Лампочку изобрёл Томас Эдисон в 1879 году, не так ли? Об этом знают много людей и так учат в школе. Однако за этим важным и таким необходимым предметом стоит нечто большее, чем просто имя его создателя, мистера Эдисона. История электрической лампочки в действительности началась почти 70ю годами ранее. В 1806 году Гемфри Дэви, англичанин, продемонстрировал мощную электрическую лампу королевскому обществу. Лампа Дэви производила освещение путём создания ослепляющих электрических искр между двумя угольными стержнями. Это устройство, известное как «дуговая лампа», было непрактичным для широкого пользования. Свет, как будто от сварочной горелки, был слишком ярким для использования в жилых и рабочих помещениях. Устройство также требовало огромного источника питания и батареи, которую модель Дэви быстро израсходовала.
Шло время, были изобретены электрические генераторы, которые могли питать электрические дуги. Это нашло своё применение там, где яркий источник света был просто необходим: на маяках и в общественных заведениях. Позже дуговые лампы применялись на войне, ведь мощные прожекторы могли отслеживать вражеские самолёты. Сегодня вы можете увидеть подобные осветители около кинотеатров или же на открытии новых магазинов.
1. Кто придумал лампочку накаливания?
Изобретатели 19 века хотели найти способ использовать лампу и дома, и на работе. Необходим был совершенно новый метод создания электрического света. Этот метод генерации света известен как «накаливание».
Учёные знали, что если вы возьмёте некоторые материалы и пропустите достаточно электричества через них, они будут нагреваться. При определённой температуре нагрева они начинают светиться. Проблема этого метода была в том, что при длительном использовании материал мог вспыхнуть пламенем или же расплавиться. Если бы лампа накаливания была сделана практичней, эти две проблемы были бы решены.
Изобретатели поняли, что единственный способ уберечь от возгорания – не дать им войти в контакт с кислородом. Кислород является необходимым ингредиентом в процессе сгорания. Поскольку кислород содержится в атмосфере, единственным способом избежать возгорания было заключить горелку в стеклянный контейнер, или «лампу». То есть ограничить контакт с воздухом. В 1841 году британский изобретатель Фредерик деМолейнс запатентовал лампу, использующую эту технику в комбинации с платиновой нитью и углеродом. Американец Джон Старр также получил патент в 1845 году на лампу, используя вакуум в сочетании с углеродной горелкой. Многие другие, включая английского химика Джозефа Свона, улучшили и запатентовали варианты ламп с использованием вакуума с горелками из разных материалов и различных форм. Однако ни одна не имела практического применения для каждодневного пользования. Лампа Свона, например, использовала углеродную бумагу, которая быстро крошилась после горения.
2. Кто изобрел лампочку Эдисон или Яблочков?
Было очевидно, что лампы накаливания принесли бы огромный финансовый успех при их усовершенствовании. Поэтому много изобретателей продолжали работать над поиском решения. Молодой и дерзкий изобретатель Томас Эдисон вступил в гонку в 1878 году, чтобы создать лучшую лампу. Эдисон уже был известен в мире по созданию телефонного передатчика и фонографа. В октябре того же года, работая над проектом уже несколько месяцев, он заявил в газетах: «Я решил проблему электрического света!». Этого стремительного высказывания было достаточно, чтобы снизить акции газовых компаний, чьи лампы обеспечивали тогдашнее освещение.
Как выяснилось, заявление Эдисона было преждевременным. У него была лишь идея как решить проблемы электрических ламп накаливания. Эдисон думал, что решит проблему постройкой чувствительного к температуре переключателя в лампе, который будет выключаться при слишком высокой температуре. Это была хорошая идея, но, к сожалению, она не работала. Чтобы сохранить лампу достаточно холодной, переключатели срабатывали слишком быстро. Это приводило к постоянному мерцанию, что делало лампы непригодными (этот же принцип сейчас используется в рождественских гирляндах).
Всем, кто работал в лаборатории Эдисона, вскоре стало ясно о потребности другого подхода. Эдисон решает нанять молодого физика Френсиса Аптона из Принстонского университета для работы над проектом. До этого момента персонал лаборатории Эдисона пробовал идею за идеей. Под руководством Аптона они стали обращать также внимание на существующие патенты и достижения, чтобы избежать появления подобных ошибок. Команда также начала проводить фундаментальное исследование о свойствах материалов, с которыми она работала.
Одним из результатов тестирования свойств материалов было осознание того, что любая нить имеет высокое электрическое сопротивление. Все материалы имеют то или иное количество «трения» при прохождении через него электричества. Материалы с высоким сопротивлением легче нагреваются. Эдисону нужно было только протестировать материалы с высоким сопротивлением, дабы найти то, что он искал.
Изобретатель начал думать не только об электрическом свете в отдельности, но и о целой электрической системе. Насколько большим должен быть генератор, чтобы осветить ближнюю территорию? Какое напряжение необходимо для освещения дома?
К октябрю 1879 года команда Эдисона начала наблюдать первые результаты. 22 числа тонкая угольная нить горела на протяжении 13 часов эксперимента. Более долгое время было достигнуто путём создания лучшего вакуума внутри лампы (меньше кислорода внутри лампы замедлило процесс горения). Были испытаны угольные органические материалы и японский бамбук был признан лучшим. К концу 1880 обугленные бамбуковые волокна горели практически 600 часов. Нити оказались наилучшей формой, чтобы повысить электрическое сопротивление материалов.
