Лампа накаливания

Лампа накаливания – от идеи к воплощению

Опубликовано в: Новости светотехники Дата создания: 2015-05-06 Просмотры: 702

 

Лампа накаливания - электрический источник света, в котором тело накала (тугоплавкий проводник в виде нити или спирали) нагревается до высокой температуры за счёт протекания через него электрического тока. Спираль защищена прозрачной колбой, в которой создан вакуум или находится инертный газ. В результате нагрева тело накала дает широкий спектр света, в том числе и видимый свет. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из сплавов на основе вольфрама.

Лампа накаливания, такая привычная для нас, имеет богатую историю. Многие ученые и изобретатели  работали над ее созданием, методом проб и ошибок выявлялись наиболее подходящие материалы, подбиралась практичная форма. Свечи, керосиновые лампы и газовые рожки не отвечали всем требованиям, которые предъявлялись к светильникам, хотя и были прекрасной альтернативой факелам и масляным чашам.

Открытие электричества как управляемого источника энергии положило начало многочисленным опытам, среди которых были обнаружены свойства светоотдачи электрического тока.

В начале XIX века русский физик В.В. Петров, проводивший большое количество опытов с электричеством, открыл явление электрической дуги и указал на возможность использования этого явления в освещении. Англичанин Дэви, исследовавший явление электрической дуги, также говорил о широком применении электрического света.

Первые попытки применения электрической дуги для освещения относятся еще к 40-м годам XIX в. Дуговая лампа с ручным регулированием была создана в 1844 г. французским изобретателем Л. Фуко. В России первая дуговая лампа оригинальной конструкции была создана в начале 50-х годов XIX в. инженером А.И.Шпаковским. В 1869 г. русский ученый В. Н. Чиколев продемонстрировал в Москве значительно усовершенствованную дуговую лампу с регулятором, однако эти лампы не получили большого распространения, так как регулятор был весьма сложным механизмом, требовавшим частой чистки и ремонта.

В 1876 г. русский изобретатель П.Н.Яблочков  (1847-1896) предложил так называемую «электрическую свечу» - дуговой источник света без применявшегося ранее регулятора. Яблочков во время одного из опытов установил, что дуговая лампа может действовать и без регулятора, если угли поставить параллельно, а не на одной прямой линии, как это ранее делалось. На этом принципе и была основана «свеча» Яблочкова, представляющая собой два угольных стержня, разделенных прослойкой какого-нибудь огнеупорного изолирующего материала, например каолина, гипса и т. п., испаряющегося под действием электрической дуги. Угли в «свече» Яблочкова присоединялись к зажимам источника тока, в результате между ними образовывалась дуга. Яблочков старался усовершенствовать созданный им источник света. Его исследования привели к чрезвычайно важным для электротехники открытиям и изобретениям. Так, он первый для питания осветительных установок вместо постоянного стал применять переменный ток. Вся предыдущая электротехническая практика - телеграфия, минное дело, гальванопластика-основывалась на постоянном токе. Яблочков первым выдвинул задачу внедрения переменного тока в промышленное производство. Установки освещения по системе Яблочкова вскоре стали работать на переменном токе. Однако переменный ток в то время был недостаточно изучен, и его освоение шло весьма медленно при сильной оппозиции некоторых выдающихся техников-электриков.

Параллельно с дуговыми лампами разрабатывались лампы накаливания с привычными нам нитями или спиралями накала. Самая ранняя опытная лампа накаливания со спиралью  была создана в 1820 году французом Деларю и представляла собой цилиндрическую трубку с платиновой спиралью и двумя концевыми зажимами для подвода тока. Лампа Деларю не получила широкого применения, так как имела большое количество недостатков.

На протяжении 50 лет после Деларю было сконструировано большое количество электроламп, но все они были крайне несовершенны и не могли конкурировать с широко применявшимся тогда газовым освещением. В 1854 году немец Г. 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 1873 г. А. Н. Лодыгин впервые запатентовал лампу со стержнями накала из ретортного угля и вакуумной колбой в виде шара или цилиндра. В 1873 г. Лодыгин впервые применил электричество для освещения улицы в Петербурге. Вначале Лодыгин не удалял воздуха из внутреннего пространства колбы, но затем, в процессе совершенствования своих ламп, он стал выкачивать воздух из них. В течение 1873-1875 гг. Лодыгиным и его помощниками было создано несколько конструкций ламп накаливания. Лампы Лодыгина были самыми ранними по времени осветительными установками, вполне пригодными для освещения улиц, помещений общественного пользования, кораблей и т. п.

