История создания лампы накаливания: кратко о том, кто первым придумал и изобрел

Что собой представляет

Лампа накаливания — это электрический вариант источника света, основная часть которого представляет собой тугоплавкий проводник, играющий роль тела накаливания. Проводник находится в стеклянном баллоне, который надувается инертным газом или полностью свободен от воздуха. Пропуская электрический ток через огнеупорный проводник, эта лампа может излучать световой поток.

Светящийся свет в темноте

Свечение от лампы накаливания

Принцип действия основан на том, что при протекании электрического тока через раскаленное тело этот элемент начинает светиться, нагревая вольфрамовую нить накала. В результате нить начинает испускать электромагнитно-тепловое излучение (закон Планка). Для создания свечения температура накала должна составлять пару тысяч градусов. С понижением температуры спектр свечения будет становиться все более красным.
Все недостатки лампы накаливания заключаются в температуре накаливания. Чем лучше необходимый световой поток, тем выше требуемая температура. В этом случае вольфрамовая нить накала характеризуется пределом нагрева, выше которого этот источник света постоянно выходит из строя.
Примечание! Температурный предел нагрева для ламп накаливания — 3410 ° С.

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 напряжение увеличится на 1%, световой поток увеличится на 4%. Однако это сократит продолжительность на 15%. Если включить лампу на короткое время при напряжении, превышающем 15% от номинального, она выйдет из строя. Вот почему скачки напряжения так часто вызывают перегорание лампочек. Их продолжительность варьируется от пяти часов до тысячи и более. Например, авиационные фары рассчитаны на непродолжительное время, а транспортные фары могут работать длительное время. В последнем случае их следует устанавливать в местах, допускающих легкую замену. Сегодня световая отдача ламп зависит от напряжения, конструкции, продолжительности горения и мощности. Это порядка 10-35 лм / Вт.

Изобретение, сделанное А.Н. Лодыгиным

Ученый начал свою работу с разработки лампы с угольными электродами. За полученные результаты он получил награду Академии наук, но продолжил эксперименты. В 1874 году Александр Николаевич Лодыгин запатентовал лампу с телом накаливания с нитью накаливания. Суть изобретения заключалась в нагреве платиновой (вольфрамовой) нити в вакуумной колбе.

Горение — это окислительная химическая реакция с участием кислорода. Вакуум подразумевает отсутствие кислорода, поэтому скорость окисления значительно снижается. Благодаря этому свойству лампы Лодыгина получили больший ресурс. К 1890-м годам были разработаны лампы, подобные сегодняшним, со спиральными нитями из вольфрама или молибдена, что сделало их дешевле, чем платиновые.

Конструкционные особенности

Поскольку лампа накаливания считается самым первым источником света, вполне естественно, что ее конструкция довольно проста. Особенно по сравнению с нынешними источниками света, которые постепенно вытесняют его на рынке.
В лампе накаливания основными элементами являются:

  • фонарь;
  • светящийся корпус;
  • текущие выводы.

Примечание! Первая такая лампа имела именно такую ​​конструкцию.

Лампа накаливания и ее элементы

Дизайн лампы накаливания

На сегодняшний день разработано несколько вариантов ламп накаливания, но такая конструкция характерна для самых простых и примитивных моделей.
В стандартной лампе накаливания, помимо описанных выше пунктов, есть предохранитель, который является перемычкой. Он состоит из ферроникелевого сплава. Он приваривается к разрыву одного из двух токопроводов изделия. Ссылка находится в текущем отведении. Это необходимо для предотвращения разрушения стеклянной колбы при пробивании нити накала. Это связано с тем, что при обрыве вольфрамовой нити образуется электрическая дуга. Это может ослабить оставшуюся нить. А его осколки могут повредить стеклянную бутылку и вызвать пожар.
Предохранитель разрушает электрическую дугу. Это ферроникелевое соединение помещено в полость, в которой давление равно атмосферному. В этой ситуации дуга гаснет.
Такая конструкция и принцип действия обеспечили широкое использование ламп накаливания во всем мире, но из-за их высокого энергопотребления и короткого срока службы сегодня они используются гораздо реже. Это связано с тем, что появились более современные и эффективные источники света.

Строительство электростанции и первые потребители электроэнергии

история изобретения лампы накаливания

История лампы начинается со строительства небольшой электростанции. Ученый построил его в своем Менло-парке. Он должен был обслуживать потребности его лаборатории. Однако полученной энергии оказалось больше, чем нужно. Затем Эдисон начал продавать излишки соседним фермерам. Вряд ли эти люди осознали, что они были первыми в мире платными потребителями электроэнергии. Эдисон никогда не стремился стать предпринимателем, но когда ему что-то понадобилось для работы, он открыл небольшое производство в Менло-Парке, которое позже выросло до больших размеров и пошло своим путем.