Обугленный бамбук имел высокое сопротивление и хорошо вписывался в схему построения целой электрической системы. В 1882 году была основана компания Edison Electrical Light Company, которая имела свои станции, расположенные на Перл Стрит, обеспечивая Нью-Йорк светом. В 1883 году магазин Мэйси первый установил новые лампы накаливания.
3. Эдисон против Свона.
Между тем в Англии Джозеф Свон продолжал работать над электрическими лампочками, увидев, что новые насосы делают лучший вакуум. Свон создал лампу, которая была хороша для демонстрации, но была непрактична в реальном использовании. Свон использовал толстый угольный стержень, который оставлял копоть внутри лампы. Также низкое сопротивление стержня означало, что лампа использует слишком много энергии. Увидев успешность ламп Эдисона, Свон использовал эти достижения для создания собственных ламп. После основания своей компании в Англии, Свон получил иск от Эдисона за нарушение авторских прав. В конце концов, два изобретателя решили прекратить спор и объединить усилия. Они основали компанию Edison-Swan United, которая стала одним из крупнейших в мире производителя лампочек.
Так что, Эдисон изобрёл электрическую лампу? Не совсем. Лампа накаливания была придумана до него. Однако он создал первую практическую лампу вместе с электрической системой, что является его большим достижением.
Имя Эдисона также связано с изобретением телефонного передатчика, фонографа, мимеографа. А его лампа накаливания используется по сей день. Это свидетельствует о том, насколько велика работа Эдисона и его команды. Ведь они перенесли это изобретение из лаборатории в дом.
Вконтакте
Кто изобрел лампочку? Ответ на этот вопрос не совсем точный. Электрическая лампочка была изобретена несколькими людьми, так как разные люди высказали идеи, описывали гипотезы, опубликовали подсчеты, делали чертежи либо внедряли задумки в практику.
Светильники до появления электрического аналога
В мире возникновения освещение, как только стали применять огонь. Затем она начала эволюционировать, когда стали делать появилась энергетика.
Первые лампочки освещали с помощью таких средств, как:
- любое растительное масло;
- нефть;
- воск;
- животный жир;
- природный газ и так далее.
Самые первые изобретения ламп использовали для освещения жир. В емкость с жиром клали тканевой фитиль. Жир позволял длительное время огню освещать. Выходило что-то напоминающее свечу в емкости. История лампочки прогрессировала, когда стали добывать нефть, в это время появлялись керосиновая лампа. Она за короткий промежуток времени стала так востребована. Изобретение электрической лампочки приходятся на время, когда электричество начала быстро распространяться вначале в городских просторах, а затем и в дальних уголках.
Этапы открытия
В основу изобретения лампочек положили способ свечения проводников, когда через него проходил электрический ток. Его знали еще задолго до того, как создали лампочку. Но главная проблема эффективного, продолжительного и доступного освещения от электрической сети был поиск материала, который бы использовался для изготовления спирали накаливания. Тогда когда электричество уже являлось реальностью, а современные лампы накаливания еще не были изобретены, учеными практиковались лишь несколько видов материалов, среди которых был уголь, платин и вольфрам. Последние два материала считались редкими и дорогими. Уголь относился к более доступному материалу.
Начиная с XIX столетия имели место события, способствовавшие созданию первой электрической лампочки. В 1820 году французский ученый Деларю создал лампочку с платиновой проволокой. Проволока согревалась и светилась, однако это был всего лишь опытный экземпляр. Но спустя 18 лет исследователь из Бельгии Жобар показал угольную лампу накаливания. В 1854 году немецкий ученый Генрих Гебель как источник для освещения использовал бамбук.
Кто автор электрической лампочки?
Интересуясь ответом на вопрос – кто изобрел лампу, необходимо учесть, что тут имело место целая череда последовательных манипуляций, когда постоянно подхватывались идеи предшественников, которые впоследствии развивались. Яблочков является первым русским изобретателем, кто изобрел первую лампочку, а также он придумал электрическую свечу, благодаря которой впоследствии начали освещать городские улицы и скверы. Они могли освещать в течение 1,5 часов.
Впоследствии были изобретены светильники, у которых была автоматическая замена свечей. Яблочков создал не очень-то удобные свечи. Хотя они отлично справлялись со своей функцией.
История изобретения связано с именем такого популярного инженера из России, как Лодыгин Александр Николаевич. В 1872 году он воплотить в реальность мечту всех о бесперебойном источнике света. История создания лампы накаливания на этом этапе начала стремительно получать практическое использование. Она горела примерно 30 минут. Их впервые установили на улицах Северной столицы в 1873 году. В том же году изобретатель лампочки получил патент. Можно сделать вывод. Первая лампа накаливания появилась благодаря изобретениям этого ученого.
Начиная с 1890 года Лодыгин стал экспериментировать с использованием в нитях накала разнообразных тугоплавких металлов. В конечном итоге он смог применять впервые тут вольфрам. Кроме того, по его предложению стали впервые откачивать воздух из ламп и туда заполнять газ.
