История изобретения лампы накаливания. История ламп накаливания. Кто изобрел лампу накаливания? Преимущества и недостатки ламп накаливания В каком веке появилась электрическая лампочка

Вопрос о том, кто изобрел лампочку первым, как ни странно, волнует людей и в наше время. Американцы и прозападно настроенные люди уверены, что первым был Т. Эдисон. Русские патриоты доказывают, что первый – А.Н. Лодыгин. А ведь были еще француз Деларю, бельгиец Жобар, англичанин Д.У. Суон, немец Г. Гебель, русский П.Я. Яблочков и другие ученые, внесшие свой вклад в это изобретение.

Древние предшественники электрической лампочки

История изучения древних сооружений – пирамид, подземных росписей, пещер и др. пестрит вопросами и загадками. Один из них - «При каком освещении производились росписи этих сооружений при полном отсутствии естественного света и копоти от возможных факелов внутри самих помещений?». Вопрос не дает покоя исследователям десятки лет.

На стенах самих пирамид есть ответ, в который трудно поверить историкам, – древние люди пользовались лампами, скорее всего, электрическими, питающимися от мощных аккумуляторов.

Как изобреталась современная электрическая лампочка

Появление в массовых масштабах электрических лампочек подготовлено целым рядом ученых-изобретателей. Часто они проводили свои собственные изыскания, но были и такие, кто усовершенствовал или пускал на поток изобретения предшественников. Назовем основные вехи создания электрической лампы:

• в 1820 году Деларю опробовал лампочку, в которой нитью накала служила платиновая проволока. Платина отлично нагревалась и светилась, но изобретение француза так и осталось опытным образцом, к которому автор больше не возвращался;
• 1838 год отметился первым применением в виде элемента накаливания угольного стержня. Исследованиями возможностей его свечения занимался бельгиец Жобар;
• в 1854 году Гебель проводил опыты над бамбуком, который использовал вместо нити накаливания. Ему также принадлежит первое применение для лампы сосуда с откачанным воздухом. Гебель стал первым, кто изобрел электрическую лампочку, которую можно было использовать для освещения;
• в 1860 году Д.У. Суон патентует лампу, в которой светящийся элемент находился в вакууме. Данное изобретение было невозможно использовать в массовом применении из-за сложностей получения вакуума;
• 1874 год ознаменовался получением патента на лампу с угольной нитью накала, помещенной в вакуум, русским инженером-исследователем А.Н. Лодыгиным. Данная лампа была способна гореть полчаса и использовалась для освещения улиц. Поэтому русский инженер считается тем, кто изобрел лампочку первым в мире;
• в 1875 году В.Ф. Дидрихсон, сотрудник А.Н. Лодыгина, усовершенствовал его лампу, установив несколько независимых друг от друга угольных волосков, продлив тем самым период свечения устройства. В этой лампе при перегорании одного волоска сразу загорался следующий;
• русский электротехник П.Н. Яблочков в 1875 – 1876 годах создает лампу с каолиновой нитью накала, которая не требовала для продолжительного горения наличия вакуума. От предыдущих вариантов устройство Яблочкова отличалось необходимостью предварительного разогрева проводника, например, пламенем спички;
• в 1878 году был получен патент на лампу с нитью из угольного волокна, помещенного в разреженный кислород. Лампа давала яркий свет, но очень недолго. Автором изобретения стал Д.У. Суон;
• в 1879 году в САСШ был выдан патент на лампу с платиновой нитью Т. Эдисону;
• в 1880 году Т. Эдисон создает лампу с угольной нитью со сроком горения 40 часов. Он же попутно изобретает выключатель для удобства работы с освещением. Кроме всего прочего, Т. Эдисону принадлежит создание цоколя лампочки и патрона для нее;
• в 1890-х годах А.Н. Лодыгин конструирует несколько вариантов ламп с применением тугоплавких металлов для нити накаливания. Он впервые предлагает закручивать нить спиралью и приходит к выводу, что лучшими вариантами для нити накаливания являются вольфрам и молибден. Первые, массово производившиеся в Америке лампы накаливания с вольфрамовой нитью выпускались по патенту русского изобретателя;
• наполнение колбы инертным газом для продления работоспособности нити накаливания и увеличения яркости освещения впервые было применено фирмой «General Electric» в 1909 году по инициативе И. Ленгмюра.

Из хронологии событий видно, что к изобретению лампы накаливания приложили руки многие ученые-изобретатели.

Основная заслуга Т. Эдисона заключается в том, что он, вовремя сориентировавшись, будучи исследователем и коммерсантом, запатентовал изобретенные до него приборы, усовершенствовал и начал их массовое производство. Поэтому его нельзя считать первым,кто изобрел лампу накаливания, но Т. Эдисон - тот, кто начал массовое промышленное внедрение электрической лампочки в повседневную жизнь. Первым изобретателем лампы накаливания, применявшейся для освещения, был и остается А.Н. Лодыгин.

История ламп накаливания уходит своими корнями в девятнадцатый век. Рассмотрим основные моменты, связанные с этим уникальным изобретением человечества.

Особенности

Лампа накаливания это предмет, который знаком многим людям. В настоящее время трудно себе представить жизнь человечества без использования искусственного и электрического света. При этом редко кто задумывается над тем, как выглядела первая лампа, в какой исторический период она была создана.

Для начала рассмотрим устройство лампы накаливания. Этот источник электрического света представляет собой проводник с высокой температурой плавления, который находится в колбе. Из нее предварительно выкачан воздух, вместо него колба заполнена инертным газом. Проходя через лампу, электрический ток испускает поток света.