Внешний вид ламп

Сегодня существует множество типов ламп накаливания, которые можно разделить в зависимости от области применения (для автомобильных фар, общего пользования и т.д.), В зависимости от световых свойств колбы или их структурной формы (декоративные, зеркальные, с рассеивающее покрытие и т д.), а также по форме, которую принимает раскаленный корпус (двойная спираль, плоская спираль и т д.). По размерам бывают большие, нормальные, маленькие, миниатюрные и сверхминиатюрные. К последним, например, относятся лампы длиной менее 10 мм и диаметром не более 6 мм. Что касается больших, то к ним относятся те, длина которых более 175 мм, а диаметр не менее 80 мм.

Этапы открытия

Изобретение ламп накаливания начинается с появления электричества в 18 веке, что побудило многих ученых провести собственные эксперименты в области электронных технологий:

  • В 1800 году был создан гальванический элемент, который действует как источник тока, названный «гальванический столб».
  • В 1809 году Жерар Деларю создал лампочку с платиновой спиралью.
  • В 1854 году Генрих Гебель изобрел лампу, которая выглядела как вакуумный сосуд с бамбуковой нитью внутри. 5 лет Гебель занимался разработкой своей лампы, но не смог ее запатентовать, поскольку был эмигрантом без гроша в кармане. Но он нашел применение своему изобретению в освещении своего часового магазина.
  • Еще одним русским изобретателем был П. Н. Яблочков, который изобрел «электрическую свечу» с большим сроком службы. Его разработка началась в России, а затем в Париже. В 1876 году в Лондоне прошла выставка, на которой Яблочков показал свое изобретение. Впоследствии его лампы стали встречаться в Париже, а затем и по всему миру.

Чтобы лампочка светила долго и ярко, необходимо было подобрать подходящий материал для нити накала. В то время ученые рассматривали несколько вариантов: вольфрам и платина были слишком дорогими и редко встречающимися, поэтому они использовали уголь, который был дешевле и доступнее.

История открытия

Исследователи как из России, так и из других стран мира внесли свой вклад в создание лампы накаливания в том виде, в котором она известна сегодня.

Русский изобретатель Александр Лодыгин

Александр Лодыгин

До того момента, как изобретатель Александр Лодыгин из России начал работать над разработкой лампы накаливания, в ее истории следует отметить несколько важных событий:

  • в 1809 году знаменитый изобретатель Деларю из Англии создал свою первую лампу накаливания с платиновой катушкой;
  • почти 30 лет спустя, в 1938 году, бельгийский изобретатель Джобар разработал карбоновую модель лампы накаливания;
  • немецкий изобретатель Генрих Гебель уже представил первую версию рабочего источника света в 1854 году.

Лампочка в немецком стиле имела обугленную бамбуковую проволоку, которую поместили в эвакуированный корабль. В течение следующих пяти лет Генрих Гебель продолжал свои разработки и в конце концов придумал первую экспериментальную версию работающей лампы накаливания.

Изобретатель и первая практичная лампа накаливания

Первая практичная лампочка

Джозеф Уилсон Суон, известный английский физик и химик, показал миру свои первые успехи в разработке источника света в 1860 году и получил патент на свои результаты. Но некоторые трудности, возникшие с созданием вакуума, показали неэффективность и недолговечность лампы Swan.
В России, как отмечалось выше, Александр Лодыгин занимался исследованиями в области эффективных источников света. В России ему удалось получить свечение в стеклянном сосуде углеродного стержня, из которого ранее был откачан воздух. В России история открытия лампы накаливания началась в 1872 году. Именно в этом году Александру Лодыгину удалось провести эксперименты с угольным стержнем. Спустя два года он получил патент в России под номером 1619, выданный ему на тип нити накала лампы. Он заменил резьбу угольным стержнем в вакуумной колбе.
Ровно через год В.Ф.Дидрихсон значительно улучшил внешний вид лампы накаливания, созданной в России Лодыгиным. Улучшение состояло в замене угольного стержня с волосами.

Джозеф Уилсон Свон, который продолжил свои усилия по улучшению существующей модели источника света, получает патент на лампочку. Здесь в качестве нагревательного элемента использовалось углеродное волокно. Но здесь он уже находился в разреженной кислородной атмосфере. Эта атмосфера давала очень яркий свет.

