Первые результаты
Наиболее эффективные результаты в области получения вакуумной лампочки были достигнуты известным химиком и физиком из Англии – Джозефом Суоном (Своном). В 1860 годе он получил патент на своё изобретение, хотя лампа работала не слишком долго. Это было связано с использованием углеродной бумаги — она быстро превращалась в крошки после горения.
В середине 70-х гг. 19-го века параллельно со Своном несколько изобретений запатентовал и российский учёный. Выдающийся учёный и инженер Александр Лодыгин изобрёл в 1874 году нитевую лампу, в которой для нагревания использовался угольный стержень. К опытам по изучению осветительных приборов он приступил в 1872 году, находясь в Петербурге. В результате, благодаря банкиру Козлову, было основано общество по эксплуатации лампочек с углём. За своё изобретение учёный получил премию в Академии наук. Эти лампы сразу же стали использоваться для уличного освещения и здания Адмиралтейства.
Алекса́ндр Никола́евич Лоды́гин
Лодыгин также был первым, кто придумал применять закрученные в спираль вольфрамовые или молибденовые нити. К 1890-м гг. у Лодыгина на руках было несколько разновидностей ламп с накаливаемыми нитями из разных металлов. Он предложил откачивать воздух из лампочки, чтобы процесс окисления шёл медленнее, а значит, срок службы лампы был больше. Первая коммерческая лампа со спиралевидной нитью из вольфрама в Америке производилась в дальнейшем как раз по патенту Лодыгина. Он изобрёл даже лампочки с газом, заполненные угольной нитью и азотом.
Идея Лодыгина в 1875 году была усовершенствована другим русским механиком-изобретателем Василием Дидрихсоном. Он изготавливал угольки, обугливая древесные цилиндрики в графитовых тиглях. Именно он первым сумел осуществить откачку воздуха и установил в лампочку более одной нити, чтобы при перегорании происходила замена. Выпущена такая лампа была под руководством Кона, а освещать ею стали большой магазин белья и подводные кессоны во время строительства моста в Петербурге. В 1876 году лампу усовершенствовал Николай Павлович Булыгин. Учёный накаливал только один конец уголька, который постоянно выдвигался в процессе обгорания. Тем не менее, устройство было сложным и дорогим.
В 1875-76 гг. электротехник Павел Яблочков, создавая электрическую свечу, обнаружил, что каолин (разновидность белой глины) под воздействием высокой температуры хорошо проводит электричество. Он изобрёл каолиновую лампочку с нитью накаливания из соответствующего материала. Отличительной особенностью этой лампы является тот факт, что для её работы не требовалось помещать каолиновую нить в вакуумную колбу – она сохраняла работоспособность при контакте с воздухом. Созданию лампочки предшествовала долгая работа учёного над дуговыми лампочками в Париже. Однажды Яблочков посещал местное кафе и, наблюдая за расставлением столовых приборов официантом, пришёл к новой идее. Угольные электроды он решил располагать параллельно друг другу, а не горизонтально. Существовала, правда, опасность, что выгорать будет не только дуга, но и токопроводящие зажимы. Дилемму решили за счёт добавления изолятора, постепенно выгоравшего вслед за электродами. Этим изолятором и стала белая глина. Чтобы лампочка загоралась, между электродами разместили перемычку из угля, а неравномерное сгорание самих электродов было сведено к минимуму за счёт использования генератора переменного тока.
Своё изобретение Яблочков продемонстрировал на технологической выставке в Лондоне в 1876 году. Уже через год один из французов, Денейруз, учредил акционерное общество по исследованию осветительных технологий Яблочкова. Сам учёный слабо верил в будущее лампы накаливания, однако электрические свечи Яблочкова имели огромную популярность. Успех был обеспечен не только низкой ценой, но и продолжительностью горения в 1,5 часа. Благодаря этому изобретению появились фонари с заменой свеч, и улицы стали освещать гораздо лучше. Правда, минусом таких свечей было наличие только переменного потока света. Чуть позже физик из Германии, Вальтер Нернст, разработал лампочку такого же принципа, но нить накаливания сделал из магнезии. Лампа зажигалась только после нагревания нити, для чего использовали сначала спички, а потом электрические нагреватели.
