 Вт люминесцентной лампой мощностью 23 Вт, при этом производя такое же количество света.

Качественные галогенные лампы накаливания имеют КПД около 9 процентов, что позволяет лампе мощностью 60 Вт обеспечивать почти столько же света, сколько негалогеновым лампам мощностью 100 Вт.Кроме того, галогенная лампа меньшей мощности может быть спроектирована так, чтобы давать такое же количество света, как и негалогенная лампа мощностью 60 Вт, но с гораздо более длительным сроком службы. Тем не менее, маленькие галогенные лампы часто по-прежнему обладают большой мощностью, что приводит к их сильному нагреву. Это связано как с тем, что тепло больше сосредоточено на меньшей поверхности оболочки, так и с тем, что эта поверхность находится ближе к нити. Такая высокая температура имеет важное значение для их длительного срока службы (см. Выше раздел о галогенных лампах). Если они не защищены, они могут вызвать возгорание намного легче, чем обычная лампа накаливания, которая может опалить только легковоспламеняющиеся предметы, такие как драпировка.Большинство правил техники безопасности теперь требуют, чтобы галогенные лампы были защищены решеткой или решеткой либо стеклянным и металлическим корпусом светильника. Точно так же в некоторых регионах запрещено использование галогенных ламп с мощностью более определенной мощности.

Светодиодное освещение становится обычным явлением, поскольку обеспечивает очень высокую эффективность. Светодиодная лампа мощностью 3 Вт, 120 В переменного тока может заменить лампу накаливания мощностью не менее 15 Вт и прослужит в 60 раз дольше, чем лампа накаливания. В конечном итоге светодиодные лампы экономят деньги, несмотря на то, что их первоначальная стоимость выше, чем у ламп накаливания.По сравнению с люминесцентными лампами они содержат меньшее количество вредных металлов, таких как ртуть.

Одной из проблем при оптовой замене ламп накаливания на компактные люминесцентные лампы является плохая переносимость экстремальных холода компактными люминесцентными лампами, которые могут не работать должным образом при низких температурах. Светоотдача падает при низких температурах, и они могут вообще не загораться при температуре ниже нуля градусов Цельсия (32 градуса по Фаренгейту). ^[5] Они также имеют недопустимо короткий срок службы при частом включении и выключении.Лампы накаливания хорошо работают без потери яркости при экстремально низких или высоких температурах и лучше выдерживают частое включение и выключение, как в системах охранного освещения.

Законодательство

В январе 2007 года член Ассамблеи штата Калифорния Ллойд Э. Левин (D-Van Nuys) объявил, что он представит документ «Сколько законодателей нужно, чтобы изменить закон об электрических лампах» (отсылка к анекдоту с лампочками), который запретит продажу ламп накаливания в Калифорнии с 2012 года. ^[6]

Несколькими днями позже представитель штата Коннектикут Мэри М. Мушински (Д. Уоллингфорд) предложила аналогичный запрет для штата Коннектикут. ^[7] 8 февраля 2007 года член Ассамблеи штата Нью-Джерси Ларри Чатзидакис внес на рассмотрение законопроект, в котором содержится призыв к штату перейти на флуоресцентное освещение в правительственных зданиях в течение следующих трех лет. «Лампочка была изобретена очень давно, и с тех пор многое изменилось», — сказал Хатзидакис. «Я, конечно, уважаю память Томаса Эдисона, но то, что мы здесь видим, требует меньше энергии.» ^[8]

20 февраля 2007 года премьер-министр Австралии Джон Ховард и министр окружающей среды Малкольм Тернбулл объявили, что к 2010 году в Австралии будут запрещены лампы накаливания.

В ответ Новая Зеландия рассматривает аналогичные меры. Министр по изменению климата Дэвид Паркер сказал: «Австралийцы говорят о том, чтобы через три года запретить обычные электрические лампочки … Я думаю, что к тому времени, когда это будет реализовано в Австралии — если это произойдет, — мы будем делать что-то очень похожее». ^[9]

Канада

Провинция Онтарио, Канада, также рассматривает вопрос о запрете ламп накаливания. ^[10]

Правительство провинции Новая Шотландия, Канада, также хотело бы перейти к поэтапному отказу от ламп накаливания в провинции. Однако министр энергетики Билл Дукс сказал, что он ожидает, что до введения запрета пройдет четыре или пять лет. ^[11]

Европа

Европейский Союз в настоящее время изучает запрет на использование ламп накаливания. ^[12]

Министр окружающей среды Германии Зигмар Габриэль призвал Европейскую комиссию запретить использование неэффективных лампочек в Европейском союзе в борьбе с глобальным потеплением. ЕС мог бы сократить выбросы углекислого газа на 25 миллионов метрических тонн в год, если бы энергосберегающие лампочки использовались как в бытовом секторе, так и в сфере услуг.

Министр окружающей среды Бельгии Бруно Тоббак намерен запретить старомодные лампы накаливания и считает, что запрет на использование ламп накаливания должен быть включен в список мер согласно Киотскому протоколу. ^[13] Министр энергетики Крис Петерс также поддерживает эту позицию.

Нидерланды продвигаются вперед с планами по запрету ламп накаливания.

Стандартные фитинги

Лампочка со стандартным винтовым цоколем E26 Edison Байонетный колпачок с двойным контактом (примечание: показанная лампа на самом деле является КЛЛ.)

Большинство бытовых и промышленных лампочек имеют металлический фитинг (или цоколь лампы), совместимый со стандартными резьбовыми патронами. Самые распространенные виды фитингов:

• Винтовая основа из канделябра, используется в ночниках и рождественских огнях, а также в некоторых галогенных лампах.
• MES или средний винт Эдисона (E26), используемый в Северной Америке и Японии для большинства ламп на 120 и 100 вольт. Небольшой вариант этой базы, E27, используется в Европе и во всем мире с домашним напряжением 220–240 В.
• BC или B22 или двухконтактный байонетный колпачок, используемый в Австралии, Ирландии, Новой Зеландии и Великобритании для большинства сетевых ламп 220–240 В и используется в США для некоторых ламп на 120 В в таких приборах, как швейные машины и пылесосы. (E27 также распространен в Австралии и Великобритании.)
• G4 или GY4 для двухштырьковых / двупиновых (выглядит как миниатюрный настенный разъем) галогенных ламп, где число представляет собой межцентровое расстояние в миллиметрах.
• R7S-75 для галогенных ламп, в данном случае патрон диаметром 7 мм и длиной трубки 75 мм.

В каждом обозначении буква E обозначает Эдисона, создавшего лампу с винтовым цоколем, а цифра — диаметр в миллиметрах. Это справедливо даже для Северной Америки, где фактический диаметр стекла колбы обозначается в восьмых долях дюйма.Существуют четыре типоразмера ввинчиваемых патронов для ламп сетевого напряжения:

• канделябры: E12 в Северной Америке, E10 и E11 в Европе
• промежуточный: E17 в Северной Америке, E14 (SmallES) в Европе
• средний или стандартный: E26 (MES) в Северной Америке, E27 (ES) в Европе
• магнат: E39 в Северной Америке, E40 (GoliathES) в Европе).
• Существует также редкий размер «admedium» (E29), несовместимый со стандартом и используемый для устрашения похитителей лампочек, используемых в общественных местах; и очень миниатюрный размер (E5), обычно используемый только для низковольтных приложений, таких как аккумулятор.

