Лампочка — изобретение, оказавшее сильное влияние на весь мир. Ее создание привело к удлинению рабочего дня, прорывам в энергетической сфере, изменению подхода к проектированию зданий, а также поспособствовало развитию новых предприятий. Многие значимые изобретения не имеют конкретного создателя. Вместо этого они представляют собой развитие идей различных изобретателей. Не является исключением и лампочка.
Создание и развитие: от лампы Эдисона до накаливания
Впервые электрический свет произвели в Великобритании в 1835 году посредством дуговой лампы, что привлекло к лампам накаливания внимание ученых со всего мира. Прежде всего энтузиасты сфокусировались на усовершенствовании нити накала (это часть лампы, которая излучает свет при нагреве электрическим током) и атмосфере внутри колбы. Первые лампы служили весьма недолго и потребляли чрезмерное количество энергии.
Со временем к работе над улучшением ламп накаливания присоединились также Томас Эдисон со своей исследовательской группой из Калифорнии. Они тоже сконцентрировали свои усилия на совершенствовании нити накала. Эксперименты проводились с углеродом и платиной, и в итоге было решено остановиться на первом варианте. Ко второй половине 1879 года Эдисоном и его группой была создана лампочка с карбонизированной нитью, отличавшаяся тем, что могла проработать почти 15 часов.
Эксперименты Эдисона продолжились до создания лампочки с бамбуковой нитью. Это изобретение работало гораздо дольше в сравнении с предыдущими лампами накаливания — до 50 суток. Именно бамбук стал стандартом для нитей ламп изобретателя на протяжении целого десятилетия.
Увеличение продолжительности работы лампочки — не единственное улучшение конструкции, внесенное Эдисоном. К числу его достижений также относятся создание вакуумного насоса, который полностью удаляет воздух из лампы, и винта Эдисона, на сегодняшний день являющегося стандартным патроном. Кроме того, он работал над собственной технологией освещения, основанной на газовой, и совершенствованием производства электроэнергии, создав первую коммерческую энергостанцию в Нью-Йорке. Следует отметить, что именно Эдисон создал первый электросчетчик, необходимый для отслеживания того, сколько электрической энергии использует каждый потребитель.
Помимо Эдисона, стоит вспомнить и о других именах: Уильям Сойер, Албон Мэн и Джозеф Свон. Первые двое запатентовали лампу накаливания в США, а последний — в Великобритании. Интересно, что этим патенты Эдисона не нарушались, поскольку он объединил свои компании в Англии и США с предприятиями этих изобретателей, за счет чего образовались Ediswan и General Electric.
В то время, когда Эдисон создавал новую технологию освещения, прочие изобретатели производили доработку производственного процесса нити накала и вносили улучшения, направленные на повышение световой отдачи светильника.
В начале ХХ века в Европе была изобретена вольфрамовая нить, ставшая следующим крупным новшеством в конструкции лампы накаливания. Такие лампочки работали еще дольше, а также отличались более ярким светом в сравнении с предыдущими изобретениями с углеродной нитью.
Американский ученый Ирвинг Ленгмюр в 1913 году обнаружил, что благородный газ (например, азот), помещенный в колбу, становится эффективнее в два раза. Это дало толчок к различным открытиям, повлекшим за собой снижение стоимости и повышение светоотдачи лампочки.
К середине ХХ века энтузиасты смогли придумать, как получать свет лишь из примерно 10% энергии, которая потребляется лампой накаливания. В конечном итоге многие стали искать другие решения.
Появление люминесцентных лампочек
В XIX столетии немецкий стеклодув Генрих Гейслер выяснил, что для получения света можно удалить воздух из цилиндрической оболочки и затем пропустить через нее электроток. Полученную газоразрядную лампу назвали трубкой Гейслера. Но до наступления следующего века, когда встал вопрос повышения эффективности освещения, ею мало кто пользовался.
На трубке Гейслера было основано множество технологий освещения, в том числе неоновое и люминесцентное. Также она способствовала развитию конструкции лампочек, используемых во внешнем освещении.