Лампы Эдисона
Опровержения и факты
Некоторые газетчики и недобросовестные ученые подменяют исторические факты, ссылаясь на художественную или рекламную литературу из прошлого. Так, бытуют легенды, что Томас Эдисон никогда никаких изобретений сам не делал, а только воровал чужие идеи. Изобретенная им резьба и сам патрон для ламп освещения будто бы придумал не он, а его сотрудник Стерижер. Некоторые говорят и о том, что даже вилка с розеткой – не его заслуга.
Недобрая слава за Эдисоном закрепилась ввиду его чрезмерного увлечения патентами и прибылью от изобретений. Известен его конфликт с молодым инженером из Сербии Николой Тесла. Судился Эдисон и с братьями Люмьер за право на киноаппарат. Это при том, что великий американец не имел ни высшего, ни специального технического образования.
Однако заслуга Эдисона в продвижении различных технических средств велика. Он жил в довольно консервативном XIX веке и, тем не менее, смог внедрить электричество для освещения улиц и домов, снизил его себестоимость, смог наладить производство дешевых и сравнительно долговечных ламп. Его декоративные лампы мы видим в ресторанах до сих пор.
«Русский свет». Лодыгин и Яблочков. К 170-летию со дня рождения изобретателей
26.11.2017
Колокольчик
Елена Григорян
Во славу Отечества
Сегодня нас с вами, друзья, вовсе не удивляет такой предмет, как лампочка. И обращаться с ней умеет каждый: перегорела – вкрутили новую. А ведь всего сто сорок лет назад стеклянный светящийся шарик считали настоящим чудом! Представьте картину: Петербург, экипажи с нарядными дамами и господами съезжаются в дом на Конногвардейской улице, где устраивается показ новейшего изобретения Александра Лодыгина. А вот и он сам: черноволосый, во фраке, начинает зажигать стеклянные призмы, груши, шары – будто фокусник! Поясняет: эта лампа пригодна для железной дороги, эта – для помещений… Публика потрясена увиденным и рукоплещет
Все понимают: на их глазах происходит что-то очень важное для всего человечества
Александр Николаевич Лодыгин (фото с сайта samsud.ru)
Долгие тысячелетия только живой огонь помогал людям разгонять мрак, и лишь в последние века на смену лучинам, факелам и свечам пришли масляные и газовые светильники, керосиновые лампы. Но вот наступил век электричества. В течение всего XIX столетия во многих местах земного шара учёные пытались создать электрическую лампу, но все образцы работали недолго и были ненадёжны. И первым, кто устранил большинство их недостатков, стал наш соотечественник Александр Николаевич Лодыгин. Он придумал раскалять внутри стеклянного шара различные металлы, пропуская через них электрический ток, и в конце концов у него получилась почти современная, знакомая всем нам, лампочка.
Лампа накаливания Лодыгина (фото с сайта polymus.ru)
Казалось бы, изобретение будет тотчас принято к производству, чтобы осветить со временем всю Россию. Но, как ни печально, там, где принимались самые главные для страны решения, к нему отнеслись равнодушно – слишком трудно приживались на родной почве отечественные технические новшества, в отличие от иностранных. А в Европе, которая охотно поощряла технические новинки, в 1874 году русскому инженеру Лодыгину выдали патент на изобретение лампы накаливания. И когда американец Эдисон и англичанин Сван судились друг с другом, доказывая, кто из них первым изобрёл лампочку, их спор был прекращён решением суда: «Первым был Лодыгин». Впрочем, самому Александру Лодыгину всё это было совершенно неинтересно – главным для него было воплощение идей на родине. Пусть даже и в самых трудных условиях. «Работаю от зари и до зари. Но у меня нет ни денег, ни опыта. Слесарные тиски и ручной насос – мои единственные помощники…» – с горечью писал он близким.
К счастью, он не был одинок в своих исканиях. В те же самые годы над созданием электрической лампы трудился ещё один его соотечественник – Павел Яблочков.