Суть функционирования

Каков принцип работы лампы накаливания? Он заключается в том, что при протекании электрического тока через тело накала, элемент нагревается, при этом разогревается сама вольфрамовая нить. Именно она испускает по закону Планка излучение теплового и электромагнитного типа. Чтобы создавать полноценное свечение, необходимо накалить вольфрамовую нить до нескольких сотен градусов. По мере уменьшения температуры спектр приобретает красный цвет.

Первые лампы накаливания имели множество недостатков. Например, сложно было регулировать температуру, в результате чего лампы быстро выходили из строя.

Технические особенности

Что собой представляет конструкция современной лампы накаливания? Так как она стала первым у нее достаточно простая конструкция. Основными элементами лампы считают:

• тело накала;
• колба;
• вводы тока.

В настоящее время разработаны различные модификации, в лампу введен предохранитель, представляющий собой звено. Для производства этой детали используют железоникелевый сплав. Звено сваривают в ножку ввода тока для того, чтобы не допустить при накаливании вольфрамовой нити разрушения стеклянной колбы.

Рассматривая основные преимущества и недостатки ламп накаливания, отметим, что с момента своего появления лампы были существенно модернизированы. Например, благодаря использованию предохранителя снизилась вероятность быстрого разрушения лампы.

Основным минусом подобных осветительных элементов является их высокое потребление энергии. Именно поэтому в настоящее время они стали применяться значительно реже.

Как появились искусственные источники света

История ламп накаливания связана со многими изобретателями. До того времени, когда русский физик Александр Лодыгин стал работать над ее созданием, уже были разработаны первые модели ламп накаливания. В 1809 году английский изобретатель Деларю разработал модель, которая была оснащена платиновой спиралью. История ламп накаливания связана и с изобретателем Генрихом Гебелем. В образце, созданном немцем, обугленная бамбуковая нить помещалась в сосуд, из которого предварительно выкачивали воздух. Гебель занимался модернизацией своей модели лампы накаливания на протяжении пятнадцати лет. Ему удалось получить рабочий вариант лампочки накаливания. Лодыгин добился качественного свечения угольного стержня, помещенного в стеклянном сосуде, из которого был удален воздух.

Вариант практичной модели

Первые лампы накаливания, которые можно было производить в больших объемах, появились в Англии в конце девятнадцатого века. Джозефу Уилсону Суону даже удалось получить патент на собственную разработку.

Говоря о тех, кто придумал лампу накаливания, также необходимо остановиться на экспериментах, проводимых Томасом Эдисоном.

Он пытался использовать в качестве нитей накаливания различные материалы. Именно этот ученый предложил в качестве нити накаливания платиновую нить.

Такое изобретение лампы накаливания стало новым этапом в сфере электричества. Изначально лампы Эдисона функционировали только в течение сорока часов, но, несмотря на это, они достаточно быстро вытеснили газовое освещение.

В тот период, когда Эдисон занимался своими исследованиями, в России Александру Лодыгину удалось создать сразу несколько различных видов ламп, в которых роль нитей играли тугоплавные металлы.

История ламп накаливания свидетельствует о том, что именно русский изобретатель впервые стал применять в виде тела накаливания тугоплавкие металлы.

Помимо вольфрама Лодыгин также проводил эксперименты с молибденом, скручивая его в виде спирали.

Специфика работы лампы Лодыгина

Для современных аналогов характерен прекрасный световой поток, а также качественная цветопередача. Их коэффициент полезного действия составляет 15% при наибольшем значении температуры накала. Такие источники света для своей работы потребляют существенное количество электрической энергии, поэтому их функционирование осуществляется не больше 1000 часов. Это с лихвой окупается невысокой стоимостью ламп, поэтому, несмотря на многообразие искусственных источников освещения, представленным на современном рынке, они по-прежнему считаются популярными и востребованными среди покупателей.

Интересные факты из истории лампы накаливания

В конце девятнадцатого века Дидрихсону удалось внести существенные изменения в модель, предлагаемую русским изобретателем Лодыгиным. Он провел полную откачку из нее воздуха, использовал в лампе сразу несколько волосков.

Подобное усовершенствование позволяло использовать лампу даже в том случае, когда один из волосков перегорал.

Английскому инженеру Джозефу Уилсону Суону принадлежит патент, подтверждающий создание им лампы с угольным волокном.

Волокно располагалось в кислородной разряженной атмосфере, в результате чего свет получался более ярким и равномерным.

Во второй половине девятнадцатого века Эдисон помимо самой лампы изобретает поворотный бытовой выключатель.

Масштабное появление ламп на рынке

С конца девятнадцатого века стали появляться лампы, в которых в качестве нити накаливания использовались оксиды иттрия, циркония, тория, магния.

В начале прошлого века венгерскими исследователями Шандором Юстом и Франьо Ханаманом был получен патент на применение вольфрамовой нити в лампах накаливания. Именно в этой стране были изготовлены первые экземпляры таких ламп, которые вышли на масштабный рынок.

В США в этот же временной период были построены и запущены заводы, занимающиеся получением титана, вольфрама, хрома, путем электрохимического восстановления.

Высокая стоимость вольфрама внесла свои корректировки в скорость внедрения ламп накаливания в повседневную жизнь.

В 1910 году Кулидж разработал новую технологию изготовления тонких вольфрамовых нитей, что способствовало удешевлению производства искусственных ламп накаливания.

Проблему ее быстрого испарения удалось решить американскому ученому Ирвингу Ленгмюру. Именно им было введено в промышленное производство наполнение инертным газом стеклянных колб, что увеличило срок эксплуатации лампы, удешевило их.