Другие изобретения, сделанные Эдисоном

история лампы накаливания

Томас Эдисон родился в 1847 году в Порт-Хероне, небольшом американском городке. Тот факт, что молодой изобретатель умел сразу находить инвесторов для своих идей, даже самых смелых, сыграл определенную роль в самореализации Томаса. И они были готовы рискнуть большими суммами денег. Например, когда он был еще подростком, Эдисон решил напечатать газету в движущемся поезде, а затем продать ее пассажирам. А новости для газеты надо было подбирать прямо на остановках. Сразу же нашлись люди, ссужавшие деньги на покупку небольшого пресса, а также те, кто пустил Эдисона в багажник с этим прессом.

Изобретения до Томаса Эдисона были сделаны учеными и были побочным продуктом их открытий или профессионалами, которые усовершенствовали то, с чем им приходилось работать. Именно Эдисон выделил изобретение в отдельную профессию. У него было много идей, и почти каждая из них была ростком для следующей, которая требовала дальнейшего развития. Томас на протяжении всей своей долгой жизни не заботился о своем личном комфорте. Известно, что, побывав в Европе, уже на пике своей славы, он разочаровался в лени и элегантности европейских изобретателей.

Было трудно найти место, куда Томас не вторгся бы. По оценкам, этот ученый делал около 40 важных открытий в год. Всего Эдисон получил 1092 патента.

Дух американского капитализма подсказал Томаса Эдисона. Ему удалось разбогатеть в возрасте 22 лет, когда он изобрел биржевой тикер для Бостонской фондовой биржи. Однако самым важным изобретением Эдисона было создание лампы накаливания. Томас смог с его помощью электрифицировать всю Америку, а затем и весь мир.

Кто и когда первым в мире изобрел электрическую лампочку.

Все изменилось с изобретением электричества. Постепенно изобретатели нашли способ безопасно, ярко и экономично освещать дома всех людей.

В вопросе о первенстве изобретения лампочки, как и во многих других, отечественная и мировая точки зрения расходятся. В России первооткрывателями считаются Павел Николаевич Яблочкин и Александр Николаевич Лодыгин. Ученые придумали несколько типов осветительных приборов. Яблочкин в 1875–1876 годах первым сконструировал дуговую лампу. Однако позже это было признано неэффективным. Лодыгин двумя годами ранее (1874 г.) получил первый патент на лампу накаливания.

В мире считается, что первую лампочку изобрел Томас Эдисон. Американский ученый получил патент в 1879 году, через пять лет после Лодыгина. Эдисон после долгих экспериментов сконструировал устройство, которое работало почти 40 часов — максимально возможный период для того времени. Кроме того, изобретатель добился снижения производственных затрат, так что лампочку мог позволить себе каждый.

Однозначного ответа на вопрос о первенстве изобретения лампы нет. Над этим работали многие ученые в разных странах, но не все запатентовали свои открытия. Лампочку с уверенностью можно определить как коллективную идею мирового научного сообщества.

История изменения устройства лампы накаливания

Электрическая лампа накаливания — это источник света, в котором преобразование в электрическую световую энергию происходит за счет накаливания огнеупорного проводника электрическим током. Первоначально световая энергия была получена таким образом путем пропускания тока через углеродный стержень. Этот ствол поместили в корабль, из которого предварительно откачивали воздух. Томас Эдисон в 1879 году создал более или менее прочную конструкцию из углеродного волокна. Однако в нынешнем виде лампа накаливания имеет довольно долгую историю. В качестве светящегося тела в 1898–1908 годах пытались использовать разные металлы (тантал, вольфрам, осмий). Зигзагообразная вольфрамовая нить используется с 1909 года. Лампы накаливания начали заливать в 1912-13 годах инертными газами (криптоном и аргоном), а также азотом. В то же время вольфрамовую нить стали делать в виде спирали.

история лампы накаливания

История развития ламп накаливания также отмечена их совершенствованием за счет повышения световой отдачи. Это было сделано за счет повышения температуры тела свечения. При этом срок службы лампы сохранялся. Заполнение ее высокомолекулярными инертными газами с добавлением галогена уменьшало загрязнение колбы распыленными в нее частицами вольфрама. Кроме того, это уменьшило скорость его испарения. Использование светящегося тела в виде бис-спирали и трис-спирали привело к уменьшению потерь тепла через газ.

Это история изобретения лампы накаливания. Вам наверняка будет интересно узнать, какие бывают его разновидности.

Лампы накаливания сегодня

Лампы накаливания по светоотдаче однозначно уступают газовым источникам света (люминесцентным лампам). Однако ими проще пользоваться. Лампы накаливания не требуют сложной арматуры или пусковых устройств. Для них практически нет ограничений по мощности и напряжению. Сегодня в мире ежегодно производится около 10 миллиардов ламп. А количество их разновидностей превышает 2 тысячи.

