Самый первый переносной источник света
Факел
Попыткой «приручить» свет в каменном веке стал первый зажженный от костра факел. Конструкция факела совершенствовалась так же, как сегодня совершенствуется дизайн люстр, превращаясь из горящей головешки в короткую палку с удобной рукояткой и пропитанной смолой или животным жиром паклей на конце.
Для многоразового применения рукоять факела делали из костей, или металла. А вот горючие материалы менялись в зависимости от местности и природы.
Кто то использовал смолистую кору, кто то растительные волокна и солому, пропитанную животным жиром, а кто то делал факелы из ткани, смачивая ее выходящей на поверхность нефтью и подобными углеводородами.
Очень долгое время самый экономный источник света
Масляная лампа
Это был прорыв! Если хорошо сделанный и заряженный факел способен гореть 10 минут, то масляная лампа может давать свет часами, тут уже все зависит от размера емкости с топливом.
В качестве топлива можно опять же использовать и животный жир и различные растительные и минеральные масла. Регулируя фитиль можно менять количество получаемого света, а при желании и дозаправлять лампу, не гася её.
В качестве емкости, поначалу использовались черепа животных или скорлупа крупных орехов, но с развитием обработки глины светильники становились все удобнее и безопаснее.
Самый романтичный источник света
Свечи
Новый этап в истории светильников начался после того, как была изобретена свеча. Она во многом превосходила другие устройства, так как от свечи было меньше копоти, а ее производство было более простым и экономичным.
Сначала для изготовления свечей использовался животный жир (вы спросите, где взять столько жира для свечей? я вам напомню про китобоев), который позже был заменен пчелиным воском, в настоящее время для этих целей используется парафин.
Но факелы, свечи и лампы дают очень слабый свет. Работать при таком свете крайне тяжело и неполезно для глаз, значит надо придумать что то еще.
Фонарь, для которого потребовалось сильно толкнуть науку вперед
Газовые фонари
Газовое освещение активно использовались несколько сотен лет, но для его распространения пришлось сделать несколько важных инженерно-научных открытий.
Например, вы знаете, что это в 90% случаев это был не тот газ, который сейчас у вас в плите горит? Наиболее распространенными видами топлива для газового освещения были древесный газ, угольный газ (их получали методом перегонки угля) и, в ограниченных случаях, водяной газ.
Кстати, документированный случай применения природного газа для освещения жилища впервые зафиксирован в Китае аж в 500 г до н.э. Удивительно, но Китайцы приспособили бамбуковые трубы для передачи газа на расстояние в несколько километров от своих соляных шахт.
Так же, для увеличения тяги, защиты пламени от внешних воздействий и пожаробезопасности газовые источники света стали помещать в специальные стеклянные формы, что помогло развитию следующего изобретения.
Та самая лампа, которой и я пользовался в детстве
Керосиновые лампы
Как это ни странно, но следующий шаг развития масляных светильников случился достаточно поздно. В основном это связывают с развитием процесса перегонки углеводородов, да я специально не пишу “нефть”, потому что первое чистое жидкое топливо было получено из того же угля.
Замена масел на керосин сразу уменьшила образование отложений в лампах и повысила яркость.
Принцип действия лампы примерно такой же, что и у масляной лампы: в ёмкость заливается горючее вещество (керосин), откуда оно дозированно подается в зону горения. Горелка может быть оборудована средствами подачи воздуха и отвода продуктов сгорания, а также защитой пламени. Конструкция снабжается каркасом для переноски и подвески лампы.
Подобные лампы могут применяться до сих пор в местах с непостоянным электроснабжением, на различных кемпингах и удаленных от цивилизации стоянках.
Самый первый электрический источник света
Угольная дуговая лампа
1802 год – русский ученый, физик-экспериментатор Василий Владимирович Петров, самостоятельно обучавшийся электротехнике, открывает явление электрической дуги между двумя угольными стержнями. Помимо светового излучения, он открывает и доказывает практическое применение данного эффекта для сварки и плавки металлов, а также восстановления их из руд. Петров делает еще ряд важных открытий, поэтому он по праву называется отцом отечественной электротехники.
Подобные дуговые лампы совершенствовались и даже какое то время использовались для освещения, но в связи со своей неудобностью и малой эффективностью от них отказались.