Выдающийся американский техник-изобретатель Т.Эдисон, ознакомившись с устройством ламп Лодыгина, занялся их усовершенствованием. После нескольких лет напряженной работы в 1879 г. Эдисону удалось получить достаточно хорошую конструкцию лампы накаливания вакуумного типа с угольной нитью, а потом с платиновой. Хотя ничего принципиально нового лампа Эдисона по сравнению с лампой Лодыгина не давала, но она оказалась более практичной. Для своего времени лампа Эдисона была достаточно экономичным электрическим источником света, действие которого могло продолжаться непрерывно в течение нескольких сот часов.

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.  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).

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.

Лампа накаливания постепенно вытеснила все остальные источники света и стала вещью первой необходимости. Она много раз менялась, дорабатывалась, но принцип ее работы оставался неизменным - освещение происходило за счет нагрева тела накала до очень высокой температуры. Таким образом, около 95% энергии, потребляемой такой лампой, превращается в тепло, тогда как лишь оставшиеся 5% превращаются в свет. Низкий КПД лампы накаливания сначала не вызывал нареканий, но постепенно стал очевидной проблемой. После повсеместной электрификации большая мощность и малая светоотдача лампы превратили ее в крайне невыгодную с точки зрения экономии вещь.

Кроме экономии энергии встал вопрос экологической безопасности. Лампа накаливания, весьма сложная в производстве, постепенно стала терять свои лидирующие позиции. И небезосновательно. В процессе изготовления лампы накаливания требуются трудно разрабатываемые металлы (вольфрам, никель, осмий, медь, никель, алюминий, титан) и вредные для человека газы (азот, аргон, криптон, ксенон), окислители (галогены - фтор, хлор, бром, йод, астат, унунсептий), примеси карбонатов, лантанидов, серной кислоты.

Из этого списка, обширного, но еще не полного, видно, что затраты на производство колоссальны, а экологически правильная утилизация вышедшего из употребления продукта - крайне сложный процесс, требующий профессиональных знаний, высококлассного оборудования и максимальной точности.

Во многих странах уже введен запрет на производство и использование ламп накаливания, в некоторых странах он только планируется, но очевидно, что лампы накаливания уходят в прошлое, а им на смену приходят энергосберегающие лампы.

Последние добавленные новости

Современные склады создают уникальные проблемы для дизайнеров и инженеров систем освещения.

...
12-10-2017

Необходимость перехода на светодиодное освещение уже не вызывает сомнений почти ни у кого. 

...
22-05-2017

Никаких световых коробов и перестроенных балконов. Главархитектура определилась, как должны выгляде...

12-05-2017

Имеют ли многоуровневые потолки право на жизнь в современных интерьерах, или стоит забыть их как пережиток ...

08-05-2017

В преддверии летнего сезона 2017 компания OSRAM представляет необычные решения для тюнинга – новую серию про...

08-05-2017

Если чудо произошло, и решение украсить подвесной потолок точечными светильниками принято, необходимо зна...

19-04-2017

У вас есть сад, в котором вы хотели бы проводить летние ночи? Это очень романтично и требует соответствующег...

12-04-2017

Энергосберегающий дом – это не идеализированное представление дома будущего, а сегодняшняя реальность, ...

12-04-2017

Светодиодные лампы - лучший прибор для домашнего освещения

...
10-04-2017

Создание правильной схемы освещения помещения – это сложнейшая задача, при решении которой важно уче...

10-04-2017

Светодиодные LED-ленты: конструкция, функции, сферы применения

...
07-04-2017

Российский производитель светодиодных светильников ООО «ТД «ФЕРЕКС» запустил в серийное производ...

07-04-2017

По данным международных медицинских организаций сотни миллионов людей во всём мире страдают от хроническо...

06-04-2017

Более четырехсот участников из России, Германии, Финляндии, Белоруссии, Китая, Казахстана и Киргизии обсуди...

06-04-2017

В Москве вручили награды лауреатам Премии «Мастер Света».

...
30-03-2017

Деревянный дизайнерский светильник «GORGEOUS HENG BALANCE» с уникальным магнитным механизмом выключателя.

...
29-03-2017
Яндекс.Метрика