Как развивалась технология люминесцентного освещения. Кто стоял у истоков создания люминесцентных ламп. Какие ключевые изобретения привели к появлению современных люминесцентных светильников. Когда люминесцентные лампы начали массово производиться и использоваться.
Первые эксперименты с газоразрядными источниками света
История люминесцентных ламп берет свое начало в середине XIX века с экспериментов по созданию газоразрядных источников света. Ключевую роль в этом сыграли следующие ученые и изобретатели:
- Михаил Ломоносов — в 1748 году наблюдал свечение стеклянного шара, наполненного водородом, под действием электрического тока.
- Генрих Гейслер — в 1856 году создал первую экспериментальную газоразрядную лампу, получившую название «трубка Гейслера».
- Александр Беккерель — в 1859 году предложил покрывать внутреннюю поверхность газоразрядных трубок люминофором.
Эти ранние эксперименты заложили фундамент для дальнейшего развития люминесцентного освещения, хотя до создания практичных ламп было еще далеко.

Вклад знаменитых изобретателей в развитие люминесцентного освещения
Во второй половине XIX — начале XX века над созданием люминесцентных ламп работали многие известные ученые и изобретатели:
- Никола Тесла — в 1891 году продемонстрировал свечение трубок Гейслера в электромагнитном поле высокой частоты.
- Томас Эдисон — в 1896 году разработал люминофорное покрытие из вольфрамата кальция для рентгеновских трубок.
- Питер Купер Хьюитт — в 1901 году изобрел первую ртутную лампу, ставшую прообразом люминесцентных ламп.
Хотя эти разработки еще не привели к созданию коммерческих люминесцентных ламп, они значительно продвинули технологию вперед.
Создание первых практичных люминесцентных ламп
Ключевой прорыв в создании люминесцентных ламп произошел в 1920-х годах благодаря работам нескольких европейских ученых:
- Эдмунд Гермер — в 1926 году разработал лампу с повышенным давлением паров ртути и люминофорным покрытием, дающую яркий белый свет.
- Фридрих Мейер, Ганс Шпаннер и Эдмунд Гермер — получили в 1927 году патент на люминесцентную лампу современного типа.
Эти изобретения заложили основу для создания коммерческих люминесцентных ламп в 1930-х годах.

Начало массового производства люминесцентных ламп
В 1930-х годах крупные электротехнические компании начали разработку и производство люминесцентных ламп:
- General Electric — в 1934 году начала исследования под руководством Уильяма Энфилда, Джорджа Инмана и Ричарда Тайера.
- Westinghouse — в 1938 году разработала калильный стартер для люминесцентных ламп.
- GE и Westinghouse — в 1938 году представили первые коммерческие люминесцентные лампы на рынке США.
Это положило начало эре массового производства и использования люминесцентного освещения.
Технические характеристики первых коммерческих люминесцентных ламп
- Мощность: 15 Вт и 30 Вт
- Длина: 18 дюймов (46 см) и 36 дюймов (91 см)
- Диаметр: 1 дюйм (2,5 см)
- Цветовая температура: 3500K («белый») и 6500K («дневной свет»)
- Цветовые варианты: красный, желтый, зеленый, синий, розовый
Эти лампы были значительно эффективнее ламп накаливания и давали более качественный свет, что способствовало их быстрому распространению.

Применение люминесцентных ламп в годы Второй мировой войны
Вторая мировая война стала мощным стимулом для развития люминесцентного освещения:
- Военные заводы США массово переходили на люминесцентное освещение из-за его энергоэффективности.
- К 1951 году люминесцентные лампы производили больше света в США, чем лампы накаливания.
- Были разработаны специальные типы ламп для военных нужд, например, бактерицидные лампы.
Военное время значительно ускорило внедрение люминесцентного освещения в промышленности и быту.
Дальнейшее развитие технологии люминесцентных ламп
После Второй мировой войны технология люминесцентных ламп продолжала совершенствоваться:
- В 1970-х годах начались разработки компактных люминесцентных ламп (КЛЛ).
- В 1976 году Эдвард Хаммер из General Electric создал первую спиральную КЛЛ.