Самый большой размер сейчас используется только в больших уличных фонарях, однако несколько мощных бытовых ламп (например, трехходовые лампы мощностью 100/200/300 Вт) использовали его в одном месте. Лампочки MES на 12 вольт выпускаются также для транспортных средств для отдыха. В больших уличных рождественских огнях используется промежуточное основание, как и в некоторых настольных лампах и многих микроволновых печах. Знаки аварийного выхода также обычно используют промежуточную базу.

Лампы с байонетным (нажимно-поворотным) цоколем для использования с патронами с подпружиненными опорными пластинами производятся аналогичных размеров и имеют обозначение B или BA.Они также чрезвычайно распространены в автомобильном освещении на 12 В во всем мире, в дополнение к светильникам с клиновидным основанием, которые имеют частично пластиковое или даже полностью стеклянное основание. В этом случае провода наматываются на внешнюю сторону лампы, где они прижимаются к контактам в патроне. Для миниатюрных новогодних лампочек также используется пластиковая клиновидная основа.

Галогенные лампы доступны как со стандартным фитингом, так и со штыревым цоколем с двумя контактами на нижней стороне лампы. Им присвоено обозначение G или GY, где число представляет собой межцентровое расстояние в миллиметрах.Например, основание для штифта 4 мм будет обозначено как G4 (или GY4). Некоторые распространенные размеры включают G4 (4 мм), G6.35 (6,35 мм), G8 (8 мм), GY8.6 (8,6 мм), G9 (9 мм) и GY9,5 (9,5 мм). Вторая буква (или ее отсутствие) обозначает диаметр штифта. Некоторые прожекторы или прожекторы имеют более широкие штифты на концах для фиксации в розетке с поворотом. Другие галогенные лампы поставляются в виде трубки с лезвиями или углублениями на обоих концах.

В люминесцентных лампах используется другой набор контактов, но компактные люминесцентные лампы с балластом доступны как в лампах среднего размера, так и в лампах с канделябровым основанием, предназначенные для замены ламп накаливания.

Также есть различная нестандартная фурнитура для проекторов и сценических осветительных приборов. В частности, проекторы могут работать от нечетных напряжений (например, 82), что, возможно, предназначено для привязки к поставщику.

General Electric представила стандартные размеры фитингов для вольфрамовых ламп накаливания под торговой маркой Mazda в 1909 году. Этот стандарт вскоре был принят в Соединенных Штатах, и название Mazda использовалось многими производителями по лицензии до 1945 года.

Мощность

Сравнение эффективности по мощности

Мощность (Вт)	Мощность (лм)	Эффективность (лм / Вт)
15	100	6.7
25	200	8,0
34	350	10,3
40	500	12,5
52	700	13,5
55	800	14,5
60	850	14,2
67	1000	15,0
70	1100	15.7
75	1200	16,0
90	1450	16,1
95	1600	16,8
100	1700	17,0
135	2350	17,4
150	2850	19,0
200	3900	19.5
300	6200	20,7

Лампы накаливания обычно продаются в зависимости от потребляемой электроэнергии. Он измеряется в ваттах и ​​зависит главным образом от сопротивления нити накала, которое, в свою очередь, зависит главным образом от длины, толщины и материала нити. Среднестатистическому потребителю трудно предсказать световой поток лампы с учетом потребляемой мощности, но можно с уверенностью предположить, что для двух ламп одного типа, цвета и прозрачности, более мощная лампа ярче.

Показатели светоотдачи указаны в люменах, хотя большинство покупателей не проверяют это. Некоторые производители занимаются обманчивой рекламой, так что заявленный «долгий» срок службы лампы достигается при нормальном домашнем напряжении, но заявленный световой поток достигается только при более высоком напряжении, которое обычно не доступно в домашних условиях, например 130 вольт в Соединенные Штаты.

В таблице показана приблизительная типичная мощность в люменах стандартных ламп накаливания при различной мощности.Обратите внимание, что значения светового потока для «мягких белых» ламп обычно немного ниже, чем для стандартных ламп при той же мощности, в то время как прозрачные лампы обычно излучают немного более яркий свет, чем стандартные лампы с соответствующим питанием.

Также обратите внимание, что лампы на 34, 52, 67, 90 и 135 Вт в таблице указаны для использования при напряжении 130 вольт. Поскольку невозможно (и фактически противоречит электрическим правилам) получить 130 вольт от любой нормальной сети, они обычно работают при более реалистичных 115 вольт в Северной Америке.При падении напряжения на 12 процентов ток также падает (нелинейно) примерно на 7 процентов, уменьшая фактическую мощность примерно на 18 процентов. Это, в свою очередь, снижает светоотдачу на 34 процента, но также увеличивает срок службы лампы в 7 раз. Это концепция «лампы с длительным сроком службы».

Сравнение стоимости электроэнергии

Киловатт-час — это единица энергии, и это единица, в которой покупается электричество. Стоимость электроэнергии в США обычно колеблется от 0 долларов.От 07 до 0,13 доллара за киловатт-час (кВтч), но может достигать 0,26 доллара за киловатт-час в некоторых регионах, таких как Аляска и Гавайи, где компактные люминесцентные лампы особенно популярны.

Ниже показано, как рассчитать общую стоимость электроэнергии при использовании лампы накаливания по сравнению с компактной люминесцентной лампой. (Также обратите внимание, что 1 кВтч = 1000 Втч).

Стоимость электроэнергии (для 800–900 люмен по ставке 0,10 долл. США / кВтч)
Лампа накаливания:	60 Вт × 8000 в × 0 руб.101000 Вт · ч = 48 $ {\ displaystyle 60 ~ \ mathrm {W} \ times 8000 ~ \ mathrm {h} \ times {\ frac {\ $ 0.10} {1000 ~ \ mathrm {Wh}}} = \ $ 48}
Компактная люминесцентная лампа:	14 Вт × 8000 в × 0,101000 долл. США в час = 11,20 долл. США {\ displaystyle 14 ~ \ mathrm {W} \ times 8000 ~ \ mathrm {h} \ times {\ frac {\ $ 0.10} {1000 ~ \ mathrm {Wh}}} = \ $ 11.20}

Средний срок службы ламп накаливания составляет около 750–1000 часов. Чтобы прослужить столько же, сколько одна компактная люминесцентная лампа, срок службы которой составляет от 11 250 до 15 000 часов, потребуется как минимум от 6 до 11 ламп накаливания.Это вызывает дополнительные общие затраты на использование ламп накаливания. Другие дополнительные (потенциальные) расходы могут возникнуть, если лампы находятся в труднодоступном месте и для их замены требуется специальное оборудование (например, сборщик вишен) и / или персонал.