Коэффициент полезного действия

Практически вся энергия, которая получается в лампу, постепенно переходит в тепловое излучение. КПД достигает 15 процентов при температурном показателе 15 процентов.

По мере повышения значения температуры происходит увеличение коэффициента полезного действия, но это вызывает существенное снижение эксплуатационного срока службы лампы.

При 2700 К срок полноценного использования искусственного источника света составляет 1000 часов, а при 3400 К - несколько часов.

Для того чтобы повысить долговечность лампы накаливания, разработчики предлагают уменьшать значение напряжения питания. Безусловно, при этом КПД также будет снижаться примерно в 4-5 раз. Такой эффект инженеры используют в тех случаях, когда требуется надежное освещение минимальной яркости. К примеру, это актуально для вечернего и ночного освещения строительных площадок, лестничных пролетов.

Для этого осуществляют последовательное подключение переменного тока лампы с диодом, что гарантирует подачу тока в лампу на протяжении половины всего периода подачи тока.

Учитывая, что цена обычной лампы накаливания существенно меньшее ее среднего срока эксплуатации, приобретение таких источников освещения можно считать достаточно выгодным мероприятием.

Заключение

История появления той модели электрической лампы, к которой мы привыкли, связана с именами многих русских и иностранных ученых и изобретателей. На протяжении двух столетий этот искусственный источник освещения подвергался преобразованиям, модернизации, целью которых было увеличение эксплуатационного срока службы прибора, снижение его стоимости.

Самый большой износ нити накала наблюдается в случае резкой подачи на лампу напряжения. Для решения этой проблемы, изобретатели стали снабжать лампы разнообразными устройствами, гарантирующими их плавный запуск.

В холодном виде вольфрамовая нить обладает удельным сопротивлением, которое всего в два раза превышает показатель алюминия. Для того чтобы избегать пиковых значений мощности, разработчики используют терморезисторы, сопротивление которых падает по мере повышения температуры.

У низковольтовых ламп при равной мощности ресурс эксплуатации и светоотдача намного выше, поскольку они имеют большее сечение тела накаливания. В светильниках, рассчитанных на множество ламп, эффективно последовательное соединение нескольких ламп меньшего напряжения. К примеру, можно вместо шести ламп мощностью 60 Вт, включенных параллельно, использовать всего три.

Безусловно, в наши дни появились различные модели электрических ламп, которые имеют гораздо более результативные характеристики, чем обычные лампочки, изобретенные во время Лодыгина и Эдисона.

Александр Николаевич Лодыгин (18.10.1847-16.03.1923)

Волшебный свет изобрели в России

Светлана Макарова, газета «Пенсионер и общество», № 11 , 2007 г.

Дорогая моя редакция! Во-первых, спасибо, что вы есть. Во-вторых, желаю, чтобы газета «Пенсионер и общество» продолжала гнуть свою линию. Вернее, нашу общую линию – на возрождение в нашей бескрайней стране национальной гордости великого и несокрушимого русского народа. Горько и больно смотреть на то, как малообразованные подонки и откровенно случайные людишки, получившие в своё распоряжение телеканалы, калечат подрастающие в России поколения. Ни для кого не секрет, что на весь мир идёт системная ложь из микроскопического государства , распространяется глобальное враньё из . Устами детей дошкольного возраста холуйствующие перед Западом телесценаристы сообщают, что первый самолёт построили американцы братья Райт, а не наш Можайский ! Кстати, задолго до них. А про лампочку ещё в советское время врали, что её изобрёл американец Эдисон. Как будто не было Яблочкова и Лодыгина , а за полвека до них! – Петрова . Мне хочется плакать, когда мои внуки повторяют ту чушь, которую продюсер Гуревич – какая ему платит? – выдаёт с так называемого «детского телеканала» «Бибигон». Или в школьные годы у Гуревича были двойки по истории? Неужели у нас уже не осталось никого, кто способен противостоять этим лжецам?

Татьяна Васильевна Полтавец, Московская область.

Почему в США ушлые историки

До обращения к заданной теме отметим, что таких писем в нашей редакции немало. Ещё больше телефонных звонков и электронных сообщений. Однако мы, в отличие от некоторых читателей, категорически против того, чтобы всех тележурналистов стричь под одну гребёнку. За последние годы на отечественном телевидении появились хорошо образованные и ответственные молодые сотрудники, выросшие не на пресловутых учебниках . Поэтому и понимающие, что происходило и порой ещё происходит в нашей стране.

А мы с вами начнём борьбу за восстановление исторической справедливости не с авиастроителя Можайского, которого замалчивают ушлые историки США, а с электролампочки. Для этого заглянем в замечательную книгу Леонида Борисовича Репина «Открыватели» . Вот что он пишет о знаменитом Лодыгине.

В одной старой книге, выпущенной в начале двадцатого века в издательством Маврикия Вольфа, в очерке о великом русском изобретателе написано следующее: «Лодыгин – эта фамилия мало кому известна. А между тем, с этим именем связано огромного значения усовершенствование в области электрического освещения, положившее начало повсеместному распространению электрического света».

