Этим вечером, совсем как стемнеет, вы придете домой, скинете совсем надоевшую за день обувь, пройдете на кухню, что бы поставить чайник, затем вытянете уставшие ноги на мягком и таком родном диване, решив этим вечером почитать интересную книжку, на которую уже который день не хватает времени, или посмотреть любимую передачу по TV. Электрический свет продолжает ваш день, несмотря на то, что солнце уже спряталось где-то за крышами соседних домов, а луна совсем как белая монетка заглядывает с небес в окна. Все это благодаря изобретению лампы накаливания, произошедшее еще два века тому назад.
Существует множество споров, кому принадлежат лавры первенства в создании всем известной нам лампочки – кто-то говорит, что во всем виноват именно Александр Николаевич Лодыгин, русский изобретатель, а кто-то с пеной у рта готов часами доказывать, что это все же Томас Эдисон, великий американский изобретатель, осветил весь современный мир искусственным светом. Я же предлагаю вам пройтись по основным страничкам истории и все-таки разобраться – кто прав, кто виноват, и что с этим делать.
Начнем с того, что 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.
Через тридцать с небольшим лет, 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 1854-м году немецкий часовщик Генрих Гёбель придумал устройство, считающееся прототипом современных лампочек. Оно представляло собой вакуумную лампу накаливания, в качестве источника света которой использовалась обугленная бамбуковая нить. Недостатком изобретения являлась излишняя хрупкость и время работы всего на несколько часов.
Наиболее эффективные результаты в области получения вакуумной лампочки были достигнуты англичанином Джозефом Суоном. 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 семидесятых годов 19-го века параллельно со Суоном несколько изобретений запатентовал российский учёный и инженер Александр Лодыгин. Именно он изобрёл в 1874 году нитевую лампу, в которой для нагревания использовался угольный стержень. За своё изобретение учёный получил премию в Академии наук. Эти лампы сразу же стали использоваться для уличного освещения. Лодыгин также был первым, кто придумал применять закрученные в спираль вольфрамовые или молибденовые нити. К 1890 году у Лодыгина на руках было несколько разновидностей ламп с накаливаемыми нитями из разных металлов. В это время он и запатентовал лампу накаливания, где применялась нить из вольфрама – именно вольфрам по результатам исследований имел лучшие показатели. Так же 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 – спустя 16 лет он продал все права на своё революционное изобретение промышленному гиганту «General Electric», компании, основанной великим Томасом Эдисоном.
Американец Томас Эдисон и сам к этому времени имел несколько патентов в области создания искусственных источников света. 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. 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.
Именно Томас Эдисон привел лампу накаливания к тому виду, что нам известен сейчас – американский учёный разработал надсистему для лампочки, изобрел винтовой цоколь, патрон и предохранители, а так же организовал массовое производство.
Принцип функционирования как первых, так и современных ламп накаливания базируется на том, что когда электрический ток течет по телу накала, данный элемент начинает накаливаться, нагревая вольфрамовую нить. Вследствие этого нить накала начинает испускать излучение электромагнитно-теплового типа (закон Планка). Для создания свечения температура накала должна составлять пару тысяч градусов. При снижении температуры спектр свечения будет становиться все более красным.
Все минусы, имеющиеся у лампы накаливания, кроются в температуре накала. Чем лучше нужен световой поток, тем большая температура потребуется. При этом вольфрамовая нить характеризуется пределом накала, при превышении которого этот источник света навсегда выходит из строя. Температурный предел нагрева для ламп накаливания — 3410 °C.
Простое строение и принцип работы обеспечили лампе накаливания широкое распространение по миру, но из-за их высокого энергопотребления и непродолжительному сроку службы, она сегодня стали использоваться гораздо реже. Связано это с тем, что появились более современные и эффективные источники света – диодные и люминесцентные лампы.