Напряжение, световой поток и срок службы

Лампы накаливания очень чувствительны к изменению напряжения питания. Эти характеристики имеют большое практическое и экономическое значение. Для напряжения питания В,

• Light Выходная мощность приблизительно пропорциональна V ^3.4
• Мощность Потребление примерно пропорционально В ^1,6
• Срок службы приблизительно равен , обратно пропорционален V ¹⁶
• Цветовая температура приблизительно пропорциональна В ^0,42

Это означает, что снижение рабочего напряжения на 5 процентов увеличит срок службы лампы более чем в два раза за счет снижения ее светоотдачи примерно на 20 процентов. .Это может быть очень приемлемым компромиссом для лампочки, которая находится в труднодоступном месте (например, светофоры или светильники, подвешенные к высоким потолкам). Так называемые «долговечные» лампы — это просто лампы, в которых используется этот компромисс.

В соответствии с приведенными выше соотношениями (которые, вероятно, не точны для таких экстремальных отклонений от номинальных значений), эксплуатация 100-ваттной 1000-часовой лампы 1700 люмен при половинном напряжении продлит ее срок службы примерно до 65000000 часов или более 7000. лет — при снижении светоотдачи до 160 люмен, что примерно соответствует нормальной 15-ваттной лампе. Centennial Light — это лампочка, которая внесена в Книгу рекордов Гиннеса как горящая почти непрерывно на пожарной станции в Ливерморе, Калифорния, с 1901 года. Однако мощность лампы составляет всего 4 Вт. Похожую историю можно рассказать о 40-ваттной лампочке в Техасе, которая освещается с 21 сентября 1908 года. Когда-то она находилась в оперном театре, где известные знаменитости останавливались, чтобы полюбоваться ее светом, но теперь находится в местном музее. ^[14]

В прожекторах, используемых для фотографического освещения, компромисс осуществляется в другом направлении.По сравнению с лампами общего назначения при той же мощности эти лампы излучают гораздо больше света и (что более важно) света с более высокой цветовой температурой за счет значительного сокращения срока службы (который может составлять всего 2 часа для типа P1. напольная лампа). Верхний предел температуры, при которой могут работать металлические лампы накаливания, — это температура плавления металла. Вольфрам — металл с самой высокой температурой плавления. Например, проекционная лампа со сроком службы 50 часов рассчитана на работу только на 50 ° C (90 ° F) ниже этой точки плавления.

Лампы также различаются по количеству опорных проводов, используемых для вольфрамовой нити накала. Каждая дополнительная опорная проволока делает нить механически прочнее, но отводит тепло от нити, создавая еще один компромисс между эффективностью и долгим сроком службы. Многие современные 120-вольтовые лампы не используют дополнительных опорных проводов, но лампы, предназначенные для «грубой эксплуатации», часто имеют несколько опорных проводов, а лампы, предназначенные для «вибрационной работы», могут иметь до пяти. Лампы, рассчитанные на низкое напряжение (например, 12 В), обычно имеют нити из гораздо более тяжелой проволоки и не требуют дополнительных опорных проводов.

Световая отдача и светоотдача

Крупный план вольфрамовой нити внутри галогенной лампы

Свет может расходовать энергию из-за того, что излучает слишком много света за пределами видимого спектра. Для освещения полезен только видимый свет, и некоторые длины волн воспринимаются как более яркие, чем другие. Принимая это во внимание, световая отдача — это отношение излучаемой полезной мощности к общему лучистому потоку (мощности). Он измеряется в люменах на ватт (лм / Вт). Максимально возможная эффективность составляет 683 лм / Вт.Световая отдача — это отношение световой отдачи к этому максимально возможному значению. Выражается в виде числа от 0 до 1 или в процентах. ^[15] Однако термин «световая отдача» часто используется для обеих величин.

Две взаимосвязанные меры — это общая световая отдача и общая световая отдача, которые делятся на общую потребляемую мощность, а не на общий лучистый поток. При этом учитывается больше способов потери энергии, и поэтому они никогда не превышают стандартные значения световой отдачи и эффективности.Термин «световая отдача» часто используется неправильно и на практике может относиться к любому из этих четырех показателей.

В таблице ниже приведены значения общей световой отдачи и эффективности для нескольких типов ламп накаливания и нескольких идеализированных источников света. В аналогичной таблице в статье о световой эффективности сравнивается более широкий спектр источников света друг с другом.

Тип	Общая световая отдача	Общая световая отдача (лм / Вт)
40 Вт лампа накаливания вольфрама	1.9 процентов	12,6
60 Вт лампа накаливания вольфрама	2,1 процента	14,5
100 Вт лампа накаливания вольфрама	2,6 процента	17,5
стекло галогенное	2,3 процента	16
кварц галогенный	3,5 процента	24
высокотемпературная лампа накаливания	5,1 процента	35 [16]
идеальный чернотельный радиатор при 4000 K	7.0 процентов	47,5
Радиатор для идеального черного тела при 7000 К	14 процентов	95
идеальный источник белого света	35,5 процента	242,5
идеальный монохроматический источник 555 нм	100 процентов	683

Таким образом, обычная лампа мощностью 100 Вт для систем на 120 В с номинальной светоотдачей 1750 люмен имеет общую эффективность 17,5 люмен на ватт по сравнению с «идеальным» значением 242.5 люмен на ватт для одного типа белого света. К сожалению, вольфрамовые нити излучают в основном инфракрасное излучение при температурах, при которых они остаются твердыми (ниже 3683 кельвина). Дональд Л. Клипштейн объясняет это следующим образом: «Идеальный тепловой излучатель наиболее эффективно излучает видимый свет при температуре около 6300 ° C (6600K или 11500 ° F). Даже при такой высокой температуре большая часть излучения является либо инфракрасным, либо ультрафиолетовым, а теоретическая световая отдача [sic] составляет 95 люмен на ватт ». Ни один из известных материалов не может использоваться в качестве нити накала при этой идеальной температуре, которая выше, чем поверхность солнца.

Банкноты

1. ↑ TeraLab, Lamp Outpsy. Проверено 9 августа 2007 года.
2. ↑ Фредерик Г. Хохграф, Проверка ламп на включение и выключение в дорожно-транспортных происшествиях. Проверено 9 августа 2007 года.
3. ↑ Мэтью Джозефсон, Эдисон: Биография (Макгроу Хилл, 1959).
4. ↑ Тревор Уильямс и Т.К. Дерри, Краткая история технологии (Oxford University Press, 1960).
5. ↑ Министерство энергетики США, Озеленение федеральных объектов, 2-е издание, Компактное флуоресцентное освещение.Проверено 22 февраля 2007 г.
6. ↑ Группа демократов в Ассамблее штата Калифорния, член Ассамблеи Ллойд Ф. Левин. Проверено 9 августа 2007 года.
7. ↑ Conntact.com, От редакции: Над их головами загорелась лампочка. Проверено 9 августа 2007 года.
8. ↑ Associated Press, лампочка Эдисона может оказаться под угрозой.
9. ↑ The New Zealand Herald, Стандартные лампочки, которые нужно выключить. Проверено 9 августа 2007 года.
10. ↑ Чинта Паксли, Онтарио может запретить использование старых лампочек.Проверено 9 августа 2007 года.
11. ↑ CBC News, Новая Шотландия обдумывает выключатель лампочки. Проверено 9 августа 2007 года.
12. ↑ BBC News, Лампочки должны быть эффективными «к 2009 году». Проверено 9 августа 2007 года.
13. ↑ Expatica, Больше никаких ламп накаливания. Проверено 9 августа 2007 года.
14. ↑ Домашнее освещение и аксессуары, мощность в ваттах? Прощальный взгляд на освещение. Проверено 9 августа 2007 года.
15. ↑ Международное объединение чистой и прикладной химии, спектрохимия. Проверено 9 августа 2007 года.
16. ↑ Дональд Л. Клипштейн, Великая книга Интернет-лампочек, часть I. Проверено 9 августа 2007 г.