В 1878 Джозеф Сван помог появиться современной модификации электрической лампочки. Она состояла из колбы из стекла с угольной нитью накаливания. О создателе ламп Хайрем Максим известно немного. Создавали пулемет с наименованием «Максим». Кроме того, он является создателем оригинальной модели на таких материалах, как уголь и бензин.
Томас Эдисон и Ильич
Если принять во внимание хронологии порядок протекающих событий, то электрическую лампу создал Лодыгин. А вот Яблочков являлся основоположником серии идей, которые стали причиной появления популярного сегодня источника освещения. Именно эти русские изобретатели и последующие разработки исследователей из Великобритании и Америки первую электрическую лампочку смогли так массово использовать и он оказался обыкновенным прибором, который производил свет. Но при развитии задумок имеется тот, кто ее породил, и тот, кому достался патент. А вот изобретение дуговой лампы не так известно.
В 1879 году впервые продемонстрировали лампочку Эдисона с платиновой нитью. Через год ему дали еще один патент на модель с угольной нитью, работавшая в течении 40 часов. К тому же он внес определенный вклад в изготовлении лампочки накаливания, создав цоколь, патроне и выключатель.
То есть Томас Эдисон получил патент на электрическую лампу накалывания как собственного изобретения спустя год, как использовали модель Максима и практически позже на 6 лет всеобщего показа лампы Лодыгина. У патентной работы Т. Эдисона были собственные результаты: при объединении с Джозефом Сваном, он основал фирму по изготовлению самой первой модели электрических лам накаливая. Т. Эдисон вместе с Х. Максимом, когда конкурировали друг против друга, были в бюрократических разбирательствах между собой.
Т. Эдисон был более доступный. Х. Максим в данной борьбе не удостоился ни единого патента, а также у него были огромные финансовые потери, по этой причине он оставил страну и отправился в Европу. С лампочкой Эдисона все понятно.
А вот кто основатель лампочки Ильича? Для нынешнего поколения ответ неоднозначный. Подобное наименование знали лишь на территории Советского Союза, этот термин оказался в лексиконе россиян. Лампочки Ильича является наименованием не просто осветительного прибора, а целого ряда явлений. В 1921 году, на территории России царил глубокий экономический кризис, разразившийся тут в результате известной всем гражданской войны. И в это время Государственная комиссия по электрификации РФ приняла план ГОЭЛРО. Он был планом по развитию хозяйства, который бал основан на создании энергетической базы. В это время стали электрифицировать страну огромными масштабами. В скором времени в поселках, в которых использовались главным образом лучные либо керосиновые лампочки стали появляться электрические лампочки.
Идею этого плана озвучил Ленин. По этой причине лампы для накала стали именовать в его честь. Такие модели стали накаливаться очень быстро. Лампочки Эдисона известно сегодня по той причине, что он смог вовремя запатентовать свое изобретение. На территории нашей страны лампочки с накаливаемыми стержнями начали ассоциировать с именем Ленина, потому что он первый снабдил Россию экономичной электроэнергией.
Сегодня в это сложно поверить, но ещё каких-то сто лет назад электрические лампы были доступны только наиболее обеспеченным жителям крупных городов. Всё остальное человечество коротало вечера при свечах или, в лучшем случае, с керосиновыми лампами.
Кто и когда изобрёл лампочку накаливания и тем самым принёс в наши дома удобный и яркий свет? Точный ответ на это вопрос дать сложно, поскольку у этого изобретения, как и у многих других технических идей, насчитывается несколько авторов.
История вопроса
В девятнадцатом столетии многие исследователи заинтересовались электричеством и возможностями, которые могли реализоваться при использовании этого вида энергии. Одной из таких возможностей было удобное освещение. Явление свечения раскалённого проводника при прохождении через него электротока было известно давно.
Дело оставалось за малым – найти материал, который выдерживал бы высокую температуру достаточно долго, при этом не разрушался и был достаточно дешёвым в производстве. Наиболее подходящими веществами были платина, уголь и , но только уголь в то время соответствовал всем требованиям, в том числе по себестоимости.
Первые электрические лампы
Самая первая электролампа была изготовлена ещё в 1820 году англичанином Уорреном Деларю. В качестве светоиспускающего элемента он использовал проволоку из платины, которая раскалялась при пропускании через неё тока и излучала достаточно яркий свет. Лампочка Деларю показала прекрасные результаты, но стоила слишком дорого, чтобы её можно было запускать в производство. Она так и осталась опытным образцом.
Спустя 18 лет в Бельгии была создана электролампочка с угольным элементом накаливания. Её автором стал инженер по фамилии Жобар. Следующий вариант электролампы был изготовлен уже в Германии Генрихом Гебелем. В нём свет испускала раскалённая бамбуковая палочка. Чтобы бамбук дольше не прогорал, Гебель откачал из стеклянного сосуда воздух, т.е. лампочка немецкого изобретателя стала первым прототипом современных ламп накаливания.