- В 1980-х годах КЛЛ начали выходить на массовый рынок.
- К 1990-м годам эффективность и качество света КЛЛ значительно улучшились.
Эти усовершенствования сделали люминесцентные лампы доступным и эффективным источником света для широкого круга потребителей.

Значение изобретения люминесцентных ламп для развития энергоэффективного освещения
Изобретение люминесцентных ламп стало важным шагом в развитии энергоэффективного освещения:
- Люминесцентные лампы потребляют на 75% меньше энергии, чем лампы накаливания той же яркости.
- Срок службы люминесцентных ламп в 8-10 раз превышает срок службы ламп накаливания.
- Люминесцентные лампы стали переходным этапом к еще более эффективным светодиодным источникам света.
Благодаря этим преимуществам люминесцентные лампы сыграли ключевую роль в повышении энергоэффективности освещения в XX веке.
кто изобрел и когда придумали
Уже много лет подряд люди применяют для освещения домов и улиц люминесцентные лампы. Несмотря на то, что эти приборы стоят довольно дорого, они отличаются большей светоотдачей по сравнению с лампами накаливания той же мощности. К тому же экономия достигается за счет более длительного срока эксплуатации, который составляет 5 лет при максимальном цикле включений и выключений 2000. При этом с историей создания люминесцентной лампы знакомы далеко не все.
Содержание
Наблюдения Ломоносова
Первые наблюдения в этой сфере сделал Михаил Ломоносов. Еще в восемнадцатом веке он наблюдал за свечением стеклянного шара, наполненного водородом. Этот процесс происходил под влиянием электрического тока. Ломоносов не стремился создать источник электрического света. Таким образом до самого изобретения люминесцентной лампы было еще далеко.
Изобретение трубок Гейслера
Первую газоразрядную лампу в виде экспериментальной установки создал Генрих Гейслер. Это случилось в 1856 году. Этот немецкий стеклодув имел изобретательский талант. Благодаря применению изобретенного им насоса Гейслеру удалось откачать воздух из стеклянной колбы.
Используя высоковольтную катушку, Гейслер смог возбудить зеленоватое свечение в вакуумированной колбе. Наполненная газом колба меняла оттенок свечения под влиянием высоковольтных токов. Эта конструкция была названа в честь исследователя трубкой Гейслера.
Исследования Беккереля
Чуть позже Александр Эдмон Беккерель изобрел такое явление, как электролюминесценция. В 1859 году ученый проводил ряд экспериментов с трубками Гейслера и первым выступил с предложением покрыть внутреннюю поверхность устройств особыми люминесцирующими составами.
Благодаря значительному предварительному опыту изучения искусственного и солнечного освещения Беккерель сумел задать направление, по которому впоследствии будет развиваться технология развития люминесцентных ламп.
Интерес исследователя носил чисто научный характер. Он не планировал изготавливать источники света. Потому на стадии экспериментальных исследований ученый получил не слишком яркое свечение. Впоследствии он прекратил работу в этой области. Тем не менее, сама идея использования люминофора стала важнейшим технологическим этапом.
Труды Теслы и Эдисона
В мае 1891 года американский исследователь сербского происхождения Никола Тесла провел в Колумбийском университете интересную демонстрацию с применением трубок Гейслера. Она покажет свечение вакуумированных устройств в электрическом поле катушки высокой частоты.
Ученому удалось выявить зависимость характера свечения от материала, который использовался для внутреннего покрытия трубок. К примеру, применение иттрия в качестве такого материала приводило к возникновению яркого белого свечения. Его интенсивности было достаточно для чтения. Тесла применял электростатическое поле повышенной напряженности. Он мог расположить трубку без электродов в любой зоне, и она обеспечивала свечение исключительно за счет индукции.
23 июня 1891 года ученый запатентовал систему искусственного освещения при помощи газоразрядных аргоновых ламп, которые питаются токами высокой частоты и напряжения. Примечательно, что аргон по сей день применяется в таких устройствах.
Тремя годами позже американский ученый Даниэль МакФарлан Мур придумал лампу дневного света. Она подразумевала использование инертных газов диоксид углерода, которые обеспечивали белый свет, и азота – для получения светло-розового оттенка. Для лампы была характерна сложная конструкция. Только с 1904 года после многочисленных усовершенствований лампа Мура начала использоваться в офисах и магазинах как источник искусственного света.