И действительно, даже и в превосходном словаре Брокгауза и Эфрона о нём не найти ни слова. Есть один Лодыгин – известный знаток коннозаводства, разработавший генеалогию рысистой породы, а Александра Николаевича , изобретателя лампы накаливания, намного опередившего известного всем , – нет! Постарались газетчики в Штатах, потрудилась реклама, разворотливость американская, не жалеющая больших денег ради ещё большей прибыли, и вся слава, успех – Эдисону. Дома о Лодыгине помалкивали , хотя официальный документ-патент, подтверждающий русский приоритет, существовал неоспоримо. Не ценим своих. Спустя десятилетия после того, как уходят они из жизни, – тогда бывает, спохватываемся. Вдогонку посокрушаться мы можем…

После триумфальных сполохов «русского света» , озарившего улицы ряда европейских столиц, и после ранней смерти его измученного борьбой за жизнь русского изобретателя Яблочкова стало ясно, каким станет следующий шаг. Стало ясно, что должна вот-вот появиться некая волшебная лампа, которая превратит электрическое освещение из явления удивительного, необычайного – в повсеместное. Экономичное, надёжное, эффективное. Но от кого ждать такого свершения, способного представить в новом свете – от американца Эдисона, уже ошеломившего современников каскадом замечательных изобретений, или от русских, делающих свои дела, потихоньку, но уж очень ярко, по-своему и всегда – неожиданно?

Отвлечёмся немного. Не сразу сложился изобретатель Лодыгин. И не сразу занялся он проблемой электрического света. Он был ровесником Павла Николаевича Яблочкова , и судьбы их сложились во многом похоже. Правда, Лодыгин намного Яблочкова пережил. Но тут уж кому что отпущено…

Лодыгин сначала изобрёл электролёт!

В сентябре 1870 года на стол генерала от инфантерии и кавалера Милютина , военного министра , лёг любопытнейший документ, который бы должен сыграть важнейшую роль в истории техники, но, тем не менее, остался втуне, поскольку министр интереса к нему не проявил . Отставной двадцатитрёхлетний юнкер Александр Николаев сын Лодыгин, отслуживший в Воронежском кадетском корпусе лаборантом физического кабинета и наблюдателем метеостанции, а также подручным кузнеца на Тульском оружейном заводе, писал в прошении: «Опыты, произведённые комиссиею над применением воздушных шаров к военному делу, дают мне смелость обратиться к Вашему превосходительству с просьбою обратить Ваше внимание на изобретённый мною электролёт – воздухоплавательную машину, которая может двигаться свободно на различных высотах и в различных направлениях и, служа средством перевозки груза и людей, может удовлетворить в то же время специально военным требованиям…»

Министр, как мы уже отметили, внимания не обратил, хотя, ради одного только любопытства, должен бы вызвать к себе изобретателя электролёта. Не захотело начальство ознакомиться с теорией Лодыгина, не говоря уже о том, что и не подумало выделить ему необходимые средства для устройства пробной машины. А тот, не теряя времени даром, принялся изобретать электрическую лампу, необходимую для ночного полёта. И, судя по имеющимся сведениям, успел даже провести с нею кое-какие опыты.

Так и не дождавшись ответа, Лодыгин с немалыми трудами наскрёб денег на поездку в и, нимало не позаботясь о своём гардеробе, как был в армяке, в рубашке навыпуск, да сапогах, отправился в страну, являющуюся признанной законодательницей моды. Не за тем, конечно, чтобы одеться там по-европейски, в соответствии со временем. А чтобы осуществить свои технические идеи. Раз дома не удалось сдвинуться с места, может, во Франции он сумеет хоть чего-то добиться… Тем более, что петербургский профессор, с которым молодому изобретателю удалось связаться, ознакомившись с расчётами и чертежами, подтвердил их основательность и в теории.

Электролёт Лодыгина удивительным образом предвосхитил идею и основные конструктивные черты вертолёта . В то время уже появлялись проекты управляемых аэростатов, но лодыгинская машина являла собой грядущий этап инженерной мысли и, по существу, ничего общего не имела с ними. Она замышлялась конструктором в виде вытянутого цилиндра, конусообразного спереди и шаровидного с торца позади. Винт, расположенный в кормовой части, должен был сообщать аппарату движение в горизонтальном направлении, а винт сверху, с вертикально стоящей осью, в зависимости от угла, под которым повёрнуты лопасти, придавал различные скорости и в вертикальном, и в горизонтальном направлении. Не суждено было этой машине воплотиться в металл – слишком уж опережал русский изобретатель Лодыгин своё время …

Для электролёта была нужна электролампочка

В истории с электролётом есть одна воистину поразительная страница. Из идеи электрического освещения в ночном полёте возникло создание, которому и было суждено прославить имя Лодыгина . Именно электрическая лампа, а не замечательный электролёт, ради которого он был готов на любые лишения, принесла ему поначалу успех, славу, а затем, увы, несправедливое забвение.

Но как Александр Лодыгин пришёл к своему великому ? Как удалось сделать то, к чему стремились многие? Ведь такие умы, такие таланты пытались добиться того же! Может быть, случай повернул колесо везения в его сторону и помог достигнуть успеха? Мгновенная вспышка догадки – и всё улеглось, пришло решение?

Что угодно, только не случай. Случаев было великое множество, но таких, что только мешали ему. А миг озарения был, наверное. Только ведь надо учесть, что далеко не каждому дано вызвать в себе, пережить озарение счастливо найденной мысли. Решения.

Уже семьдесят лет в мире после опыта русского гения Василия Владимировича Петрова знали: если пропустить достаточно сильный ток через два близко поставленных угольных стержня, соединить их, а затем развести, меж их концами возникает ослепительный свет – электрическая дуга. Дуга Петрова . Она будет сиять, пока не сгорят электроды. Петров сразу понял, сколь важное открытие удалось ему сделать: «…от которого тёмный покой довольно освещён быть может» . И он оказался прав. В главном: дуга нашла применение. Но никак не удавалось из неё надёжный источник света получить. Лодыгин решил избрать другой путь: не дуговая лампа осветит мир, а .