Электричество на улицах Петербурга
В 1873 году на центральных улицах российской столицы было установлено электрическое освещение. Автором проекта стал российский конструктор Павел Яблочков, который создал лампочку, названную электрической свечой. Электроток раскалял до свечения специальный фитиль, за счёт чего и было реализовано освещение. Впоследствии Яблочков усовершенствовал свечу, так как в первоначальном варианте фитиль прогорал всего за полтора-два часа, и на следующий день нужно было его заменять. В последующей конструкции замена свечи автоматически выполнялась специальным механизмом.
В том же 1873 году российский электротехник Александр Лодыгин запатентовал вакуумную электролампу с угольным элементом накаливания, конструкция которой была практически идентична современным лампам. Впоследствии Лодыгин много работал над усовершенствованием своей лампы, экспериментируя с различными тугоплавкими металлами. В 1890 году он пришёл к выводу, что лучшим заменителем угольного элемента является тонкая вольфрамовая нить.
При этом воздух из стеклянной колбы откачивался, а вместо него лампа заполнялась инертным газом. Собственно говоря, Лодыгина можно считать изобретателем современной нам электролампы накаливания, которая используется в наших домах уже более ста лет.
Лампочка Эдисона
Американский экспериментатор-самоучка Т. Эдисон, который на Западе считается изобретателем электролампочки, зарегистрировал патент на угольную лампу в 1879 году, т.е. спустя шесть лет после Лодыгина. Однако ему принадлежит бесспорное право на звание создателя цоколя и патрона для электроламп, а также изобретение удобного выключателя.
Эдисон был не только талантливым изобретателем, но и неплохим бизнесменом, благодаря чему быстро основал свою компанию и занялся производством электроламп своей конструкции.
Ответы на этот, казалось бы, простой вопрос можно услышать разные. Американцы, несомненно, будут настаивать, что это был Эдисон. Англичане скажут, что это их соотечественник Сван. Французы, возможно, вспомнят "русский свет" изобретателя Яблочкова, который начал освещать улицы и площади Парижа в 1877 году. Кто-то назовет еще одного русского изобретателя - Лодыгина. Вероятно, будут и другие ответы. Так кто же прав? Да пожалуй, все. История электрической лампочки представляет собой целую цепь открытий и изобретений, сделанных разными людьми в разное время.
Прежде чем перейти к хронологии изобретения электрической лампочки, хотелось бы отметить, а что мы подразумеваем под понятием "электрическая лампочка". Прежде всего, это источник света, прибор, устройство в котором происходит преобразование электрической энергии в световую. А вот способы преобразования могут быть разными. В XIX веке этих способов было известно несколько. Поэтому, уже тогда появились несколько типов электрических ламп: дуговые, накаливания и газоразрядные. Электрическая лампа - это техническая система, т.е. совокупность отдельных элементов, необходимых для выполнения главной полезной функции - освещения.
История появления и развития электрической лампы неотделима от истории электротехники, которая начинается с открытия электрического тока в XVIII веке. Позже, в XIX веке, по всему миру прокатилась волна открытий, связанных с электричеством. Пошла как бы цепная реакция, когда одно открытие открывало дорогу последующим. Электротехника из раздела физики выделилось в самостоятельную науку, над развитием которой работали целая плеяда ученых и изобретателей: француз Андре-Мари Ампер (фр. Andre Marie Ampere), немцы Георг Ом (нем. Georg Simon Ohm) и Генрих Герц (нем. Heinrich Rudolf Hertz), англичане Майкл Фарадей (Michael Faraday) и Джеймс Максвелл (James Maxwell) и другие.
Удивительный XIX век, заложивший основы научно-технической революции, так изменившей мир, начался с изобретения - химического источника тока (вольтова столба). Этим чрезвычайно важным изобретением итальянский ученый А.Вольта встретил новый 1800 год. А уже в 1801 году профессору Петербургской медико-хирургической академии Василию Петрову удалось уговорить начальство приобрести для своего физического кабинета мощнейшую по тем временам электрическую батарею, состоящую из 4200 пар гальванических элементов. Проводя опыты с этой батареей, Петров в 1802 году открыл электрическую дугу - яркий разряд, который возникает между сведенными на определенное расстояние угольными стержнями-электродами. Он же и предложил использовать дугу для освещения.
Однако, при практической реализации этой идеи возникло много сложностей. Опыты показали, что дуга горит ярко и устойчиво только при определенном расстоянии между электродами. А во время горения дуги угольные электроды постепенно сгорают, увеличивая дуговой промежуток. Требовался механизм-регулятор для поддержания постоянного расстояния между электродами.
Изобретатели предлагали разные решения. Но все они имели тот недостаток, что нельзя было включить несколько ламп в одну цепь. Приходилось использовать для каждого светильника свой источник питания. Эту проблему решил в 1856 году изобретатель А.И.Шпаковский, создав осветительную установку с одиннадцатью дуговыми лампами, снабженными оригинальными регуляторами. Эта установка освещала Красную площадь в Москве во время коронации Александра II.
В 1869 году еще один русский изобретатель В.И.Чиколев применил к дуговой лампе дифференциальный регулятор и использовал его в мощных морских прожекторах. Подобные регуляторы используются до сих пор в больших прожекторных установках. К сожалению, все регуляторы горения дуги были ненадежными и дорогими.