Идея практического развития применения трубки Гейслера интересовала также Томаса Эдисона. В 1896 году он придумал покрытие из вольфрамата кальция, которое использовалось для рентгеновских трубок. В 1907 году разработка известного ученого была запатентована в качестве люминесцентной лампы.
При этом как источник освещения такое устройство использовать не удавалось. Как следствие, Эдисон решил сконцентрироваться на продвижении разработанных им же ламп накаливания, которые принесли ученому финансовый успех. Однако еще в 1893 году изобретатель выступил на чикагской выставке, на которой продемонстрировал люминесцентное устройство. Скорее всего, ученому не хотелось отставать от коллег.
Исследования в XX веке
В 1901 году американский ученый Питер Купер Хьюитт придумал первую ртутную лампу. Ее пары обеспечивали мягкое сине-зеленое свечение. По эффективности устройство превосходило лампочку, предложенную Эдисоном. Однако сине-зеленый цвет не подходил для массового внедрения ламп в качестве источника искусственного освещения. Однако впоследствии именно лампы Хьюитта будут повсеместно развешаны на фонарных столбах. Эта разработка была внедрена в 1930 году.
В 1926 году немецкий исследователь Эдмунд Гермер в сотрудничестве с коллегами занимался разработкой продуктивного искусственного источника ультрафиолетового излучения. В результате ему удалось установить, что увеличение давления в колбе, покрытой флуоресцентным порошком, позволяет добиться равномерного белого света. Он получался более ярким, а потому в большей степени подходил для искусственного освещения, чем лампы накаливания.
Этот ученый по праву получил звание отца современных флуоресцентных ламп, поскольку именно его устройства наиболее близки к современным люминесцентным лампам по структуре и принципу работы.
В 1934 году фирма General Electric приобрела у Гермера патент. После чего исследовательская группа с участием Инмана и Тайера стала работать над усовершенствованием конструкции.
В результате удалось создать удивительно эффективное устройство. В августе 1934 года лаборатория General Electric смогла добиться 35 люменов на ватт. Это изобретение помогло совершить настоящий переворот в мире искусственного освещения. Уже в декабре того же года такие лампы стали массово выпускать в США. В 1938 году трубчатые конструкции на 40 ватт присутствовали в каждом офисе.
Сегодня люминесцентное освещение продолжает активно применяться. При этом наличие ртути в колбах считается важным минусом. Постепенно такие устройства вытесняются сверхэффективными светодиодами без содержания опасного металла. При этом их световая отдача достигает 150 люмен на ватт, что в 1,5 раза выше средних параметров для люминесцентных устройств.
История создания люминесцентных ламп весьма интересна. Такие устройства появились еще в девятнадцатом веке. Свой вклад в их создание внесло большое количество известных ученых. Однако с момента появления такие приспособления претерпели много изменений и усовершенствований.
Сегодня исполнилось 125 лет со дня первого патента лампы Эдисона: невероятная история света
Более полутора веков назад изобретатели начали работать над блестящей идеей, которая оказала огромное влияние на то, как мы используем энергию современном мире — но настоящий прорыв случился 27 января 1897 года. Это изобретение изменило то, как мы проектируем здания, увеличило продолжительность среднего рабочего дня и дало толчок развитию новых предприятий. Оно также привело к новым прорывам в энергетике — от электростанций и линий электропередач до бытовой техники и электродвигателей.
Василий Макаров
Как и все великие изобретения, лампочку нельзя приписать одному изобретателю. Это была серия небольших усовершенствований идей предыдущих изобретателей, которые в итоге и привели к появлению тех самых ламп, которые мы используем в наши дни
Лампы накаливания освещают мир
Задолго до того, как Томас Эдисон запатентовал — сначала в 1879 году, а затем годом позже, в 1880 году — и начал коммерциализацию своей лампы накаливания, британские изобретатели уже продемонстрировали, что электрический свет можно получить с помощью дуговой лампы. В 1835 году был продемонстрирован первый постоянный источник электрического света, и в течение следующих 40 лет ученые всего мира работали над лампой накаливания.