Через опыты, нескончаемые опыты продвигался Александр Николаевич Лодыгин к своей исторической цели. Далеко не каждый проводник годился в качестве источника свечения. Свечение – результат нагрева, а при нагреве непременно происходят превращения вещества проводника – либо он сгорает, либо, как выражался изобретатель, «химически разлагается». Значит, выход один: пропускать ток через проводник в пустом пространстве или в азоте. Хотя, конечно, можно попробовать заменить азот каким-нибудь другим газом, не соединяющимся с веществом проводника.

Вот в этом решение : необходим или нейтральный газ в стеклянной колбе, куда через герметически закупоренный конец введён проводник.

Лодыгин сделал несколько ламп по этому принципу, и каждая давала пример различных решений. Самая большая трудность состояла в том, что не было надёжного насоса, который бы мог до нужной степени разрежённости выкачивать воздух. Кроме того, Лодыгин искал и всевозможные способы герметизации. В конце концов, он выбрал лампу, открытым основанием, погружённую в масляную ванну. Изолированные провода тянулись через ванну к угольным стержням. Их было два: как только выгорал первый, подключался другой. Два с половиной часа непрерывного света – это победа!

Демонстрация лампы вызывала восторг, восхищение. Люди толпами ходили смотреть электрический свет Лодыгина. Это был первый в мире опыт электрического улицы. Пришло признание. Петербургская Академия наук присуждает Лодыгину почётнейшую Ломоносовскую премию. Помимо признания и известности, это тысяча рублей – деньги большие, которые можно употребить для дальнейших исследований. 11 июля 1874 года изобретатель получает патент на «Способ и аппараты дешёвого электрического освещения». Некто Флоран, хозяин модного магазина белья в Петербурге, устанавливает три вакуумных лампы Лодыгина в своём салоне. Инженер Струве предлагает использовать лампы Лодыгина при подводном освещении во время кессонных работ при постройке Александровского моста.

В России изобретатели не конкурируют, а дружат!

Слава о новых, невиданных русских лампах перекатилась за границу. В 1873 году Лодыгин получает патенты в Австрии, Италии, Португалии, Венгрии, Испании и даже в таких отдалённых странах, как Австралия, Индия. В Германии на его имя выписаны патенты в целом ряде отдельных княжеств. Получены привилегии на имя компании, основанной Лодыгиным и во Франции. Западные газеты наперебой печатали сообщения о новом русском изобретении. Но ни в самой России, ни за границей никто не брался за серийное изготовление лодыгинских ламп. Дело новое, и как знать, куда может всё повернуться… А другой «русский свет» – свеча Яблочкова? Не одержит ли верх она? Высвеченные ею театры и магазины Парижа, да и других городов – разве это не лучшее, не убедительнейшее свидетельство её возможностей и яркой электрической будущности?

И что же сам Яблочков ? Они с Лодыгиным дружат, и Яблочков, продолжая работу по совершенствованию своей свечи, выступает с публичными лекциями в поддержку электрического освещения, в поддержку Лодыгина и даже даёт тому возможность экспериментировать на заводе, выпускающем «электросвечи» – дуговые лампы Яблочкова. И, не сдерживаясь, обрушивается к тому же на скороспелых последователей Лодыгина. Спешивших нажиться на его изобретении, в том числе и на Эдисона . На энергичного Эдисона, бросившегося разрабатывать идею русского инженера Александра Лодыгина без каких-либо ссылок. То, что Эдисон знал о новом русском чуде, – это бесспорно.

Томас Эдисон – научно-технический вор?

Только весной 1879 года, спустя шесть лет после Лодыгина, беззастенчивый американец ставит свой первый опыт с , и притом неудачный: лампа Эдисона взрывается . Лишь через тринадцать месяцев, затратив огромнейшие деньги, Эдисон приходит к успеху. Но Петербург-то уже за шесть лет до того осветился лампой Лодыгина!

А меж тем, уже вершится несправедливость . Российские газеты, позабыв о собственном восхищении лодыгинской лампой, на все лады расхваливают Эдисона ! Лодыгин же не возмущается, не выступает ни публично, ни в печати с доказательствами своего неопровержимого приоритета. Что же, ему всё равно? Или, быть может, он чем-то занят и не считает возможным, нужным прерваться для словопрений?

Ну, конечно же, занят. Лодыгин движется дальше: от лампы с угольной нитью накаливания – к лампе с нитью из тугоплавких металлов . Мечтает подарить своей лампе вечность. А людям – немеркнущий свет. И такую лампу он создаёт – с вольфрамовой нитью, и патент на неё покупает одна из крупнейших в мире компаний – американская «Дженерал электрик» . Сделаем заметку попутно: ныне всемирно известная американская фирма покупает патент русского Лодыгина , а не американца Эдисона ! Понятно и почему: с вольфрамовой и молибденовой нитью эти лампы, выставленные на Всемирной выставке в Париже в 1900 году, в буквальном смысле затмили другие достижения науки и техники.

Признание пришло. После смерти…

Судьба Лодыгина побросала. Какое-то время работал в старшим химиком на заводе аккумуляторов – пришлось на время покинуть Россию. Видимо, как-то он был связан с народовольцами и вместе с теми, кому удалось бежать от арестов – ещё в конце декабря 1884 года, в явной спешке уехал в Париж. Потом работал на строительстве Нью-Йоркского метрополитена – инженером по электроосвещению, строил электромобиль собственной конструкции , сделал ряд других изобретений и через двадцать три года отсутствия вновь ступил на русскую землю.