Решающую роль в переходе от опытов по электричеству к массовому электрическому освещению сыграл русский электротехник Павел Николаевич Яблочков . Свои работы Яблочков начал в России, организовав в 1875 году в Петербурге мастерскую физических приборов. В этом же году ему и пришла идея создать простую и надежную дуговую лампу. Однако финансовый крах предприятия вынудил Яблочкова в 1876 году уехать в Париж, где он продолжил свои работы над дуговой лампой в знаменитой фирме по изготовлению часов и точных приборов Бреге (Breguet).
Проблема стояла все та же - нужен был регулятор. Идея пришла как всегда неожиданно. Помог случай. Напряженно думая над этой проблемой, Яблочков зашел перекусить в небольшое парижское кафе. Пришёл официант. Яблочков, продолжая думать о своём, машинально смотрел, как тот ставит блюдо, кладёт ложку, вилку, нож... И вдруг... Яблочков резко поднялся из-за стола и пошёл к выходу. Он торопился к себе в мастерскую. Решение найдено! Простое и надёжное! Оно пришло к нему, едва он глянул на лежащие рядом, параллельно друг другу, столовые приборы.
Да, именно так надо расположить в лампе угольные электроды - не горизонтально, как во всех прежних конструкциях, а параллельно (!). Тогда оба будут выгорать совершенно одинаково, и расстояние между ними всегда будет постоянным. И никакие сложные регуляторы не нужны .
Парижский официант и не подозревал, что стал как бы соавтором изобретения. Но кто знает, не положи он тогда перед Яблочковым столь аккуратно нож и ложку, может, и не осенила бы изобретателя молниеносная догадка. Правда, "подсказка" официанта нашла благодатную почву. Ведь Яблочков искал своё решение даже за столиком кафе, дожидаясь заказа. Кстати, это прекрасный пример применения ассоциативного мышления в решении сложной технической задачи. С другой стороны этот случай является примером решения технической проблемы, когда идеальным устройством (в данном случае регулятором) является то, чего на самом деле нет, но функции выполняются.
Конечно, это была только идея, а не полное решение проблемы - создания недорогой и надежной лампы. Потребовалось проделать еще много работы, чтобы этого достичь. Прежде всего, при параллельном расположении электродов дуга может гореть не только на концах электродов, но и по всей их длине, а скорее всего, скатится к их основанию - к токоподводящим зажимам. Эта проблема была решена путем заполнения пространства между электродами изолятором, который постепенно сгорал вместе с электродами.
Состав этого изолятора еще нужно было подобрать, что и было сделано, применив для этого глину (каолин). А как зажечь лампу? Тогда наверху, между электродами была помещена угольная тоненькая перемычка, которая сгорала в момент включения, поджигая дугу. Оставалась еще проблема неравномерного сгорания электродов, связанная с полярностью тока. Т.к. электрод "+" сгорал быстрее, его первоначально приходилось делать толще. Другим, гениальным, решением этой проблемы явилось применение переменного тока.
Конструкция дуговой лампы оказалась простой: два угольных стержня разделенные изолирующим слоем каолина и укрепленные на простой подставке, напоминающей подсвечник. Сгорали электроды равномерно, и лампа давала яркий свет, причём достаточно продолжительное время. Такая "электрическая свеча" была проста в изготовлении, и стоила дёшево.
В 1876 году русский изобретатель представил свое изобретение на Лондонской выставке. А год спустя предприимчивый француз Денейруз добился учреждения акционерного общества "Общество изучения электрического освещения по методам Яблочкова". Лампы Яблочкова появились в самых посещаемых местах Парижа, на улице - Авеню де ль"Опера и на площади Оперы, а также в магазине "Лувр" тусклое газовое и жидкостное освещение заменили матовые шары, которые светились белым, мягким светом. Началось триумфальное шествие "La lumiere russe" (Русского света) по миру. За два года свеча Яблочкова завоевала весь Старый свет, распространившись на Востоке до дворцов персидского шаха и короля Камбоджи.
Рис. 1. Павел Николаевич Яблочков и его свеча.
В 1876-77 годах были получены несколько французских патентов, как на конструкцию самой лампочки, так и на системы их питания. Производство было поставлено на промышленную основу. Небольшой завод в Париже производил более 8000 свечей в день и несколько десятков электрических генераторов в месяц. Однако вскоре всему этому благополучию пришел конец. Свеча Яблочкова начала постепенно вытесняться более дешевой и долговечной лампой накаливания.
Принято считать, что изобретателем лампы накаливания является знаменитый американский изобретатель Томас Альва Эдисон (Thomas Alva Edison). 21 декабря 1879 года в газете "New York Herald" появилась статья о новом изобретении Т.А.Эдисона - "Edison"s light" (Эдисоновский свет), о лампе накаливания с угольной нитью. Спустя несколько дней, 1 января 1880 г., 3 тысячи человек присутствовали в Менло-Парке (США) на демонстрации электрического освещения для домов и улиц. А 27 января того же года им был получен патент США № 223898 "Electric-Lamp" (см. рис. 2.). Все это так. Но в действительности, история с этим патентом и с лампой накаливания гораздо сложнее и интереснее.