Когда Эдисон и его исследователи из Менло-Парка вышли на сцену, они сосредоточились на улучшении нити накаливания — сначала тестировали углерод, затем платину, прежде чем, наконец, вернуться к углеродной нити. К октябрю 1879 года группа Эдисона изготовила лампочку с карбонизированной нитью из непокрытой хлопчатобумажной нити, которая могла работать в течение 14,5 часов. Они продолжали эксперименты, пока не остановились на нити, сделанной из бамбука, которая продлила срок службы лампы до 1200 часов — эта нить стала стандартом для ламп Эдисона на следующие 10 лет.
Нельзя говорить об истории электрической лампочки, не упомянув Уильяма Сойера и Албона Мэна, получивших в США патент на лампу накаливания, и Джозефа Свона, запатентовавшего свою лампочку в Англии. Вечный вопрос, о котором не перестают спорить и по сей день: не нарушали ли патенты Эдисона на лампочки патенты этих других изобретателей? В конце концов американская осветительная компания Эдисона объединилась с Thomson-Houston Electric Company — компанией, производящей лампы накаливания по патенту Сойера-Мэна, — чтобы образовать General Electric, и английское освещение Эдисона компания объединилась с компанией Джозефа Свона и образовала Ediswan в Англии)
Что делает вклад Эдисона в электрическое освещение таким выдающимся, так это то, что он не остановился на улучшении лампочки — он разработал целый набор изобретений, которые сделали использование лампочек практичным. Эдисон смоделировал свою технологию освещения на основе существующей системы газового освещения. В 1882 году на виадуке Холборн в Лондоне он продемонстрировал, что электричество можно распределять от расположенного в центре генератора по ряду проводов и трубок. Одновременно он сосредоточился на улучшении производства электроэнергии, разработав первую коммерческую энергетическую станцию под названием Pearl Street Station в Нижнем Манхэттене. А чтобы отслеживать, сколько электроэнергии потребляет каждый потребитель, Эдисон разработал первый электросчетчик.
Новая эра электрического света
Пока Эдисон работал над всей системой освещения, другие изобретатели продолжали вносить небольшие улучшения, дорабатывая процесс производства нити накаливания и повышая эффективность лампы. Следующее большое изменение в лампе накаливания произошло с изобретением вольфрамовой нити европейскими изобретателями в 1904 году. Новые лампы накаливания с вольфрамовой нитью работали дольше и давали более яркий свет по сравнению с лампами накаливания с нитью из углерода. В 1913 году Ирвинг Ленгмюр выяснил, что помещение в колбу инертного газа, такого как азот, удваивает ее эффективность. В течение следующих 40 лет ученые продолжали вносить усовершенствования, которые снизили стоимость и повысили эффективность лампы накаливания. Но к 1950-м годам исследователи все еще выяснили, как преобразовать около 10% энергии, потребляемой лампой накаливания, в свет, и начали фокусировать свою энергию на других решениях в области освещения.
В 19 веке два немца — стеклодув Генрих Гайсслер и врач Юлиус Плюкер — обнаружили, что они могут производить свет, удаляя почти весь воздух из длинной стеклянной трубки и пропуская через нее электрический ток. Это изобретение стало известно как трубка Гейслера. Тип газоразрядной лампы, эти лампы не пользовались популярностью до начала 20-го века, когда исследователи начали искать способ повысить эффективность освещения. Газоразрядные лампы стали основой многих технологий освещения, включая неоновые лампы, натриевые лампы низкого давления (тип, используемый в наружном освещении, например, в уличных фонарях) и люминесцентные лампы.
И Томас Эдисон, и Никола Тесла экспериментировали с люминесцентными лампами в 1890-х годах, но ни один из них никогда не производил их в коммерческих целях. В этой области большего успеха добился Питер Купер Хьюитт: его прорывное изобретение в начале 1900-х годов стало одним из предшественников люминесцентной лампы. Хьюитт создал сине-зеленый свет, пропустив электрический ток через пары ртути и включив балласт (устройство, подключенное к лампочке, которое регулирует поток тока через трубку). Хотя лампы Cooper Hewitt были более эффективными, чем лампы накаливания, у них было мало подходящих применений из-за цвета света.