С собой он привёз чертежи и расчёты нескольких новых изобретений, в том числе военных – специальные сплавы для броневых плит и снарядов, электрохимический способ выделения алюминия и свинца из руды, лёгкий и сильный двигатель, пригодный для и летательных аппаратов, «воздушное торпедо для атаки неприятельских аэропланов, дирижаблей и прочего (по типу ракеты)». А сбережений никаких не привёз . Наоборот, всё, что имелось, растратилось. Не умел он, в пример Эдисону, жадно зарабатывать деньги. Что же осталось ему, кроме того, как искать службу… А ведь уже шестьдесят… Электротехнический институт предложил курс по проектированию электрохимических заводов, и Лодыгин с радостью согласился.

В 1910 году отмечалось сорокалетие лампы накаливания. Вот теперь-то, после , где на каждом шагу прославлялся удачливый Эдисон, прорвалась у Александра Николаевича горечь, обида за несправедливость. Написал в газете «Новое время»: «Изобретатель в России почти что пария… Я знаю это как по своему личному опыту, так и по опыту многих других…»

Кто изобрел лампочку? Точного ответа на этот вопрос нет.

Часто открытия и изобретения появляются сразу у нескольких людей, и далеко не всегда авторство принадлежит тому, кто первый высказал идею, описал гипотезу, опубликовал расчеты, сделал чертежи или внедрил задумку в практику.

Первым может стать тот, кто на самом деле не первый, а хорошо разрекламированный последующий.

Освещать пространство вокруг себя люди начали с того момента, как научились использовать огонь. Дальнейшая эволюция средств освещения зависела от открытий в области энергетики.

Для того чтобы ночью было светло, в светильниках использовали:

• различные растительные масла;
• нефть;
• воск;
• жир животных;
• лучину, то есть медленно тлеющую деревянную щепку;
• природный газ и т.п.

Самым древним способом освещения, кроме костра, является использование жира. В сосуд с жиром помещался фитиль из ткани или деревяшки. Жир не позволял фитилю сгорать быстро. Получалось что-то вроде свечи в сосуде.

Окончательно идея свечи развилась после того, как появилось культурное пчеловодство, и пчелиный воск можно было производить в массовом количестве.

После того как люди научились добывать и перерабатывать нефть, наступила эра керосиновых ламп. Они быстро стали народным способом освещения, придя на смену слабому свету лучины и дорогим восковым свечам.

Электрические лампочки смогли появиться только тогда, когда электричество стало стремительно распространяться сначала в городах, а потом и за их пределами.

Как шли к открытию

В основу изобретения лампочки был положен принцип свечения проводника при прохождении через него электрического тока. Он был известен задолго до изобретения лампы. Однако главной проблемой получения надежного, дешевого и долговечного источника света от электрической энергии явились поиски материала для нитей накаливания.

В те времена, когда электричество уже стало реальностью, а лампы накаливания еще не было, ученым и практикам были известны только три материала, пригодные для такого использования, — уголь, платина и вольфрам.

Платина и вольфрам относились к категории редких и дорогих металлов. Уголь оставался самым доступным и дешевым источником получения той самой нити, которая могла нагреваться и долго светиться.

С 19 века начинаются события, которые способствовали появлению известной всем электрической лампы. В 1820 году француз Деларю сделал лампочку с платиновой проволокой. Проволока действительно нагревалась и светилась, но такая пролампочка так и осталась опытным экземпляром.

В 1838 бельгийский исследователь Жобар изобрел лампочку с угольным стержнем в качестве элемента накаливания. В 1854 году немец Генрих Гебель в качестве источника для получения нити накаливания применил бамбук. Он же впервые использовал сосуд с откачанным воздухом. Именно этот сосуд с бамбуковой нитью считается первой электрической лампочкой, которую в таком виде можно было бы использовать на практике.

Кто автор электрической лампочки?

Задаваясь вопросом, кто изобрел первую электрическую лампочку, следует помнить, что в этом случае мы имеем дело с целой чередой последовательных действий, когда ученые и изобретатели подхватывали идеи своих предшественников и развивали их.

1. Павел Николаевич Яблочков. Этот русский механик изобрел не только первую лампочку, но и первую электрическую свечу. С помощью этих свечей впервые стали освещать городские улицы. Продолжительность их горения составляла не более 1,5 часа. Позже были изобретены светильники с автоматической заменой свечей. Первые свечи Яблочкова, конечно, нельзя назвать удобными. Однако они выполнили свою функцию, положив начало массовому внедрению электричества в практику уличного освещения.
2. Лодыгин Александр Николаевич. В 1872 году этот российский инженер-изобретатель реализовал мечту людей о постоянном и надежном источнике освещения. Лампа Лодыгина была первой, получившей хоть какое-то практическое применение. Она могла гореть до получаса. На улицах Петербурга первые лампочки Лодыгина загорелись в 1873 году. В этом же году изобретатель получил патент на лампу с угольным стержнем. Таким образом, Александр Лодыгин придумал по-настоящему современную электрическую лампочку. С 1890 года А. Н. Лодыгин начал эксперименты по использованию в нитях накала различных тугоплавких металлов. В результате он впервые предложил использовать в этом качестве вольфрам. Также он впервые предложил откачивать воздух из лампы и наполнять ее инертным газом.
3. Джозеф Сван. В 1878 году этот английский ученый изобрел не столько саму электрическую лампочку, сколько ее современную модификацию — стеклянную колбу с угольной нитью накаливания.
4. Хайрем Максим. Этот американский изобретатель известен военным людям и оружейникам всего мира как создатель пулемета с таким русским именем «Максим». Однако он изобрел и оригинальную модель лампочки на угле и бензине. Стеклянная колба частично заполнялась бензином и герметично запаивалась. Пары бензина нужны были для того, чтобы предохранять угольные нити от перегорания.