Павел Николаевич Яблочков (фото сайта peterpokrovsky.ru)
Своим собственным путём он пришёл к лампочке несколько иной конструкции. Но дальше всё повторилось: в России его изобретением не заинтересовались, а в Европе «свечу Яблочкова» восторженно приняли, заголовки всех газет кричали о «русском свете», залившем тёмные улицы европейских городов…
Дуговая лампа Яблочкова (фото сайта mnogoznanie.ru)
Останься Павел Николаевич во Франции, жил бы себе припеваючи в славе и богатстве. Вместо этого он совершает «безумный» поступок: выкупает за миллион франков предприятие по производству созданных им ламп и с этим капиталом возвращается на родину, причём на покупку он потратил всё своё состояние. В России дело пошло не так хорошо, как за границей, но Яблочков не унывал. Устроил производство, стал издавать просветительский журнал по электротехнике. А Лодыгина, который оказался совершенно неприкаянным, позвал работать к себе на завод.
«Как, это же конкурент!» – удивится кто-то. Но они оба были плохими бизнесменами и не думали о таких вещах. Они были соратниками. Даже судьбы их почти зеркально похожи. Оба родились осенью 1847 года в дворянских родовитых, но обедневших семействах, оба получили военное образование, как это было принято в их семьях, но к армейской службе тяготения не имели и с лёгкой душой с ней расстались, с головой уйдя в электротехнику. А главное, они оба были горячими патриотами. Работа на чужбине была тягостна для них, и при первой же возможности оба спешили на родину. Хоть и знали, как немилостива к ним она окажется.
← Предыдущая публикация Следующая публикация →Оглавление выпуска
Борьба за патенты
К концу 1870-х гг. свою исследовательскую деятельность начал выдающийся инженер и изобретатель Томас Эдисон, живший в США. В процессе создания лампы он перепробовал разные металлы для нитей накаливания. Изначально учёный полагал, что решение проблемы электрических лампочек можно за счёт автоматического их отключения при высоких температурах. Но эта идея не сработала, так как постоянное выключение холодной лампы приводило лишь к получению непостоянного мерцающего излучения. Существует версия, что в конце 70-х гг. лейтенант русского флота Хотинский привёз несколько лампочек накаливания Лодыгина и показал их Эдисону, что и повлияло на его дальнейшие разработки.
Не останавливаясь на своих достижениях в Англии, Джозеф Суон (Joseph Swan), уже известный на тот момент в научных кругах, в 1878 году запатентовал лампу с угольным волокном. Оно помещалось в разреженную атмосферу с кислородом, поэтому свет выходил очень ярким. Уже через год в Англии появилось электрическое освещение в большинстве домов.
То́мас А́льва Эдисон
Тем временем, Томас Эдисон взял на работу в свою лабораторию Френсиса Аптона
Вместе с ним материалы стали тестировать точнее, и внимание было приковано к недочётам предыдущих патентов. В 1879 г
Эдисоном была запатентована лампочка с платиновой основой, а уже через год учёный создал лампу с угольным волокном и бесперебойным действием на 40 часов. За время работы американец провёл 1,5 тысячи испытаний и смог создать также поворотный выключатель бытового типа. Никаких новых изменений в электрическую лампочку Лодыгина Томас Эдисон в принципе не внёс. Просто из его стеклянной сферы с угольной нитью выкачивалась большая доля воздуха. Важнее то, что американский учёный разработал надсистему для лампочки, изобрел винтовой цоколь, патрон и предохранители, а в последствии организовал массовое производство.
Новые источники света смогли вытеснить газовые, а само изобретение некоторое время называлось лампой «Эдисона-Суона». В 1880 году Томас установил самое верное значение вакуума, которое создавало самое устойчивое безвоздушное пространство. Из лампочки воздух откачивали с помощью ртутного насоса.
К концу 1880 года бамбуковые волокна в лампочках могли гореть около 600 часов. Этот материал из Японии был признан лучшим угольным компонентом органического типа. Поскольку бамбуковые нити стоили довольно дорого, изготавливать их Эдисон предложил из хлопковых волокон, обработанных специальных способов. Первые компании для возведения крупных электрических систем были созданы в Нью-Йорке в 1882 году. В этот период Эдисон даже подавал в суд на Суона по поводу нарушения авторских прав. Но в итоге учёные создали совместную фирму «Edison-Swan United», которая довольно быстро выросла в мирового лидера по производству электрических лампочек.