Рис. 2. Патент Томаса А. Эдисона на электрическую лампу
Первые опыты с накаливанием проводников электрическим током проводились еще в начале XIX века английским ученым Деви (Humphry Davy). Одни из первых попыток применить накаливание проводников током, именно с целью освещения, проводились в 1844 году инженером де-Молейном, который накаливал платиновую проволоку, помещенную внутрь стеклянного шара. Эти эксперименты не приносили желаемых результатов, т.к. платиновая проволока слишком быстро переплавлялась.
В 1845 году в Лондоне Кинг заменил платину палочками угля и получил патент "Применение накаленных металлических и угольных проводников для освещения".
В 1954 году, за 25 лет до Эдисона германский часовщик Генрих Гебель представил в Нью-Йорке первые, подходящие для практического применения, лампы накаливания с угольными нитями со сроком горения около 200 часов. В качестве нити он применил обугленную бамбуковую нить толщиной 0,2 мм, помещенную в вакуум. Вместо колбы Гебель из соображений экономии использовал сначала флаконы от одеколона, а позднее - стеклянные трубки. Вакуум в стеклянной колбе он создавал путем заполнения и выливания ртути, то есть с помощью метода, применявшегося при изготовлении барометров.
Созданные лампы Гебель использовал для освещения своего часового магазина. Чтобы улучшить свое финансовое положение, он разъезжал по Нью-Йорку на коляске и предлагал всем желающим посмотреть на звезды в подзорную трубу. Коляска, при этом, была украшена его лампочками. Таким образом, Гебель стал первым человеком, кто использовал свет в рекламных целях. Из-за отсутствия денег и связей германский эмигрант не смог получить патент на свою лампу с угольной нитью и о его изобретении быстро забыли.
С 1872 года Александр Николаевич Лодыгин начал в Петербурге опыты по электрическому освещению. В его первых лампах между массивными медными стержнями, расположенными в герметически закрытом стеклянном шаре, была зажата тонкая палочка угля. Несмотря на несовершенство лампы в этом же году банкир Козлов в товариществе с Лодыгиным основал общество для эксплуатации этого изобретения. Академия наук присудила Лодыгину Ломоносовскую премию в 1000 рублей.
Построенные Лодыгиным лампы накаливания с угольным стержнем в 1874 году были использованы для освещения петербургского Адмиралтейства. В 1875 году во главе товарищества стал Кон, выпустивший под своим именем усовершенствованную лампу Лодыгина, спроектированную В.Ф.Дидрихсоном. В этой лампе угольки помещались в вакууме, и перегоревший уголек автоматически заменялся другим. Тремя такими лампами в течение двух месяцев освещался в 1875 году магазин белья Флорана в Петербурге, а также, по предложению П.Струве, освещались под водой кессоны при постройке Александровского моста через Неву.
В 1875 году Дидрихсон начал изготовлять угольки из дерева, путем обугливания деревянных цилиндриков без доступа воздуха в графитовых тиглях, засыпанных угольным порошком. В 1876 году после смерти Кона товарищество распалось. Дальнейшее усовершенствование лампы было сделано Н.П. Булыгиным в 1876 году. В его лампе накаливался конец длинного уголька, выдвигавшегося автоматически по мере обгорания его конца. Конструкция ламп оказалась непростой и нетехнологичной в изготовлении, а поэтому недешевой, хотя постоянно подвергалась усовершенствованию.
В конце 70-х годов того же века на одной из Северо-Американских верфей строили корабли для России, и когда настало время их принимать, туда поехал лейтенант русского флота А. Н. Хотинский. Он взял с собой несколько ламп накаливания Лодыгина. Изобретение уже тогда было запатентовано во Франции, России, Бельгии, Австрии и Великобритании. Он показал русские лампы изобретателю по имени Томас Эдисон, который в то время также работал над проблемой электрического освещения.
Сейчас трудно установить насколько описанное обстоятельство повлияло на изобретение Эдисона. Однако, в конце концов, благодаря его работам был совершен качественный скачок в усовершенствовании лампы накаливания. Никаких революционных изменений в лампочку Лодыгина Эдисон не внес. Его лампа представляла собой стеклянную колбу с угольной нитью, из которой выкачан воздух, правда, гораздо тщательнее, чем у Лодыгина. Но заслуга Эдисона, прежде всего в том, что он изобрел и создал надсистему для этой лампы и поставил ее производство на поток, что привело к сильному удешевлению стоимости. Он придумал для лампы винтовой цоколь и патрон к ней, изобрел предохранители, выключатели, первый счетчик энергии. Именно с лампочки Эдисона, электрическое освещение стало действительно массовым, придя в дома простых людей.
Особого внимания заслуживает подход Эдисона к решению проблемы нахождения материала для нити накаливания. Он просто пошел путем перебора всех доступных ему веществ и материалов (метод проб и ошибок). Эдисон перепробовал 6000 веществ, содержащих углерод, от обыкновенных швейных ниток, покрытых углем, до продуктов питания и смолы. Лучшим оказался бамбук, из которого был сделан футляр японского пальмового веера. На эту титаническую работу ушло около двух лет .