Томас Эдисон и Ильич

Если исходить из хронологии событий и приоритетов, то изобрел электрическую лампочку Лодыгин Александр Николаевич. При этом П. Н. Яблочкова можно считать основоположником череды изобретений, которые привели к появлению самого массового в мире источника освещения.

Благодаря этим русским изобретателям и последующим разработкам британских и американских исследователей электрическая лампочка стала дешевым и обычным прибором, производящим свет.

Однако в процессе развития идей есть тот, кто ее породил, и тот, кто запатентовал и развил до массового явления.

В 1879 году американец Томас Эдисон усовершенствовал уже существовавшую лампу накаливания и получил патент на лампу с платиновой нитью.

Спустя год он оформил новый патент на лампу с угольной нитью, которая могла работать на протяжении 40 часов. Кроме получения патентов, Эдисон внес свой реальный вклад в создание лампы накаливания, изобретя цоколь, патрон и выключатель.

Таким образом, Томас Эдисон запатентовал электрическую лампочку в качестве своего изобретения на год позже действующей модели Максима и почти спустя 6 лет после публичной демонстрации лампочки Лодыгина.

Патентная деятельность Т. Эдисона имела свои коммерческие плоды: объединившись с Джозефом Сваном, он создал свою компанию по производству первых электрических лампочек накаливания.

Т. Эдисон и Х. Максим, оказавшись конкурентами в таком уже коммерчески значимом деле, вступили в бюрократическую тяжбу друг с другом. Т. Эдисон оказался более предприимчивым и расторопным. Х. Максим в этом поединке не только не получил патент, но и, понеся существенные убытки, вынужден был отступиться и уехать в Европу.

А кто в таком случае изобрел лампочку Ильича? Для молодого поколения ответ на этот вопрос может таить свои загадки. Дело в том, что такое название фигурировало только в Советском Союзе, перейдя в лексикон россиян как историческое явление.

Лампочка Ильича — это на самом деле название не столько прибора, сколько целого явления. В 1921 году, когда вся Россия находилась в глубоком экономическом кризисе после разрушительной гражданской войны, Государственной комиссией по электрификации России был принят план ГОЭЛРО. Он представлял собой первый в новой стране стратегический план развития хозяйства, основанный на формировании энергетической базы.

Электрификация всей страны проводилась небывалыми темпами. Вскоре в селах, где освещали свои жилища только лучиной или керосиновой лампой, появились электрические лампочки.

Поскольку план ГОЭЛРО был детищем Владимира Ильича Ленина, лампочки, которые зажигались в избах дальних селений, стали называть лампочками Ильича.

Таким образом, изобретение электрической лампы связывают с именем Т. Эдисона, потому что он вовремя запатентовал уже изобретенный прибор и начал его производство в промышленных масштабах.

В России лампу накаливания ассоциируют с именем человека, снабдившим всю страну доступной электроэнергией, зажигавшей лампочки, изобретенные А. Н. Лодыгиным.

В 1809 году англичанин Деларю строит первую лампу накаливания (с платиновой спиралью). В 1838 году бельгиец Жобар изобретает угольную лампу накаливания. В 1854 году немец Генрих Гёбель разработал первую «современную» лампу - обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде. В последующие 5 лет он разработал то, что многие называют первой практичной лампой. В 1860 год английский химик и физик Джозеф Уилсон Суон продемонстрировал первые результаты и получил патент, однако трудности в получении вакуума привели к тому, что лампа Суона работала недолго и неэффективно.

11 июля 1874 года российский инженер Александр Николаевич Лодыгин получил патент за номером 1619 на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещённый в вакуумированный сосуд.

В 1875 году В. Ф. Дидрихсон усовершенствовал лампу Лодыгина, осуществив откачку воздуха из неё и применив в лампе несколько волосков (в случае перегорания одного из них следующий включался автоматически).

Английский изобретатель Джозеф Уилсон Суон получил в 1878 году британский патент на лампу с угольным волокном. В его лампах волокно находилось в разреженной кислородной атмосфере, что позволяло получать очень яркий свет.

Во второй половине 1870-х годов американский изобретатель Томас Эдисон проводит исследовательскую работу, в которой он пробует в качестве нити различные металлы. В 1879 году он патентует лампу с платиновой нитью. В 1880 году он возвращается к угольному волокну и создаёт лампу с временем жизни 40 часов. Одновременно Эдисон изобрёл бытовой поворотный выключатель. Несмотря на столь непродолжительное время жизни, его лампы вытесняют использовавшееся до тех пор газовое освещение.

В 1890-х годах А. Н. Лодыгин изобретает несколько типов ламп с нитями накала из тугоплавких металлов. Лодыгин предложил применять в лампах нити из вольфрама (именно такие применяются во всех современных лампах) и молибдена и закручивать нить накаливания в форме спирали. Он предпринял первые попытки откачивать из ламп воздух, что сохраняло нить от окисления и увеличивало их срок службы во много раз. Первая американская коммерческая лампа с вольфрамовой спиралью впоследствии производилась по патенту Лодыгина. Также им были изготовлены и газонаполненные лампы (с угольной нитью и заполнением азотом).

С конца 1890-х годов появились лампы с нитью накаливания из окиси магния, тория, циркония и иттрия (лампа Нернста) или нить из металлического осмия (лампа Ауэра) и тантала (лампа Больтона и Фейерлейна). В 1904 году венгры д-р Шандор Юст и Франьо Ханаман получили патент за № 34541 на использование в лампах вольфрамовой нити. В Венгрии же были произведены первые такие лампы, вышедшие на рынок через венгерскую фирму Tungsram в 1905 году.В 1906 году Лодыгин продаёт патент на вольфрамовую нить компании General Electric.