Список литературы

• Дерри Т.К. и Тревор Уильямс. 1993. Краткая история технологии. Mineola, NY: Dover Publications. ISBN 0486274721
• Фридель, Роберт и Пол Исраэль. 1987. Электрический свет Эдисона: биография изобретения. Нью-Брансуик, Нью-Джерси: Издательство Университета Рутгерса. ISBN 0813512549
• Хьюз, Томас П.1977 г. «Метод Эдисона». В Technology at the Turning Point, под редакцией У. Б. Пикетта. Сан-Франциско, Калифорния: San Francisco Press. ISBN 0
• 2360
• Хьюз, Томас П. 2004. Американский генезис: век изобретений и технологического энтузиазма 1870-1970 гг. . 2-е изд. Чикаго: Издательство Чикагского университета. ISBN 0226359271
• Джозефсон, Мэтью. 1992. Эдисон: Биография. Хобокен, Нью-Джерси: Wiley. ISBN 0471548065
• Мэтьюз, Джон Р. 2005. Лампочка .Изобретения, которые сформировали мир. Лондон: Франклин Уоттс. ISBN 0531167216

Внешние ссылки

Все ссылки получены 28 февраля 2018 г.

Источники света / освещения:
Естественные / доисторические источники света:	Биолюминесценция | Небесные объекты | Молния
Источники света горения:	Ацетиленовые / карбидные лампы | Свечи | Лампы Дэви | Огонь | Газовое освещение | Керосиновые лампы | Фонари | Limelights | Масляные лампы | Светильники
Ядерные / химические источники света прямого действия:	Betalights / Trasers | Хемолюминесценция (световые палочки)
Источники электрического света:	Дуговые лампы | Лампы накаливания | Люминесцентные лампы
Разрядные источники света высокой интенсивности:	Керамические разрядные металлогалогенные лампы | Лампы HMI | Лампы ртутно-паровые | Металлогалогенные лампы | Натриевые лампы | Ксеноновые дуговые лампы
Другие источники электрического света:	Электролюминесцентные (EL) лампы | Глобар | Индуктивное освещение | Дискретные светодиоды / твердотельное освещение (светодиоды) | Неоновые и аргоновые лампы | Лампа Нернста | Серная лампа | Ксеноновые лампы-вспышки | Свечи Яблочкова

кредитов

Энциклопедия Нового Света писателей и редакторов переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света и участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедия Нового Света :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Что заставляет лампочку загораться?

Представьте, что вы вернулись в средневековье. Уже почти стемнело, и вы отправляетесь в дом, чтобы прибраться после тяжелого рабочего дня в поле. После быстрой ванны и обильного ужина хочется расслабиться и немного насладиться вечером. Когда стемнеет, что вы делаете для освещения?

Еще до изобретения современного освещения вы, вероятно, потянулись бы за свечой или масляной лампой. Если вы жили в большом доме, вам, вероятно, понадобилось несколько свечей или ламп.Освещение всех этих устройств — и поддержание их освещения — может оказаться довольно сложной задачей. Они также могли выделять много тепла и копоти, что не обязательно было очень приятным.

Неудивительно, что изобретатели прошлого тосковали по простому решению для освещения своего пути в темноте. В конце 1800-х годов два изобретателя — американец Томас Эдисон и англичанин сэр Джозеф Суон — независимо друг от друга придумали одно и то же изобретение: электрическую лампочку.

Оглядываясь назад во времени, интересно отметить, что такое простое изобретение появилось так долго.Традиционная лампочка, также называемая лампой накаливания, представляет собой элегантно простое устройство, состоящее всего из нескольких основных частей. На самом деле, со времен Эдисона это не сильно изменилось. Однако это была технологическая революция, навсегда изменившая историю.

Лампочки состоят всего из нескольких основных частей. Металлическое основание имеет два металлических контакта, которые подключаются к концам электрической цепи. Металлические контакты прикрепляются к двум жестким проводам, которые сами соединены тонкой металлической нитью.Нить накала — это тонкий провод, который вы видите в середине лампочки, удерживаемый стеклянной опорой. Все это находится внутри стеклянной колбы, заполненной инертным газом, например аргоном.

Когда лампочка подключается к источнику питания, электрический ток течет от одного металлического контакта к другому. Когда ток проходит через провода и нить накала, нить накала нагревается до точки, где она начинает испускать фотоны, которые представляют собой небольшие пакеты видимого света.

В обычной 60-ваттной лампочке нить накала сделана из тонкого и длинного металлического вольфрама.Хотя нить накала внутри лампы выглядит так, как будто она всего около дюйма в длину, на самом деле она более шести футов в длину и свернута в тугую катушку. Это возможно, потому что его толщина составляет всего одну сотую дюйма!

Не все металлы излучают видимый свет при нагревании до экстремальных температур. Фактически, большинство из них расплавится до достижения такой температуры. Однако вольфрам имеет чрезвычайно высокую температуру плавления, что делает его идеальным металлом для нити накала ламп.

Чтобы вольфрамовая нить накаливания не загорелась при такой высокой температуре, в лампах накаливания высасывается весь кислород, чтобы создать почти вакуум.Чтобы предотвратить испарение атомов вольфрама, в лампочку вводят инертный газ, например аргон, чтобы продлить срок ее службы.

Хотя лампы накаливания дешевы, эффективны и очень просты в использовании, они не очень эффективны. Они выделяют много тепла. Более продвинутые технологии, включая люминесцентные лампы и светодиоды (светодиоды), намного более эффективны, производя больше света и меньше тепла. Эти новые технологии потребляют меньше энергии и постепенно заменяют обычные лампочки.

История лампочки: первые дни до светодиодов

С развитием в 19 веке и окончательным упадком в 21 веке лампа накаливания доминировала как в домашнем, так и в общественном освещении на протяжении всего 20 века. Это была технология, которая изменила наш образ жизни, работы и развлечений.

Часть первая: ранние разработки

Без технологического и делового чутья одного человека — Томаса Эдисона — мир сегодня выглядел бы совсем иначе.Еще в 19 веке путешествие к свету было призрачной чередой событий.

Значение лампочки — или лампы, как ее называют инженеры, — настолько велико, что это выражение вошло в язык как синоним изобретения. Тем не менее, его путь к превосходству лежал в беспорядочной уличной драке, в которой доминировал один человек — Томас Альва Эдисон, который, несмотря на всю свою дальновидность и деловую хватку, не мог предвидеть, что век спустя его разработка идеи, которая осветила мир быть практически устаревшими с появлением светодиодной технологии.