За свою жизнь Томас Эдисон смог получить 1093 патента. Среди его известных изобретений: фонограф, кинетоскоп, телефонный передатчик. Однажды его спросили, не обидно ли было ошибаться 2 тысячи раз перед созданием лампочки. Учёный ответил: «Я не ошибался, а обнаружил 1 999 способов, как не нужно делать лампочку».
Газоразрядные лампы
Опыты по созданию свечения в заполненных газом трубках начались в 1856 году. Свечение большей частью было в невидимом диапазоне спектра. И лишь в 1926 году Эдмунд Джермер предложил увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждённой плазмой, в однородный белый свет. В результате, началась эпоха газоразрядных ламп.
В настоящее время Э.Джермер признан как изобретатель лампы дневного света. General Electric позже купила патент Джермера, и к 1938 году довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования.
1927-1933 гг. — венгерский физик Дэнис Габор, работая в компании Siemens&Halske AG (сегодня компания Siemens), разработал ртутную лампу высокого давления, которая сегодня повсеместно используется в уличном освещении.
Серьезный вклад в совершенствование флуоресцентного порошка, позже названного люминофором, сделал в 30-х годах прошлого века советский физик Сергей Иванович Вавилов.
1961 год — создание первых натриевых ламп высокого давления. В конце 70-х годов прошлого века компания General Electric первой выпустила на рынок натриевые лампы, а немного позже и металлогалогенные.
В начале 80-х годов появились первые компактные люминесцентные лампы (КЛЛ).
В 1985 году компания OSRAM первой представила лампу со встроенным электронным ПРА.
Все многообразие газоразрядных ламп можно представить следующей схемой:
Самые популярные из этой группы, пожалуй, компактные люминесцентные лампы. Они позволяют экономить электроэнергию до 5 раз по сравнению с лампами накаливания, при этом срок их службы составляет около 8 лет. Корпус данной лампы нагревается в незначительной степени, что позволяет использовать их повсеместно. Кроме того, люминесцентные лампы могут иметь различные цветовые температуры и различные варианты внешнего вида.
Но, к сожалению, КЛЛ обладают несколькими недостатками, к которым относятся:
- Значительное снижение срока службы при работе в сетях с перепадами напряжения, а также при частых включениях и выключениях.
- Спектр такой лампы — линейчатый. Это приводит не только к неправильной цветопередаче, но и к повышенной усталости глаз.
- Компактные люминесцентные лампы содержат 3-5 мг ртути.
- Использование выключателей с подсветкой приводит к периодическому, раз в несколько секунд, кратковременному зажиганию ламп (в качественных лампах невидимому для глаз), что приводит к скорому выходу из строя лампы.
- Обычные компактные люминесцентные лампы несовместимы с диммерами. Стоимость диммируемых ламп примерно в 2 раза выше.
По этим причинам вопрос о новых технологиях при изготовлении источников света оставался открытым. В свет широко шагнули светодиодные лампы.
В поисках идеальной лампочки
Полтора века назад на смену тусклому газовому освещению пришло электрическое. Как это часто бывает с научными прорывами, идея буквально витала в воздухе, когда за ее реализацию почти одновременно взялись три изобретателя: Павел Яблочков, Александр Лодыгин и Томас Эдисон. По красивому совпадению все они родились в один год — 1847-й.
Лодыгин экспериментировал с уже известными лампами накаливания, пытаясь продлить срок их службы за счет нового материала нити накаливания. В 1874 году он получил патент на свою лампу со светящимся угольным стержнем внутри прозрачного сосуда без доступа кислорода.
Павел Яблочков был вдохновлен опытами Лодыгина по освещению улиц и помещений в России: успешный пример ровесника заставил Павла Николаевича сосредоточиться на электрических лампах. В 1874 году он поучаствовал в освещении на железной дороге: впервые в истории на паровозе был установлен прожектор с дуговой лампой — регулятором Фуко. Это был правительственный поезд из Москвы в Крым. Яблочкову пришлось постоянно менять угли в приборе и подкручивать регулятор, а затем перетаскивать сложную технику с одного локомотива на другой — и так всю дорогу. После этой поездки молодой инженер решил, что нужен новый способ электрического освещения — без регулятора Фуко, который был очень сложным и требовал постоянного внимания.