Забавно, что первым электрическим источником света являлся именно “фонарик на батарейках”, все из-за отсутствия нормального генератора энергии на тот момент. Практичнее было накапливать электричество в батареях, а затем использовать его для своих экспериментов.
Самый популярный в ХХ веке источник света
Лампа накаливания
Ох, как тяжело и долго шло изобретение этой лампы. Я вам сейчас перечислю фамилии, а вы попытайтесь вспомнить хоть кого то:
У. де ла Рю
У. Р. Грове
Ф. Молейнс
Г. Гебель
А.Н. Лодыгин
П.Н. Яблочков
Т.А. Эдисон
Несмотря на то, что сам Эдисон провел своими руками около 1200 опытов с лампами, его можно скорее назвать талантливым предпринимателем, сумевшим доработать конструкцию ламп. Дело в том, что основные эффекты и типы ламп на тот момент уже были изобретены.
Эдисон скупает все необходимые патенты, объединяет технологии и изобретает патрон для ламп накаливания, который нам знаком и по сей день. Я не умаляю заслуг знаменитого американского изобретателя, просто несправедливо считать, что лампа накаливания – это только его рук дело.
В лампах Эдисона используется тот же принцип, что и в свечах Яблочкова, с той лишь разницей, что вся конструкция помещена в вакуумную колбу, благодаря чему лампа стала работать намного дольше.
Совершенствуем самую популярную лампочку
Галогеновые лампы
Дело в том, что при нагревании вольфрамовой нити, металл потихоньку испаряется с нее и, по законам физики, оседает на колбе, что ведет к ее замутнению и истончению нити накала. Однако, этот процесс предотвратим с помощью химических элементов галогеновой группы (обычно это йод или бром).
В результате мы можем:
1️⃣Повысить температуру нити, что даст рост эффективности лампы и улучшит цветопередачу.
2️⃣Уменьшить колбу, по сравнению с обычной лампой накаливания.
3️⃣Снижаем мерцание лампы, при питании переменным током.
Но помните, галогенные лампы очень чувствительны к жировым загрязнениям, поэтому их нельзя касаться даже чисто вымытыми руками. Из-за высокой рабочей температуры колбы изготавливаются из кварцевого стекла, жир на поверхности стекла испаряется, забирая температуру, что вызывает внутренние напряжения оболочки лампы и может привести к ее "взрыву".
Многие думали, что за ними будущее, но…
Люминесцентная лампа
Светлое будущее им пророчили из-за световой отдачи, которая в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности, (кстати, очень рекламируемые в свое время плазменные дисплеи тоже являются разновидностью люминесцентной лампы).
Принцип ее работы был описан еще в самом начале ХХ века. Это газоразрядный источник света, в котором электрический разряд в парах ртути генерирует ультрафиолетовое излучение, которое переизлучается в видимый свет с помощью люминофора — например, смеси галофосфата кальция с другими элементами.
Принципиальный недостаток люминесцентных ламп — использование ртути, что требует соблюдения определённых условий их хранения и утилизации. Именно этот недостаток стал причиной их запрета.
Выбор ХХI века?
Светодиодные лампы
Светодиодные технологии освещения благодаря эффективному расходу электроэнергии и простоте конструкции нашли широкое применение в светильниках, прожекторах, светодиодных лентах, декоративной светотехнике.
Почему? Чаще всего дело в экономии. Световая отдача современных светодиодов достигает 190 лм/Вт. По расчетам, теоретический предел световой отдачи у них будет в районе 300 лм/Вт. То есть своих ближайших конкурентов - натриевые лампы (ДНаТ 150 лм/Вт) они превзойдут в два раза, не только по эффективности, но и по сроку службы.
Забавно, что эти технологии развиваются настолько стремительно, что производители светодиодов не проводят тестирование в реальном времени и указывают прогнозируемый срок службы, используя специальные методики. А ведь это важно: большой срок службы иногда играет решающую роль, так, экономия на обслуживании и замене ламп в уличных светильниках зачастую превышает экономию на электроэнергии.
В следующем выпуске Выдающиеся вертолеты!
Ежедневные факты о самом-самом в Телеграм