В том же 1906 году в США он построил и пустил в ход завод по электрохимическому получению вольфрама, хрома, титана. Из-за высокой стоимости вольфрама патент находит только ограниченное применение.В 1910 году Вильям Дэвид Кулидж изобретает улучшенный метод производства вольфрамовой нити. Впоследствии вольфрамовая нить вытесняет все другие виды нитей.

Остающаяся проблема с быстрым испарением нити в вакууме была решена американским учёным, известным специалистом в области вакуумной техники Ирвингом Ленгмюром, который, работая с 1909 года в фирме «General Electric», ввёл в производство наполнение колбы ламп инертными, точнее тяжёлыми благородными, газами (в частности, аргоном), что существенно увеличило время их работы и повысило светоотдачу.

КПД и долговечность

Почти вся подаваемая в лампу энергия превращается в излучение. Потери за счёт теплопроводности и конвекции малы. Для человеческого глаза, однако, доступен только малый диапазон длин волн этого излучения. Основная часть излучения лежит в невидимом инфракрасном диапазоне и воспринимается в виде тепла.

Коэффициент полезного действия ламп накаливания достигает при температуре около 3400 K своего максимального значения 15 %. При практически достижимых температурах в 2700 K (обычная лампа на 60 Вт) КПД составляет 5 %.

С возрастанием температуры КПД лампы накаливания увеличивается, но при этом существенно снижается её долговечность. При температуре нити 2700 K время жизни лампы составляет примерно 1000 часов, при 3400 K всего лишь несколько часов, при увеличении напряжения на 20 % яркость возрастает в два раза. Одновременно с этим время жизни уменьшается на 95 %.

Уменьшение напряжения питания хотя и понижает КПД, но зато увеличивает долговечность. Так, понижение напряжения в два раза (при последовательном включении) уменьшает КПД примерно в 4-5 раз, но зато увеличивает время жизни почти в тысячу раз. Этим эффектом часто пользуются, когда необходимо обеспечить надёжное дежурное освещение без особых требований к яркости, например на лестничных площадках. Часто для этого при питании переменным током лампу подключают последовательно с диодом, благодаря чему ток в лампу идет только в течение половины периода.

Так как стоимость потребленной лампой накаливания за время службы электроэнергии в десятки раз превышает стоимость самой лампы, существует оптимальное напряжение, при котором стоимость светового потока минимальна. Оптимальное напряжение несколько выше номинального, поэтому способы повышения долговечности путем понижения напряжения питания с экономической точки зрения абсолютно убыточны.

Ограниченность времени жизни лампы накаливания обусловлена в меньшей степени испарением материала нити во время работы и в большей степени возникающими в нити неоднородностями. Неравномерное испарение материала нити приводит к возникновению истончённых участков с повышенным электрическим сопротивлением, что ведёт к ещё большему нагреву и испарению материала в таких местах. Когда одно из этих сужений истончается настолько, что материал нити в этом месте плавится или полностью испаряется, ток прерывается и лампа выходит из строя.

Наибольший износ нити накала происходит при резкой подаче напряжения на лампу, поэтому значительно увеличить срок её службы можно, используя разного рода устройства плавного запуска.

Вольфрамовая нить накаливания имеет в холодном состоянии удельное сопротивление, которое всего в 2 раза выше, чем сопротивление алюминия. При перегорании лампы часто бывает, что сгорают медные проводки, соединяющие контакты цоколя с держателями спирали. Так, обычная лампа на 60 Вт в момент включения потребляет свыше 700 Вт, а 100-ваттная - более киловатта. По мере прогрева спирали её сопротивление возрастает, а мощность падает до номинальной.

Для сглаживания пиковой мощности могут использоваться терморезисторы с сильно падающим сопротивлением по мере прогрева, реактивный балласт в виде ёмкости или индуктивности, диммеры (автоматические или ручные). Напряжение на лампе растет по мере прогрева спирали и может использоваться для шунтирования балласта автоматикой. Без отключения балласта лампа может потерять от 5 до 20 % мощности, что тоже может быть выгодно для увеличения ресурса.

Низковольтные лампы накаливания при той же мощности имеют больший ресурс и светоотдачу благодаря большему сечению тела накаливания. Поэтому в многоламповых светильниках (люстрах) целесообразно применение последовательного включения ламп на меньшее напряжение вместо параллельного включения ламп на напряжение сети. Например, вместо параллельно включенных шести ламп 220В 60Вт применить шесть последовательно включенных ламп 36 В 60Вт, то есть заменить шесть тонких спиралей одной толстой.

Разновидности ламп

Лампы накаливания делятся на (расположены по порядку возрастания эффективности):

• вакуумные (самые простые);
• аргоновые (азот-аргоновые);
• криптоновые (примерно +10% яркости от аргоновых);
• ксеноновые (в 2 раза ярче аргоновых);
• галогенные (наполнитель I или Br, в 2,5 раза ярче аргоновых, большой срок службы, не любят недокала, так как не работает галогенный цикл);
• галогенные с двумя колбами (более эффективный галогенный цикл за счет лучшего нагрева внутренней колбы);
• ксенон-галогенные (наполнитель Xe + I или Br, наиболее эффективный наполнитель, до 3х раз ярче аргоновых);
• ксенон-галогенные с отражателем ИК излучения (так как большая часть излучения лампы приходится на ИК диапазон, то отражение ИК излучения внутрь лампы заметно повышает КПД, производятся для охотничьих фонарей);
• накаливания с покрытием, преобразующим ИК излучение в видимый диапазон. Ведутся разработки ламп с высокотемпературным люминофором, который при нагреве излучает видимый спектр.