По другую сторону Атлантического океана, в Англии, примерно в тоже время что Лодыгин и Эдисон, над электрической лампочкой работал сер Джозеф Вильсон Сван (Sir Joseph Wilson Swan). В качестве элемента накала он использовал обугленную хлопковую нить и также выкачивал из колбы воздух. Сван получил Британский патент на свое устройство в 1878 году, примерно за год до Эдисона. Начиная с 1879 года, он начал устанавливать электрические лампы в английских домах. Организовав в 1881 году компанию "The Swan Electric Light Company" начал коммерческое производство ламп. Позднее Сван объединился с Эдисоном для коммерческой эксплуатации единой торговой марки "Edi-Swan".
Из сказанного следует, что у электрической лампы накаливания на самом раннем этапе было несколько изобретателей. Почти все они имели патенты. Что касается самого известного из них, американского патента Эдисона, то он был признан судом недействительным до окончания срока действия охранных прав. Суд признал, что лампа накаливания была изобретена Генрихом Гебелем за несколько десятилетий до Эдисона.
В 1890 году Лодыгин запатентовал в США лампу с металлической нитью из тугоплавких металлов - осьмия, иридия, родия, молибдена и вольфрама. Лампы Лодыгина с молибденовой нитью были выставлены на парижской выставке 1900 года и имели такой большой успех, что в 1906 году американская компания "General Electric" купила у него этот патент. Самое интересное, что компания "General Electric" была организована самим Томасом Эдисоном. На этом заочный спор великих изобретателей был закончен.
Однако совершенствование лампы накаливания на этом не закончилось. C 1909 года стали применяться лампы накаливания с зигзагообразно расположенной вольфрамовой нитью, а в 1912-13 годах появились лампы, наполненные азотом и инертными газами (Ar, Kr). И наконец, последнее усовершенствование начала XX века - вольфрамовую нить стали изготовлять, сначала, в виде спирали, а затем в форме биспирали (спирали, навитой из спирали) и триспирали. Электрическая лампа накаливания, наконец, приобрела вид, какой мы привыкли ее видеть.
Так кто же изобрел электрическую лампочку? Уже были названы имена: Петров, Шпаковский, Чиколев, Яблочков, Эдисон, Деви, Кинг, Гебель, Лодыгин, Сван. Казалось бы достаточно. Но если взять "Малый энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона" выпущенный в начале XX века, то там можно прочесть: Лампочки накаливания представляют собою стеклянный колпачок, из которого выкачан воздух, и где помещается угольная или металлическая нить, накаливаемая электрическим током. Угольная нить добывается обугливанием волокон бамбука (лампочки Эдисона), шелка, хлопчатой бумаги (лампочка Свана). С конца 1890-х гг. явились новые лампочки накаливания: вместо угольной нити накаливанию подвергается стерженек спрессованный из огнестойких веществ: окиси магния, тория, циркония и иттрия (лампочка Нернста) или нить из металлического осмия (лампочки Ауэра) и тантала (лампочки Больтона и Фейерлейна).
Как видно появились еще новые имена - Нернст, Ауэр, Больтон, Фейерлейн. При желании, проведя более углубленный поиск, этот список можно еще пополнить.
Вероятно, искать однозначный ответ на вопрос "Кто изобрел электрическую лампочку" бессмысленно. Многие изобретатели приложили к этому свой ум, знания, труд и талант. И это касается только типов лампочек получивших развитие на начальном этапе внедрения электрического освещения: дуговых и накаливания.
Еще в самом начале развития ламп накаливания было замечено, что они имеют низкий КПД, т.е. очень небольшой процент энергии электрического тока переходит в световую энергию. Поэтому продолжались поиски других способов преобразования электрической энергии в световую, и предпринимались попытки их использования в новых типах электрических источников света. Такими источниками света стали газоразрядные лампы - приборы, в которых электрическая энергия преобразуется в оптическое излучение при прохождении электрического тока через газы и другие вещества (например, ртуть).
Первые эксперименты с газоразрядными лампами начинались практически одновременно с лампами накаливания. В 1860 году в Англии появились первые ртутные разрядные лампы. Однако вплоть до начала XX века все эти эксперименты были немногочисленными и оставались только экспериментами, без реального практического применения.
В первом десятилетии XX века, в период массового внедрения электрического освещения с помощью ламп накаливания, интенсифицируются работы над газоразрядными лампами, что приводит к ряду изобретений и открытий. В 1901 году Петер Купер Хьюит (Peter Cooper Hewitt) изобретает ртутную лампу низкого давления. В 1906 году изобретена ртутная лампа высокого давления. 1910 год - открытие галогенного цикла. Неоновая лампа была разработана французским физиком Жоржом Клауди (Georges Claude) в 1911 году и очень быстро нашла применение в рекламных целях.
В 20 - 40-е годы работы над газоразрядными лампами продолжались во многих странах, что приводило к совершенствованию уже известных типов ламп и к открытию новых. Были разработаны: натриевая лампа низкого давления, люминесцентная лампа, ксеноновая лампа и другие. В 40-е годы началось массовое применение люминесцентных ламп для освещения.
Позже были изобретены и другие типы электрических лам: натриевые высокого давления; галогенные; компактные люминесцентные; светодиодные источники света и другие. Сейчас в мире общее число типов источников света насчитывается около 2000 .