В конце XIX века эксперименты с люминесцентными лампами проводили и Никола Тесла, и Томас Эдисон, хотя в коммерческих целях те так и не начали их производить. Прорывным оказалось изобретение Питера Купера Хьюитта, которое послужило предшественником современной люминесцентной лампы. Оно представляло собой сине-зеленый свет, образованный пропуском тока через ртутные пары с дальнейшим включением балласта (подключенное к лампе устройство, регулирующее поток тока). Тогда эта лампочка так и не снискала большой популярности, несмотря на большую в сравнении с лампами накаливания световую отдачу, по причине мало, где применимого цвета освещения.
В 20-30-х годах XIX столетия в Европе проводились эксперименты с неоновыми трубками, которые были покрыты люминофором, имевшим способность к поглощению ультрафиолета и преобразованию невидимого излучения в полезный белый свет. Полученные результаты побудили американские осветительные компании начать свои исследования в направлении люминесцентных светильников. Их первые образцы были продемонстрированы на Всемирной выставке в Нью-Йорке ближе к концу 30-х годов. Преимущества изобретения неоспоримы: более эффективное освещение и повышенная продолжительность работы. Военные заводы в США особенно нуждались в экономии электроэнергии, что способствовало быстрому внедрению этих энергосберегающих лампочек.
Нефтяной кризис, случившийся в 1973 году, вынудил инженеров заняться разработкой люминесцентной лампы, подходящей и для жилых домов. В 1974 году работники Sylvania пытались сделать балласт меньше и переместить его в лампу. Несмотря на разработку патента на свое изобретение, они так и не смогли запустить массовое производство этой лампочки по причине очень высокой стоимости оборудования, требуемого для данных целей. Через пару лет с такой же проблемой столкнулся инженер Эдвард Хаммер из General Electric, придумавший, как придать люминесцентной лампе спиральную форму, и таким образом создавший компактный источник света.
Компактные люминесцентные лампочки начали наводнять рынок в 80-х годах. Однако ввиду высокой стоимости (25-35 долларов), большого размера, невысокой эффективности и непостоянства производительности они были не очень популярны. Ситуация изменилась в 90-х годах с усовершенствованием конструкции и понижением цены.
Светодиоды как достойная альтернатива
Светодиоды — перспективная современная технология освещения. Работают они за счет полупроводника, преобразовывающего электроэнергию в свет. Их особенности: небольшой размер (нередко менее одного квадратного миллиметра) и излучение света в конкретном направлении, за счет чего снижается необходимость ставить отражатели и рассеиватели.
Светодиоды также отличаются наибольшей эффективностью на рынке. В Международной системе единиц КПД (светоотдача) лампы измеряется делением меры излучаемого света (люмены) на мощность, которую она потребляет (ватты). Таким образом, при стопроцентной эффективности лампочки ее светоотдача составит 683 лм/Вт. Если сравнивать с другими видами, то лампа накаливания 60-100 Вт обладает светоотдачей 15 лм/Вт, подобная по характеристикам компактная люминесцентная — 73 лм/Вт, а нынешние светодиодные лампочки 70-100 Вт, — примерно 120 лм/Вт.
Первый в мире светодиод, который функционировал в световом диапазоне, создал в 1962 году Ник Холоньяк, работавший в General Electric. Первоначально диоды имели красный цвет, но затем появились желтые и зеленые варианты. Постепенно их конструкцию улучшали, и вместе с тем увеличивалось количество вариаций таких лампочек.
Заключение
Из этой статьи вы узнали, кто первый придумал лампочку и в каком году. Теперь лампы накаливания стали использоваться во всех уголках мира. Их можно встретить почти в каждом доме. Тем не менее на сегодняшний день во многих странах, в том числе США, законодательство обязывает постепенно прекратить применение ламп накаливания в пользу более энергоэффективных вариантов, таких как компактные люминесцентные либо новые LED-лампочки. Последние используют в современных люстрах и встраиваемых светодиодных светильниках для правильного и равномерного света.
На какой высоте вешать бра над кроватью?
14 сентября 2023