Американский менталитет Эдисона

Американский менталитет существенно отличается от российского. Гражданин США Томас Эдисон понял все правильно. Интересно, что, размышляя о том, как сделать телеграфную ленту прочнее, этот ученый изобрел вощеную бумагу. Затем эту бумагу использовали в качестве обертки от конфет. Семь веков западной истории предшествовали изобретению Эдисона, и не столько развитию технического мышления, сколько постепенно сформировавшемуся активному отношению к жизни у людей. 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 поддержки которых изобретение Эдисона вряд ли было бы осуществимо.

Вклад Томаса Эдисона

В 70-х годах прошлого века американский изобретатель Томас Эдисон присоединился к изобретательскому напору, чтобы создать действующую модель лампы накаливания.

Томас Эдисон и лампа накаливания

Томас Эдисон

Он провел исследования по использованию нитей из различных материалов в виде элемента накаливания. Эдисон в 1879 году получил патент на лампочку, снабженную платиновой нитью накала. Но через год он возвращается к уже проверенному углеродному волокну и создает источник света со сроком службы 40 часов.

Примечание! Одновременно с работой по созданию эффективного источника света Томас Эдисон создал своего рода поворотный домашний переключатель.

Несмотря на то, что лампочки Эдисона служат всего 40 часов, старую версию газового освещения начали активно убирать с рынка.

Как выглядел первый вариант лампы

Фредерик де Молен запатентовал угольную лампочку в 1841 году с платиновой нитью внутри. Три года спустя исследования проводников не удалось из-за быстрого плавления платиновой катушки. В 1845 году ученый Кинг осуществил замену платиновой нити углеродным стержнем, получив патент.

В 1854 году в Америке прошла выставка по электротехнике, на которой Генрих Гебель представил свою лампу. В качестве ориентира использовалась бамбуковая нить, а в качестве тела — бутылка туалетной воды. К нему добавили ртуть, а затем вылили из контейнера, чтобы образовалось пустое пространство. Недостатком лампы является ее хрупкость и небольшой срок службы.

Первая лампа накаливания

У Томаса Эдисона была стеклянная лампа накаливания с полностью откачанным воздухом, а нить накаливания была сделана из углеродного стержня. После создания собственной компании он начал производить лампочки и другие механизмы для электрических систем.

Современные разновидности ламп накаливания

история происхождения лампы накаливания

Многие типы электрических ламп состоят из нескольких частей одного типа. Они различаются по форме и размеру. На металлическом или стеклянном стержне внутри колбы с помощью опор из молибденовой проволоки закреплено тело накаливания (например, вольфрамовая спираль). Концы спирали прикрепляются к концам втулок. Для создания герметичного соединения со стеклянной пластиной центральная часть вводов изготовлена ​​из молибдена или платины. Колба лампы заполняется инертным газом во время вакуумной обработки. Затем приваривается шток и формируется носик. Лампа снабжена цоколем для фиксации в патроне и защитой носика. Крепится к колбе с помощью основной замазки.

Заслуга Томаса Эдисона

история развития лампы накаливания

Однако именно Томас Эдисон, американский изобретатель, сумел создать в 1878 году прочную, надежную и недорогую модель. Кроме того, ему удалось наладить свое производство. В его первых лампах нить накала была сделана из обугленных кусочков японского бамбука. Привычные нам вольфрамовые нити появились намного позже. Их начали использовать по инициативе вышеупомянутого русского инженера Лодыгина. Если бы не он, кто знает, как развивалась бы история ламп накаливания в последующие годы.

Результаты работ Александра Лодыгина

Пока на другом конце света Томас Эдисон проводил свои эксперименты, в России Александр Лодыгин продолжал заниматься аналогичными исследованиями. В 90-х годах XIX века он изобрел сразу несколько видов лампочек, нити которых были выполнены из тугоплавких металлов.

Примечание! Именно Лодыгин первым решил использовать вольфрамовую нить в качестве светящегося тела.

Александр Лодыгин и его лампочка

Лампа Лодыгина

Помимо вольфрама, он также предложил использовать накаливания из молибдена, а также скручивать их по спирали. Лодыгин положил эти свои нити в колбы, из которых откачивали весь воздух. В результате таких действий резьба была защищена от окисления кислородом, что значительно продлило срок службы изделий.
Первый тип коммерческих лампочек, произведенных в Америке, содержал вольфрамовую нить накаливания и производился по патенту Лодыгина.
Также стоит отметить, что Лодыгин разработал газовые лампы, содержащие углеродные нити и заполненные азотом.
Поэтому авторство первой лампы накаливания, отправленной в серийное производство, принадлежит российскому исследователю Александру Лодыгину.

Оцените статью
Блог про лампы и светильники