Не смотря на такое огромное количество типов электрических ламп, изобретательская мысль не стоит на месте. Уже известные источники света продолжают совершенствоваться. Примером такого совершенствования, может служить создание в 1983 году компактных люминесцентных ламп, которые стали размером с обыкновенную лампу накаливания. Для их включения не требуется специальной пусковой аппаратуры, они подключаются к стандартному патрону для ламп накаливания, и самое главное, при одинаковом количестве вырабатываемого света эти лампы потребляют в несколько раз меньше электроэнергии и служат в несколько раз дольше. В последние годы такие энергосберегающие лампочки находят все большее применение, не смотря на их пока еще большую стоимость, чем у традиционных ламп накаливания.
Однако и на этом изобретательская мысль не останавливается. Почти одновременно, две американские фирмы Technical Consumer Products (TCP) и O·ZONELite выпустили на рынок флуоресцентные энергосберегающие лампочки с новыми неожиданными свойствами. Как утверждают эти производители, их лампочки Fresh2 и O·ZONELite (оба названия являются зарегистрированными торговыми марками) кроме освещения помещения также устраняют неприятные запахи, очищают воздух, убивают бактерии, вирусы и грибки. Разве не чудо?
Секрет в том, что лампочки покрыты двуокисью титана (TiO2), при облучении которой флуоресцентным светом возникает фотокаталитическая реакция. В ходе этой реакции выпускаются отрицательно заряженные частицы - электроны, а на их месте остаются положительно заряженные "дырки". Благодаря появлению комбинации плюсов и минусов на поверхности лампочки, содержащиеся в воздухе молекулы воды, превращаются в очень сильные окислители - радикалы гидроокиси (HO), из-за чего эти лампочки и обладают такими необычными и замечательными свойствами.
Рис. 3. Газоразрядные флуоресцентные энергосберегающие лампы Fresh2 и O.ZONELite
Как видно из рисунка 3 эти лампочки даже внешне очень похожи, да и характеристики их примерно одинаковы. Обращает на себя внимание спиралевидная форма обеих ламп. Их создатели пошли на это для увеличения светоотдачи, точно также как и их предшественники - создатели ламп накаливания. Вот уж действительно, история движется по спирали.
Можно сделать вывод, что газоразрядные лампы в последние годы завоевывают все большую популярность даже в бытовом освещении, вытесняя лампы накаливания. Они потребляют меньше энергии, так же просты в эксплуатации и могут обладать еще целым рядом замечательных и полезных свойств. Более высокая цена, которая пока еще сдерживает распространение этих ламп, компенсируется 8-10 кратной продолжительностью службы и 3-5 кратным КПД. А при более массовом производстве цена будет постепенно снижаться. А если еще учесть все возрастающие энергетические и экологические проблемы, которые вызывают увеличение стоимости электроэнергии и вынуждающие вводить жесткие меры экономии, то станет понятно, что перспективы у компактных флуоресцентных ламп самые радужные. И в ближайшие годы альтернативы у них практически нет.
Но, ни что не стоит на месте. Хотя последние 100 лет в развитии светотехники прошли под победное шествие газоразрядных ламп, появились и другие типы источников света. Наиболее перспективным сейчас представляется направление, связанное с использованием светодиодных источников света, т.к. они обладают еще большим КПД, чем газоразрядные лампы.
Первые промышленные светодиоды появились еще в 60-х годах XX века. Однако, небольшая мощность не позволяла их использовать для освещения. Они нашли применение в качестве индикаторов в различных электронных устройствах, в частности, в микрокалькуляторах, часах и других бытовых и научных приборах.
Так бы все и продолжалось, если бы человечество не столкнулось с проблемой энергосбережения. Оказалось, что на сегодняшний день, у светодиодов самый высокий процент преобразования электрической энергии в световую энергию. Нельзя было не попытаться использовать светодиоды в качестве источников света. Они и нашли, первоначально, применение в ручных электрических фонариках. К тому же, это были фонарики небольшой мощности, которые не очень сильно светили, однако были миниатюрными, что позволяло их использовать даже в качестве брелков.
Проблем у светодиодных лампочек конечно еще много. Многие из них успешно решаются, тем более что сейчас в это направление вкладывает большие деньги крупный капитал. И успехи уже налицо - в продаже уже появились энергозберегающие светодиодные лампы.
Литература
* 1. Н.А.Капцов, Павел Николаевич Яблочков 1894-1944. ОГИЗ. Государственное издательство технико-теоретической литературы. Москва, Ленинград, 1944.
* 2. В. Малов, Как парижский официант русскому изобретателю помог. / Спутник ЮТ - научно-популярный дайджест / №4, 2001 / http://jtdigest.narod.ru/dig4_01/offic.htm
* 3. Я.И. Хургин, Да, нет, может быть... - Москва,: Наука, 1977, с.208
* 4. История осветительной техники. / 2003-2005 ЗАО НПК "Далекс" / http://www.daleks.ru
* 5. Fresh2 compact fluorescent light bulbs remove odor while emitting energy efficient light./ http://www.fresh2.com/
* 6. The Bright Future of Indoor Air Quality! / http://www.ozonelite.com/index.html
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.
Загрузка...