Павел Яблочков, Александр Лодыгин и Томас Эдисон
К созданию свечи Яблочкова привели многочисленные и упорные опыты по электролизу, которые Павел Николаевич проводил в 1875 году. В одном из экспериментов угли, расположенные параллельно в электролитической ванной, случайно коснулись друг друга и на мгновение вспыхнули, осветив лабораторию. Яблочков решил, что будущее именно за электрической угольной дуговой лампой, и вплотную занялся прибором. Много времени ушло на выбор изолирующего вещества и получение подходящих углей. Что же представляла собой свеча Яблочкова? Очень простое и дешевое устройство: два стержня, разделенные изоляционной прокладкой из каолина, зажимались по отдельности в клемме подсвечника. На верхних концах возникал дуговой разряд, из-за чего пламя дуги ярко вспыхивало и горело, пока не сжигались угли.
Кстати, первую электрическую дугу получил в опыте и описал еще один русский ученый — физик Василий Петров. Еще в 1802 году он регистрировал пламя, когда пропускал ток по двум стержням из древесного угля. Прошло более 70 лет, прежде чем это открытие вылилось в действующий прибор и патент. 23 марта 1876 года стало вехой в истории развития светотехники и триумфом русского изобретателя.
О нем заговорили во Франции, Британии, США. Мировая пресса не жалела эпитетов, которые и сегодня приятно прочесть: «Россия — родина электричества», «Свет приходит к нам с севера — из России», «Северный свет, русский свет — чудо нашего времени» «Вы должны видеть свечу Яблочкова», «Изобретение русского отставного военного инженера Яблочкова — новая эра в технике».
Свеча Яблочкова имела преимущества перед угольной лампой Лодыгина. Она оказалась проще и дешевле: первые образцы разлетались по 20 коп. и служили полтора часа, после этого нужно было вставить в фонарь новую свечу. Со временем появилось ноу-хау: фонари с автоматической заменой свечей.
Когда Томас Эдисон впервые продемонстрировал электрическую лампочку
Всем нам знакома электрическая лампочка. Она придает комнате красивый янтарный свет. Помещение сразу становится теплей и уютней.
Лампа накаливания состоит из металлической нити, которая при нагревании ярко светится (сейчас чаще всего используют вольфрам), колбы, заполненной инертным газом или с безвоздушным пространством и элементами, проводящими ток к нити накала.
Огромный вклад в развитие электроосвещения внес Томас Эдисон. Изобретатель провел большую исследовательскую работу, в ней он пробовал в качестве нити накаливания разные проводники. Также он изобрел цоколь с резьбой.
Первая лампочка Эдисона выглядела почти так же, как современные лампы накаливания. Нить накаливания в ней могла иметь разные формы, цоколь был диаметром 27 мм. Колбы в электролампах этого изобретателя также выглядели по-разному, но в одной из первых созданных изобретателем ламп она была шарообразная.
Кто изобрел лампочку — Эдисон, Лодыгин или Яблочков?
Один из самых распространенных мифов о лампе накаливания – что ее изобрел Эдисон. Это не так. Первым ученным, который создал электролампу, работающую не только в лаборатории, был Лодыгин Александр Николаевич. В 1872 году после серии опытов он первым использовал угольную нитку накала в вакууме. Его лампы были впервые использованы для освещения улиц. Позже (в 1890 году) он заменил уголь в нити на вольфрам.
Также большой вклад в историю развития электроосвещения сделал Павел Николаевич Яблочков. Он в 1874 создал лампу (впоследствии ее назвали «свечой Яблочкова»), у которой отсутствовал механизм, не дающий соприкоснуться электродам.
Томас Эдисон был, бесспорно, великим ученым. Благодаря ему электрические лампы получили очень широкое распространение, но он не изобрел, а только усовершенствовал их. В результате его исследований и доработок срок службы увеличился в несколько раз, цена снизилась во много раз, из-за чего лампы стали доступны практически всем.
Эдисон или Суон?