По одному из самых крутых поворотов технологической судьбы, так называемое «изобретение» лампочки никогда не имело «момента лампочки». Как и многие важные инновации, оказавшие далеко идущее влияние на коммерческое и культурное развитие человечества, лампочка — или, более конкретно, в данном случае лампа накаливания — стала продуктом серии независимых и последовательных прорывов инженеров. и ученых, разделенных как временем, так и географией. Несмотря на то, что великий американский изобретатель и предприниматель Эдисон традиционно получает лавры за то, что принес лампочку в мир, почетный куратор Смитсоновского института Бернард С. Финн говорит, что мы совершенствуем одно из наших самых важных открытий с тех пор, как первые люди узнали, что огонь может производить как свет, так и тепло.

Эдисон внес свет в современный мир как разработчик идей других инженеров, которые предшествовали ему в 19 веке. «Это Томас Эдисон предложил коммерчески жизнеспособное решение», — говорит Финн. В 1879 году, в канун Нового года, Эдисон зажег свою лабораторию в Менло-парке — дисплей, видимый с расстояния более 20 миль, — и эра электрического освещения буквально началась. Всегда готовый к делу, Эдисон предсказал, что электрический свет станет «настолько дешевым, что только богатые будут зажигать свечи».

Настоящая ценность достижения Эдисона заключалась в том, что оно ознаменовало конец пробного этапа создания света с помощью электричества, сделав лампы накаливания передовой технологией. В книге Эдисона «Электрический свет: искусство изобретения» историки Роберт Фридель и Пол Исраэль упоминают 22 изобретателя ламп накаливания, опередившие Эдисона, но все же твердо ставят его во главе семьи. Это связано с сочетанием трех критических факторов, которые Эдисон правильно понял одновременно: раскаленный материал, высокий уровень вакуума и высокое сопротивление.

Это был последний из этих трех, который Эдисон действительно понимал лучше, чем его предшественники. При высоком сопротивлении тепло (и, следовательно, свет) будет накапливаться в элементе вместо питающих проводов, исходящих от удаленных электрических генераторов. По словам Финна, после тестирования сотен материалов «он остановился на тонкой полосе — или нити — углерода». Поскольку углеродная нить будет гореть при контакте с воздухом, стеклянный корпус или «колба» необходимо откачать с помощью вакуумного насоса. Ранние версии лампы накаливания (слово происходит от латинского «incandescens», что означает «светящийся») имеют «наконечник», показывающий, где изначально был подключен насос.К 1881 году на электрическом конце был стандартный разъем, через который лампочку теперь можно было вкручивать в розетку и включать и выключать.

Именно стоя на плечах тех, кто шел до него, Эдисон смог заглянуть так далеко в будущее электрического света. Он неустанно совершенствовал инновации других ученых, таких как Хамфри Дэви, Джеймс Боуман Линдси, Мозес Дж. Фармер, Уильям Э. Сойер, Джозеф Свон и Генрих Гебель, идеи которых были коммерчески непрактичными. Понимая, что платина была слишком дорогим товаром для использования в электрическом освещении, он пошел по пути бамбуковой нити с углеродным покрытием (по анекдотам, у него была идея использовать бамбук, наблюдая за своей удочкой во время производственной поездки, чтобы наблюдать затмение. ).

Он также занимался торговлей и торговлей, получая патенты у других инженеров, создавая стратегические альянсы, особенно со своим британским конкурентом Джозефом Своном (который во многих отношениях был игроком не меньшей важности, чей дом первым осветил лампочка). Эдисон заручился существенной финансовой поддержкой как от семьи Вандербильтов — самой богатой в Америке, заработавшей свои деньги на судоходстве и железной дороге, — так и от корпоративного финансиста Дж. П. Моргана. Тем не менее, главным образом благодаря чистой дальновидной изобретательности человек, имеющий более тысячи патентов на свое имя, стал движущей силой, озарившей ХХ век.

Часть вторая: доминирование на рынке

На протяжении большей части 20-го века казалось, что лампа накаливания не имеет серьезных конкурентов. Тем не менее, в связи с растущим давлением, направленным на повышение энергоэффективности, в последние десятилетия все было на стене.

Еще в 1835 году шотландский изобретатель Джеймс Боумен Линдсей продемонстрировал свою раннюю версию постоянного электрического света, заявив, что с помощью такой технологии он мог «читать книгу на расстоянии полутора футов». Он вряд ли мог ожидать, что через столетие лампа накаливания, в создание которой он так много вложил, превратит ночь в день.Это осветит нашу жизнь, продлит рабочее время и заставит футбольные стадионы светиться в темноте. Он обеспечил бы безопасность и освещение общественных зданий и обеспечил бы прожекторами зенитную артиллерию военного времени. Дороги будут освещены, чтобы соответствовать неуклонному росту количества автомобилей, а готовность к работе в ночное время аэропортов произведет революцию в сфере международных грузоперевозок.

На заре 20 века появилась беспрецедентная возможность для разработчиков новой лампы накаливания.Области применения были безграничны: от очень скромных (например, велосипедные фары) до национальной инфраструктуры (например, дорожное освещение). Поле было открыто, и вскоре рынок заполонили производители, надеющиеся нажиться на золотой лихорадке в искусственном освещении.

Тем не менее, к Рождеству 1924 года такие известные имена, как Osram, Philips и General Electric, начали нервничать. Это произошло потому, что рынок, хотя и процветал, становился непредсказуемым. Увидев, что его продажи упали с 63 миллионов единиц в 1922-1923 годах более чем на половину в следующем году, глава Osram Уильям Мейнхардт предложил встретиться со своими конкурентами, чтобы согласовать торговые принципы, которые обеспечат их будущее.В то время как рождественские елки украшали швейцарский город Женеву 23 декабря 1924 года, высшее руководство мирового сообщества производителей ламп накаливания вступило в сговор, чтобы сформировать картель Фебус, чтобы установить квоты и территории, поделиться знаниями и согласовать стандарты (например, винт Эдисона). в разъеме).

Однако скрытой целью была защита доходов на рынке, где производители становились жертвами собственного успеха. Еще в третьем десятилетии 20-го века производство лампочек было настолько развитым, что их срок службы составлял 2500 часов, а это означало, что потребовались годы, прежде чем устройства потребовались замены.Одним из основных (и все же менее распространенных) результатов «Конвенции о развитии и прогрессе международной индустрии электрических ламп накаливания» было сокращение ожидаемой продолжительности жизни до 1000 часов. Чтобы убедиться, что компании соблюдают новые правила устаревания, они были обязаны отправлять свои продукты для независимого тестирования в Швейцарии. Если продукты демонстрировали нежелательную долговечность, производители сталкивались с большими штрафами.

Несмотря на то, что картель намеренно остановил технологическое развитие, лампа накаливания получила признание как одна из величайших инноваций того времени.К концу Первой мировой войны, когда стоимость электричества резко упала, он также стал серьезной альтернативой газовому освещению.