К концу 1920-х и началу 1930-х годов европейские исследователи проводили эксперименты с неоновыми трубками, покрытыми люминофором (материалом, который поглощает ультрафиолетовый свет и преобразует невидимый свет в полезный белый свет). Эти открытия вызвали в США исследовательские программы по люминесцентным лампам, и к середине и концу 1930-х годов американские осветительные компании демонстрировали люминесцентные лампы военно-морскому флоту США и на Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1939 году. Эти лампы работали дольше и были примерно в три раза эффективнее ламп накаливания. Потребность в энергосберегающем освещении американских военных заводов привела к быстрому внедрению люминесцентных ламп, и к 1951 году линейные люминесцентные лампы производили больше света в США.
Люминесцентное чудо
Еще одна нехватка энергии — нефтяной кризис 1973 года — заставила инженеров по освещению разработать люминесцентную лампу, которую можно было бы использовать в жилых помещениях. В 1974 году исследователи из Sylvania начали исследовать, как можно уменьшить размер балласта и встроить его в лампу. Хотя они разработали патент на свою лампочку, они не смогли найти способ ее производства. Два года спустя, в 1976 году, Эдвард Хаммер из General Electric придумал, как согнуть люминесцентную лампу в спираль, создав первый компактный люминесцентный светильник. Как и Sylvania, General Electric отложила этот проект, потому что новое оборудование, необходимое для массового производства этих ламп, было слишком дорогим.
Первые компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) появились на рынке в середине 1980-х по розничной цене $25-35, но цены могли сильно различаться в зависимости от региона из-за различных рекламных акций, проводимых коммунальными предприятиями. Потребители указали на высокую цену как на препятствие номер один при покупке компактных люминесцентных ламп. Были и другие проблемы — многие компактные люминесцентные лампы 1990 года были большими и громоздкими, они плохо вписывались в светильники, имели низкую светоотдачу и непостоянную производительность. С 1990-х годов улучшение характеристик КЛЛ, цены, эффективности (они потребляют примерно на 75% меньше энергии, чем лампы накаливания) и срока службы (они служат примерно в 10 раз дольше) сделали их жизнеспособным вариантом как для арендаторов, так и для домовладельцев. Спустя почти 30 лет после того, как КЛЛ были впервые представлены на рынке, их цена упала и модель ENERGY STAR, к примеру, стоит всего $1,74 США за лампочку при покупке в упаковке из четырех штук.
Будущее за светодиодами
Одной из наиболее быстро развивающихся технологий освещения наших дней являются светодиоды. Они используют полупроводник для преобразования электричества в свет, часто занимают небольшую площадь (менее 1 квадратного миллиметра) и излучают свет в определенном направлении, что снижает потребность в отражателях и рассеивателях.
Они также являются самыми эффективными светильниками на рынке. КПД лампочки, также называемый световой отдачей, представляет собой меру излучаемого света (люменов), деленную на потребляемую мощность (ватты). Лампа со 100-процентной эффективностью преобразования энергии в свет будет иметь эффективность 683 лм/Вт. Для сравнения, лампа накаливания мощностью от 60 до 100 Вт имеет эффективность 15 лм/Вт, эквивалентная КЛЛ имеет эффективность 73 лм/Вт, а современные сменные лампы на основе светодиодов, представленные на рынке, варьируются от 70 до 100 Вт. 120 лм/Вт при средней эффективности 85 лм/Вт.