Впервые лампочка была продемонстрирована Эдисоном 31 декабря 1879 года. Для этого он подготовил грандиозное шоу. В Менло Парк, небольшой город в Калифорнии, прибыло несколько специально заказанных поездов. На них приехали журналисты, чиновники и все те, кто интересовался наукой и новыми изобретениями. Их взгляду предстала по-настоящему волшебная картина – улицы городка были освещены электричеством, в окнах домов и мастерских виднелся свет, который производило новое чудо техники. Это был первый научно-исследовательский центр, подготовленный для разработки новейших технологий.
Позже ученым проводилось еще несколько демонстраций, одна из самых крупных — на научной выставке в Париже в 1881 году. Именно после этой выставки спрос на лампу накаливания существенно возрос.
Но далеко не все были рады появлению освещения на улицах городов. В немецкой газете «Кельнише Цайтунг» была выпущена статья, которая приводила доводы против уличного освещения. По мнению газетчиков, оно пугало лошадей, помогало преступникам и способствовало «упадку нравов».
Эдисон запатентовал лампу накаливания с платиновой ниткой осенью 1879 года. А в 1880 году он создал цоколь, выключатель и усовершенствовал лампу с угольной нитью плавления.
Эдисон так же не являлся ее изобретателем. Первым ее изобрел Джозеф Суон в 1850 году, а запатентовал и продемонстрировал свое изобретение в 1860. Однако в колбе его лампочки должен был быть вакуум, и из-за сложностей его получения разработки Суона приостановились. Чуть позже он снова вернулся к своим разработкам, в 1878 году получил новый патент и провел демонстрацию своего изобретения в феврале 1879 года.
Но Томас Эдисон первый запустил лампы накаливания в массовое производство – это помогло их широкому распространению. Так же он добился увеличения срока службы в несколько раз.
История лампы Эдисона
Томас Эдисон с юного возраста занимался продажей газет. В 15 лет он придумал способ рекламы газет, объявляя их анонсы по телеграфу. На полученную прибыль он открыл собственную типографию. Позже он переехал в маленький городок Менло Парк и продолжил там заниматься изобретением различных устройств. Изобретатель усовершенствовал телеграфную машину и угольный микрофон, изобрел телефонный микрофон и фонограф.
В 1892 году компания Эдисона объединилась с более крупной компанией занимающейся электрическими приборами – General Electric. Этой же компании позже продал патент на электролампу с вольфрамовой нитью Лодыгин. Похожее: Образец договора на утилизацию люминесцентных ламп
Кто изобрел лампочку — Эдисон, Лодыгин или Яблочков?
Один из самых распространенных мифов о лампе накаливания – что ее изобрел Эдисон. Это не так. Первым ученным, который создал электролампу, работающую не только в лаборатории, был Лодыгин Александр Николаевич. В 1872 году после серии опытов он первым использовал угольную нитку накала в вакууме. Его лампы были впервые использованы для освещения улиц. Позже (в 1890 году) он заменил уголь в нити на вольфрам.
Томас Эдисон был, бесспорно, великим ученым. Благодаря ему электрические лампы получили очень широкое распространение, но он не изобрел, а только усовершенствовал их. В результате его исследований и доработок срок службы увеличился в несколько раз, цена снизилась во много раз, из-за чего лампы стали доступны практически всем.
Современные лампы накаливания
Несмотря на устаревание ламп накаливания, их дальние родственники, вакуумные радиолампы, все еще используются в звуковоспроизводящей аппаратуре. Лампы накаливания для освещения применяются только в быту (с малым потреблением энергии), в других сферах они активно заменяются более экономичными моделями.
Хотя изобретатель лампочки даже не предполагал такого массового использования прибора искусственного освещения, своим открытием он полностью изменил мир. Лампы накаливания отправились и в далекий космос, и в самые глубокие места мирового океана.
В последние годы в магазинах осветительных приборов можно купить винтажные модели ламп накаливания Эдисона. Они имеют внешний вид в стиле ретро и могут стать отличными элементами декора как в жилом доме, так и общественном месте (ресторане, кафе), стать стильным дополнением оригинального интерьера. Некоторые из моделей не имеют даже нитей накаливания, а в корпус от обычной лампы вставлены светодиоды.