Эдисон не ошибся, сказав, что свечи зажигают только богатые. Согласно данным исследования, опубликованным Fouquet and Pearson, стоимость искусственного света упала за столетия с тысяч фунтов за люмен в час до долей цента, когда мы перешли от использования свечей ручной работы к лампам массового производства. Это падение стоимости привело к тому, что потребление искусственного света в 20 веке стало в 100 000 раз больше, чем в 18 веке.

Энергии и света было так много, что рынок мог себе это позволить и успокоился. Вольфрамовая нить накаливания могла поглощать удары появляющейся флуоресцентной технологии «полосового света», которая появилась на фабриках и в офисах. Стоимость искусственного освещения была такой, что не было никакого реального давления, чтобы изменить статус-кво до нефтяного кризиса середины 1970-х годов. Это привело к появлению компактных люминесцентных ламп (КЛЛ), энергоэффективность которых в пять раз выше, чем у ламп накаливания, что сделало их серьезным конкурентом.Когда Philips и Osram вывели их на рынок в начале 1980-х, появились первые трещины в превосходстве ламп накаливания.

Эффективность стала модным словом. Новые технологии выстраивались в очередь, чтобы стать следующим большим достижением. Начинало происходить немыслимое: правительства принимали закон о поэтапном отказе от ламп накаливания.

Часть третья: светодиодная революция

Теперь, когда лампа накаливания фактически превратилась в динозавра, а все взгляды на новые светодиодные технологии как панацею для окружающей среды, следующий этап эволюции освещения связан с эффективностью и законодательством.

По данным производителя лампочек Philips, сегодня на освещение приходится 19 процентов мирового потребления электроэнергии. Учитывая, что лампы накаливания эффективно тратят до 95 процентов своей энергии, производя тепло, а не свет, существует огромный потенциал для энергосбережения в мире, где снижение спроса на ресурсы все чаще регулируется законодательством. Если посмотреть на рынок ламп накаливания в США в 2010 году — примерно в то время, когда во всем мире был разработан закон о поэтапном отказе от ламп накаливания, — было продано восемь миллиардов ламп, из которых половина были лампами накаливания, а количество светодиодов составляло всего лишь 10 процентов.

В то время казалось, что потребители не готовы к революции светодиодов, несмотря на исследования Кембриджского университета, согласно которым потенциальная экономия энергии при переходе на светодиоды будет «огромной». Анализируя базовые показатели энергосбережения, в исследовательском документе под названием «Освещение для 21 века» говорится, что в Великобритании освещение потребляет более одной пятой всей электроэнергии, вырабатываемой на электростанциях, и светодиоды могут снизить этот показатель на не менее 50 процентов. Статистические данные Министерства энергетики США соглашаются, оценивая, что к 2025 году «твердотельное освещение, такое как светодиоды, могло бы сократить глобальное количество электроэнергии, используемой для освещения, на 50 процентов и могло бы устранить 258 миллионов метрических тонн выбросов углерода, уменьшив потребность в 133 новых электростанции и общая экономия средств более ста миллиардов долларов ».

Все согласны с тем, что можно добиться огромной экономии энергии, и мир, кажется, готов к спонтанным изменениям в том, как мы его освещаем. Тем не менее, эта предсказанная рыночная революция была медленной и неохотной, заставив правительства вмешаться, чтобы ускорить изменения в наших моделях производства и потребления. В течение последнего десятилетия в ЕС постепенно запрещались различные типы ламп накаливания, а в сентябре этого года было прекращено использование галогенных и компактных люминесцентных ламп (КЛЛ), что, по сути, стало концом ламп накаливания в том виде, в каком мы их знаем.

The Energy Saving Trust использует более взвешенные тона, заявляя, что, хотя исторически мы могли «мало беспокоиться» по поводу того факта, что «электрические лампочки были только на 10 процентов эффективны … в последние несколько лет появилось совсем другое отношение к освещению. годы». В своем официальном документе «Правильный свет» Траст говорит, что это новое отношение лишь отчасти обусловлено законодательством, с доброй волей от «растущего понимания общественностью той роли, которую хорошее освещение может сыграть в улучшении их домов», обеспечивающих оставшуюся часть рыночный сдвиг.

Реальность такова, что промышленность и бытовая техника только сейчас серьезно начинают претерпевать серьезные изменения, движимые желанием внедрить новые энергоэффективные технологии, такие как светодиоды, за счет ламп накаливания, а теперь и галогенных и компактных люминесцентных ламп.

Сегодня, несмотря на затянувшуюся борьбу на руках из-за переговоров о Брексите, Великобритания по-прежнему является членом Европейского Союза, и мы сталкиваемся с тем, что средства массовой информации решили назвать «запретом лампочек», когда более возбужденные ежедневные газеты регулярно сообщают об этом. (в основном не существует) общественные запасы ламп накаливания в качестве защиты от будущего, освещенного светодиодами.Возражение против этого неясно, кроме смутного ощущения, что светодиодное освещение не такое «теплое», как лампы накаливания. Этот «запрет на лампочки» на самом деле представляет собой набор проектов европейских правил по эффективности, согласно которым к 2020 году в качестве источников света будут удалены вольфрамовые галогены и КЛЛ.

В рамках обзора своих законов об экодизайне ЕС опубликовал необходимость замены источников света с минимальным требованием к эффективности 85 люмен на ватт и максимальной мощностью в режиме ожидания 0,5 Вт. Требования экодизайна являются обязательными для всех стандартных ламп, люминесцентных ламп и прожекторов, продаваемых в ЕС.Эти правила устанавливают требования к энергоэффективности и другие факторы, такие как срок службы лампы, время прогрева и энергетическая маркировка. По данным ЕС, «при использовании энергоэффективного освещения счета за электроэнергию в домах могут снизиться на 25 евро в год. Заменив галогенную лампу светодиодной, вы можете сэкономить до 100 евро в течение примерно 20-летнего срока службы продукта. Энергоэффективное освещение может сэкономить достаточно энергии для питания 11 миллионов домашних хозяйств в течение одного года и избежать выброса 12 миллионов тонн CO2 в Европе.”

Тем не менее, не все с таким энтузиазмом относятся к преимуществам технологии замены светодиодов или требованиям экодизайна. Индустрия развлечений заявляет, что директива ЕС станет похоронным звоном для драматического освещения. Генеральный директор немецкой компании по освещению сцены GLP Удо Кюнцлер прогнозирует «исчезновение театров, концертных площадок и других сфер исполнительского искусства, поскольку никакие вольфрамовые светильники и многие светодиодные развлекательные устройства не соответствуют этим требованиям».

В целях защиты индустрии профессионального сценического освещения он надеется «убедить Европейскую Комиссию ратифицировать исключение для нашей отрасли. Нет времени терять. Мы должны действовать как единая индустрия, чтобы эти предложения не были закреплены в законе ».

Хронология

Долгая дорога к лампочке ХХ века

1761
Эбенезер Киннерсли демонстрирует накаливание от нагретой проволоки.

1802
Хамфри Дэви использует «батарею огромных размеров» для создания света накаливания, пропуская электрический ток через платиновую нить накала.

1835
Джеймс Боумен Линдси демонстрирует постоянный электрический свет, с помощью которого можно «читать книгу на расстоянии полутора футов».