В 1962 году, работая в General Electric, Ник Холоньяк-младший изобрел первый светодиод видимого спектра в виде красных диодов. Затем были изобретены бледно-желтые и зеленые диоды. По мере того как компании продолжали совершенствовать красные диоды и их производство, они начали появляться на рынке во все большем разнообразии – и с годами их разновидностей становится все больше. А ведь все начиналось с одной-единственной лампочки…
Связанные Темы: Программа электрического освещения IEEE и Технического центра Эдисона
Волонтер — О нас — Ресурсы — Видео — Инжиниринг Зал Славы — Пожертвовать — Контакты Нас |
Красочная история флуоресцентных ламп
Энни Джози Люминесцентное освещение
Когда вы думаете о флуоресцентном свете, что первое приходит на ум? Некоторые могут подумать об отвратительных офисных светильниках, вызывающих головную боль. Другие могут вызвать в воображении образы неоновых вывесок в стиле Вегаса. Для Галилея в 1612 году, когда он стал свидетелем флуоресценции в природе, это было материнство. Он написал:
«Нужно объяснить, как получается, что свет зарождается в камне и возвращается через некоторое время, как при родах».
Какими бы ни были ваши впечатления от флуоресцентного освещения, мы думаем, что пришло время внести ясность. У флуоресцентных ламп было красочное, причудливое и иногда неудобное прошлое, но у них, безусловно, светлое будущее.
Концепция: 1850-е годы
Генрих Гейсслер, немецкий стеклодув и физик, создал в это время свои знаменитые трубки Гейсслера. Гейсслер заполнил трубки различными газами, которые возбуждались металлическими электродами на каждом конце. Они были разных замысловатых форм и ярких цветов и использовались в качестве предметов искусства на протяжении своей очень короткой жизни. Сегодня они считаются первыми предками как флуоресцентных, так и неоновых ламп.
Дата рождения: 1890–1930-е годы
1893: Никола Тесла экспериментировал с флуоресценцией и представил свои работы на Всемирной выставке 1893 года в Чикаго. В это время Эдисон также некоторое время баловался флуоресцентными лампами, используя рентгеновские лучи для возбуждения вольфрамата кальция. Ни одна из моделей не имела коммерческого успеха, и оба мужчины нашли себе занятие получше.
1894: Дэниел МакФарлейн Мур изобрел лампу Мура, стеклянную трубку длиной 2-3 метра, наполненную углекислым газом и азотом, излучающую розовато-белое свечение. Эти массивные фонари были дорогими и работали при очень высоком напряжении.0245 все же эффективнее ламп накаливания.
1901: Питер Купер Хьюитт создал ртутную лампу, которая могла работать при более низком напряжении. Он очень похож на сегодняшние современные люминесцентные лампы, но излучает неприятный зеленовато-синий оттенок, и большинство потребителей не могут его использовать.
1926: В Германии Эдмунд Гермер вместе с Фридрихом Мейером и Гансом Дж. Спаннером изобрел то, что мы знаем как первую настоящую люминесцентную лампу, с использованием люминесцентного покрытия на внутренней стороне стеклянной оболочки.
1938: Джордж Инман из GE и другие внесли несколько улучшений в модель Гермера, которую они начали продавать на более широком рынке.
Период зрелости: 1930–1980-е годы
Вторая мировая война: Военное время вызвало быстрый рост спроса и производства флуоресцентных ламп. Длинные трубчатые светильники были встроены в офисные и промышленные здания из-за их низких эксплуатационных расходов.
Начало 1970-х: Из-за нефтяного кризиса 1973 года все крупные корпорации по производству осветительных приборов начали попытки уменьшить количество люминесцентных ламп для бытового использования, чтобы снизить расходы на коммунальные услуги для домовладельцев.
1976: Эдвард Хаммер создал первую компактную люминесцентную лампу (или КЛЛ) со знакомой спиральной формой.
1979: Компания Phillips изобрела первый электронный балласт для КЛЛ, который корректно регулировал включение и выключение лампочки.
1982: Компания Phillips сделала флуоресцентные лампы привлекательными, добавив редкоземельные люминофоры. Люминофоры излучали более теплый свет и увеличивали светоотдачу.
Конец 1980-х: КЛЛ поступили на массовый рынок.
Расцвет: 1990-е – настоящее время
1990: День Земли стал прозрением в национальном сознании по вопросам энергоэффективности, изменения климата и истощения озонового слоя. КЛЛ начали становиться популярными.
2001: Цена на компактные люминесцентные лампы начала снижаться, и они стремительно начали проникать в дома наших близких.
2009: Китай начал ограничивать экспорт редкоземельных элементов, что привело к быстрому росту цен на компактные люминесцентные лампы.