1838
Марселлен Джобард изобретает лампу накаливания с вакуумной атмосферой, в которой используется углеродная нить.

1840
Уоррен де ла Рю изобретает и помещает свернутую в спираль платиновую нить в вакуумную трубку.Разработка отложена из-за стоимости платины.

1841
Фредерик де Молейнс получает первый патент на лампу накаливания, в конструкции которой используются платиновые провода внутри вакуумной лампы.

1845
Джон У. Старр приобретает патент на свою лампу накаливания, в которой используются углеродные нити.

1851
Жан Эжен Робер-Уден публично демонстрирует лампы накаливания в своем поместье в Блуа, Франция.

1859
Моисей Г. Фармер создает лампу накаливания с платиновой нитью.Томас Эдисон покупает более поздний патент Фармера на электрическую лампочку.

1872
Русский Александр Лодыгин изобрел лампу накаливания с использованием азота в стеклянном корпусе и получил российский патент в 1874 году.

1874
Канадский патент подан Генри Вудвордом и Мэтью Эвансом на лампу, состоящую из угольных стержней, установленных в стеклянный баллон, заполненный азотом. Патент позже был продан Эдисону.

1878
Томас Эдисон начинает серьезные исследования по разработке практичной лампы накаливания.

1879
Джозеф Свон демонстрирует работу своей дуговой лампы с угольным стержнем. Мосли-стрит в Ньюкасл-апон-Тайне становится первой в мире автомагистралью, освещенной лампой накаливания.

1879
Эдисон подает патент в США на электрическую лампу, в которой используется «углеродная нить или полоса, свернутая в спираль и соединенная с платиновыми контактными проводами».

1880
Пароход Columbia компании Oregon Railroad and Navigation Company становится первым приложением для электрических ламп накаливания Эдисона.

1881
Лондонский театр Савой, освещенный лампами накаливания Свана, становится первым в мире общественным зданием с электрическим освещением.

1882
Компании Эдисона и Свана сливаются в Edison and Swan United Electric Company (позже Ediswan), а затем объединяются в Thorn Lighting.

1883
Генрих Гобель утверждает, что в 1854 году разработал первую лампу накаливания с тонкой карбонизированной бамбуковой нитью высокого сопротивления, платиновыми подводящими проводами в цельностеклянной оболочке и высоким вакуумом.

1883
Патентное бюро США постановило, что патенты Эдисона основаны на «известном уровне техники» Уильяма Сойера и поэтому недействительны.

1889
Судья США постановил, что патент Эдисона на «углеродную нить с высоким сопротивлением» является действительным.

1896
Артуро Малиньяни патентует метод массового производства лампочек. Патент куплен Эдисоном в 1898 году.

Подпишитесь на электронную рассылку новостей E&T, чтобы получать такие отличные новости, как эта, каждый день.

5 различных типов лампочек. Лампочки загорались… | Эйлин Гарсия

Лампочки освещают наши дома, офисы и здания с тех пор, как Томас Эдисон и Джозеф Свон изобрели первую лампу накаливания в 19 веке. Два века спустя лампы накаливания претерпели огромное развитие и значительное улучшение в отношении эффективности, качества света, плотности и энергосбережения. Несмотря на это, мы по-прежнему носим в уме основной образ лампочки; Лампочки доступны в различных формах, размерах, напряжениях и материалах.В зоне залива дистрибьютора электрооборудования и освещения предлагаются лампы и лампочки производства General Electric, Philips, Cooper Lighting, Dialights и т. Д.

Вот список пяти наиболее распространенных типов лампочек с указанием их соответствующих преимуществ.

1- Лампы накаливания:

Типичные лампы накаливания. В лампе накаливания вольфрамовая нить накаливания светится, когда через нее проходит ток, освещая лампу. Вольфрамовая нить окружена вакуумом или азотом.Доступны луковицы разных размеров, включая GLS, глобус, конфеты, грибы. Однако резкое протекание тока вызывает нагрев и выгорание нити. Лампы накаливания работают только 700–1000 часов и приводят к потере энергии.

Лампы накаливания были наиболее распространенным типом ламп в зданиях с момента изобретения лампочек и только недавно были заменены новыми технологиями, включая светодиоды, люминесцентные лампы и лампы HID.

2- Люминесцентные лампы:

Люминесцентные лампы сложнее, чем лампы накаливания.В люминесцентной лампе электрический ток проходит между катодами, возбуждая ртуть и другие газы, которые находятся внутри, излучая энергию. Фосфорное покрытие снаружи преобразует лучистую энергию в видимый свет. Люминесцентные лампы потребляют меньше энергии для получения того же количества света и могут работать дольше. Но их трудно утилизировать из-за наполнения ртутью.

3- Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ):

КЛЛ предназначены для замены ламп накаливания в домах и коммерческих зданиях.Работая по принципу люминесцентных ламп, КЛЛ излучает такое же количество света при меньшей мощности. Он состоит из множества трубчатых петель, заполненных ртутью и напоминающих лампу накаливания.

По сравнению с лампами накаливания КЛЛ имеют более длительный срок службы до 10 000 часов, более энергоэффективны и имеют более высокую светоотдачу. Но ртуть в петлях затрудняет их утилизацию.

4- Галогенные лампы:

Галогенные лампы — это улучшенная версия ламп накаливания, в которых вольфрамовая нить накаливается компактным прозрачным конвертом.Колба получила свое название от наполнения небольшого количества галогена инертным газом. Инертный газ увеличивает яркость и срок службы лампы, что приводит к более высокой светоотдаче. Эти лампы также меньше по размеру по сравнению с лампами накаливания.

5- Светоизлучающий диод (LED):

Светодиодные лампы становятся все более распространенными из-за их энергоэффективности и разнообразия цветов света. Светодиод — это полупроводниковое устройство, в котором электричество подается на отрицательно заряженный диод, что приводит к потоку электронов и высвобождению фотона.Фотоны объединяются, чтобы излучать свет из диода.

Светодиодная лампа состоит из нескольких диодов, излучающих необходимое количество света. Как полупроводник, светодиоды обладают высокой энергоэффективностью и могут производить более яркий свет с меньшим энергопотреблением. Светодиод может излучать цветной свет без использования цветных фильтров, и вы можете попросить своего Electrical и распределителя освещения Bay Area предоставить светодиод любого цвета, который вы хотите.

Электрификация: история освещения наших домов

Alexa, выключи свет

Освещение наших домов, сообществ и городов сегодня стало более высокотехнологичным, чем когда-либо прежде.Уличные фонари включаются и управляются дистанционно, в то время как дома освещаются щелчком переключателя, голосовой командой AI или даже дистанционным управлением с работы.

Традиционные лампы накаливания постепенно выводятся из употребления во всем мире и заменяются более энергоэффективными галогеновыми, светодиодными и OLED-альтернативами — все они производят больше света при меньшем потреблении энергии. Умные и эффективные солнечные лампы, такие как Маленькое Солнце художника Олафура Элиассона и инженера Фредерика Оттенсена, все чаще приносят яркий свет в сельские районы и те, у кого нет доступа к надежному источнику питания.

Коллекция Музея науки Солнечная лампа «Маленькое солнышко» от Олафура Элиассона и Фредерика Оттенсена

В домашних условиях схемы освещения становятся все более изощренными. В своей книге 2009 года 43 Принципы дома дизайнер Кевин МакКлауд описывает использование нескольких типов освещения — рабочего, окружающего, направленного и декоративного — в разработке «хорошей схемы освещения». Трудно устоять перед соблазном добавить еще больше света в наши дома.

Но что мы потеряли в нашем освещенном мире? Прогуляйтесь по окраинам пригорода ночью, и вы никогда не погрузитесь в полную темноту — сияние города или «небесное сияние» постоянно присутствует на горизонте.По оценкам, 80% мирового населения живет с этим свечением неба. Его протяженность можно увидеть из космоса по спутниковым снимкам, показывающим ярко освещенную Землю.

Влияние света и светового загрязнения на природу, включая людей, требует дополнительных исследований. Например, хотя переход от традиционных уличных фонарей на натриевых парах с их желтым свечением к более энергоэффективным белым светодиодам звучит неплохо, данные показывают, что дополнительный ультрафиолетовый свет, который излучают многие из них, беспокоит дикую природу.

Конечно, слишком много освещения — это роскошь, которой нет у большей части населения мира.Пришло время более вдумчиво и продуманно использовать световые технологии, относясь к искусственному свету как к драгоценному ресурсу.

Факты о лампочках для детей

Лампа накаливания Конструкция лампы накаливания

Лампочка производит свет от электричества. Помимо освещения темного помещения, их можно использовать, чтобы показать, что электронное устройство включено, для направления движения, для обогрева и для многих других целей. Миллиарды используются, некоторые даже в космосе.

Ранние люди использовали свечи и масляные лампы для освещения. Грубые лампы накаливания делали в начале и середине 19 века, но от них мало пользы. В конце века благодаря усовершенствованным вакуумным насосам и улучшенным материалам они сияли дольше и ярче. Электростанции обеспечивали электричеством городские, а затем и сельские районы. Более поздние газоразрядные лампы, в том числе люминесцентные, потребляют меньше электроэнергии, чтобы производить больше света.

Типы лампочек

Есть несколько видов лампочек:

• лампа накаливания — самая распространенная лампочка в доме примерно до 2003-2010 гг.
  • ‘ галогенная лампа’ — более эффективная лампа накаливания
• газоразрядная лампа — разновидность лампочки, включающая в себя люминесцентный свет.Компактные люминесцентные лампы (или КЛЛ) теперь заменяют лампы накаливания в доме
Светодиод
• — раньше использовались только для маломощных мест, теперь их можно использовать как лампочки в доме
• Электродуговая лампа, самый ранний вид, сейчас редкость, за исключением больших прожекторов

Лампочки преобразуют электричество в свет и тепло. За исключением ламп накаливания, тепло считается ненужным. Лампа, излучающая больше света и меньше тепла, более эффективна.

Лампа накаливания

Лампа накаливания превращает электричество в свет, пропуская электрический ток через тонкий провод, называемый нитью накала. Электрические нити состоят в основном из металлического вольфрама. Сопротивление нити накаливания нагревает лампочку. В конце концов нить накала становится настолько горячей, что начинает светиться.

Нить накала должна быть защищена от воздуха, поэтому она находится внутри колбы, а воздух в колбе либо удаляется (вакуум), либо, чаще, заменяется благородным газом, который ни на что не влияет, например неоном или аргон.Только около 3% энергии, которая уходит в лампу накаливания, на самом деле производит свет, остальная часть — тепло. Это одна из причин, по которой светодиоды более эффективны.

Лампочка этого типа плохо работала и мало использовалась, пока Джозеф Свон и Томас Эдисон не улучшили ее в 1870-х годах. Это была первая лампочка, которую можно было использовать в домах — она ​​стоила не слишком дорого и хорошо работала. Впервые людям не понадобился огонь (свечи, масляные лампы, керосиновые лампы и т. Д.), Чтобы зажечь свет.Он был достаточно ярким, чтобы люди могли легко читать по ночам или работать. Он использовался для освещения магазинов и улиц, и люди могли путешествовать после наступления темноты. Это положило начало повсеместному использованию электричества в домах и на предприятиях. У них были углеродные нити, пока в 1900-х годах не были разработаны вольфрамовые. Они служат дольше и излучают более яркий свет.

Ранние устройства на электронных лампах представляли собой лампы накаливания, предназначенные для работы при более низких температурах, с добавленными электронными деталями.

Люминесцентные лампы

Люминесцентные лампы эффективны и излучают только тепла, чем лампа накаливания.Они также служат дольше, чем лампы накаливания, но до конца 20-го века были намного больше и не подходили для розеток для небольших верхних фонарей и ламп, как лампы накаливания.

Люминесцентная лампа — это стеклянная трубка, обычно заполненная газом аргоном и небольшим количеством ртути. При включении катод нагревается и испускает электроны. Они попадают в аргон и ртуть. Газ аргон создает плазму, которая позволяет электронам лучше двигаться. Когда электроны сталкиваются с атомом ртути, он переводит молекулу в состояние, в котором она имеет много энергии (сохраняет энергию).Энергетическое состояние длится недолго, и когда энергия высвобождается, он испускает фотон. Фотоны ртути не видимы, как некоторые другие фотоны; они ультрафиолетовые. Итак, на стенке колбы есть люминофорное покрытие. Когда фотон попадает в молекулу люминофора, он, в свою очередь, переводит эту молекулу в возбужденное состояние. Когда этот люминофор высвобождает энергию, он испускает фотон, который мы можем видеть, и возникает свет. Изменение типа люминофора может изменить цвет, который мы видим, но обычно люминесцентные лампы белее, чем лампы накаливания, которые слегка желтые.

светодиод

Основная статья: светодиод

Светодиод (также известный как светоизлучающий диод) выполнен как электроника. Это микросхема из полупроводникового материала. Светодиодные лампы более эффективны и служат намного дольше, чем лампы накаливания или люминесцентные лампы. В отличие от люминесцентных ламп, в светодиодах не используется ртуть, которая токсична. В течение нескольких лет светодиодные лампы были не такими яркими, как другие виды ламп, и стоили дороже.

Предупреждения

• Большинство лампочек вставляется в розетку, обеспечивающую высокий уровень электрического напряжения.Если розетка включена, даже если лампочка не горит, существует реальная опасность поражения электрическим током.
• Лампы накаливания при включении сильно нагреваются, и им нужно время, чтобы остыть. Прикосновение к горячей лампе может вызвать ожоги.
• Большинство лампочек сделаны из стекла, а это значит, что они легко ломаются. У битого стекла острые края, которые могут порезать кожу.
• При поломке люминесцентной лампы ртуть внутри выделяет пар, который может вызвать отравление ртутью при вдыхании.

Галерея

• Edison Lightbulb Musée des Lettres et Manuscrits

Связанные страницы

Картинки для детей

• Включены лампы накаливания (слева) и люминесцентные (справа)

• Табличка с инструкцией по эксплуатации лампочек

• Сверху, две компактные люминесцентные лампы.