Šviesa yra pagrindinė žmogaus egzistencijos kategorija. Neatsitiktinai biblinė pasaulio sukūrimo istorija prasideda nuo šviesos sukūrimo. Priešingai tamsai, šviesa yra giliai simbolinė, etiška. Tuo pačiu metu tiek natūrali, tiek dirbtinė šviesa yra fizinio pasaulio reiškinys ir, žinoma, paklūsta griežtai fizikinių ir cheminių dėsnių logikai, todėl apšvietimo prietaisų kūrimas ėjo koja kojon su šios logikos suvokimu.
Dirbtinės šviesos istorija siekia apie 12 000 metų, o atgalinis skaičiavimas prasideda maždaug nuo 10 000 m. pr. Kr., kai dervos fakelai ir fakelai tapo gana įprasti žmonių gyvenime. Prireikė dar 9000 metų, kol buvo sukurtos aliejinės lempos ir pirmosios žvakės, kurios apšvietė senovės Graikijos ir Romos skliautus. Tuo pačiu metu, beje, pasirodė ir pirmieji apšvietimo įrangos gamintojai – prasidėjo masinė molinių lempų su alyva gamyba.
Apšvietimo prietaisų istorija žinojo ir spartaus vystymosi, ir tamsius, kaip dabar sakytų, sustingimo laikus. Be to, praktiniai apšvietimo inžinerijos tobulinimai ir eksperimentai reikalavo suprasti šviesą apskritai ir ypač regėjimą. Pirmuoju šios srities mokslininku galima laikyti Empedoklį Agrigentą (492–432 m. pr. Kr.), prieš 2500 metų paskelbusį savo naivią „iškvėpimo teoriją“. Empedoklio estafetę, kiekvienas savo laiku, perėmė Aristotelis, Euklidas, Klaudijus Ptolemėjus ir m. modernūs laikai Rogeris Baconas, Salvino Armati ir Johannesas Kepleris. Izaokas Niutonas, M.V. Lomonosovas, Tomas Jungas ir kiti žymūs XVII–XIX a.
Dabar pasaulyje bendras spinduliuotės šaltinių tipų skaičius siekia apie 2000. Nuolatiniai bandymai juos tobulinti visada buvo siejami, pirma, su padidintu saugumu, kitaip tariant, su principų, kurie leistų atsisakyti naudojimo, paieška. atviros ugnies. Kita vertus, šviesos niekada nėra ir nebuvo daug, todėl apšvietimo prietaisų evoliucija nuolat ėjo jų šviesos srauto didinimo kryptimi.
1780 metais pasirodė pirmosios elektra uždegamos vandenilio lempos. Praėjus ketvirčiui amžiaus, mokslininkams pavyko pasiekti iš platinos ar aukso pagamintos kaitrinės vielos švytėjimą. Tada mūsų tautietis V.V. Petrovas sukūrė lanką, švytintį tarp dviejų anglies strypų.
1811 metais pasaulyje pasirodė pirmosios dujinės lempos, o po trisdešimties metų vokiečių fizikas Grovas pradėjo naudoti elektros kaitinamojo siūlelio pašildymui. Prasidėjo elektros era, o žodžiai „šviesa“ ir „ugnis“ pradėjo reikšti toli gražu ne tą patį. 1845 m. Londone Kingas gavo patentą „Kaitrinių metalų ir anglies laidininkų naudojimas apšvietimui“. Toje pačioje vietoje Anglijoje 1860 metais atsirado gyvsidabrio išleidimo vamzdeliai.
1872 m. gimė pirmoji kaitrinė lempa, kuri apibendrino tūkstančius metų trukusius tyrimus ir pakeitė apšvietimo technologiją. Tai atsitiko Rusijos žemėje, ir pirmasis, kuris spėjo išsiurbti orą iš stiklinės kolbos įdėdamas ten anglies strypą, kuris buvo šildomas veikiant srovei, buvo puikus rusas. mokslininkas Aleksandras Nikolajevičius Lodyginas. 1873 metų gegužės 20 dieną Sankt Peterburgo Odesos gatvėje su jo naujos konstrukcijos lempomis sužibo aštuoni žibintai.
Deja, Rusijoje jie visada mokėjo kurti, bet retai mokėjo patentuoti: Lodygino laurus nuskynė Thomas Alva Edison, kuris po septynerių metų įsigijo atitinkamą patentą. Iki Edisono miesto gatvės jau buvo apšviestos lankinėmis lempomis, o namuose buvo naudojami dujų purkštukai. Edisonas tiesiog prijungė Lodygino lemputę, elektros generatorių, lizdą ir kištuką į vieną grandinę!
Kiti 70–80 metų praėjo kaitinamųjų lempų tobulinimo, ypač anglies strypo pakeitimo volframo ritė, ženklu. Taip pat buvo tęsiamas eksperimentinis tokių šviesos šaltinių kaip gyvsidabrio, halogeninės, natrio ir ksenono lempos kūrimas. Visi šie eksperimentai buvo susiję su kaitinamųjų lempų trūkumais. Būdami geriausi savo laiku, jie vis dėlto turėjo daug akivaizdžių trūkumų ir, svarbiausia, mažą šviesos srautą. Visų pirma, pirmosios kaitinamosios lempos turėjo tik 1,5 liumeno šviesos srautą.
Dabar jis padidintas 10 kartų ir yra 10-15 lm/W. Praėjusio šimtmečio viduryje tapo aišku, kad veiksmingiausias kaitinamųjų lempų pakaitalas yra liuminescencinės lempos, kurių kūrimas ir gamyba siejama su puikaus Rusijos mokslininko S.I. Vavilovas. Būtent jam vadovaujant buvo sukurtas fosforas, kuris ultravioletinę spinduliuotę paverčia matoma. 1951 m. Sergejus Vavilovas kartu su daugeliu kitų mokslininkų buvo apdovanotas SSRS valstybine premija už liuminescencinių lempų kūrimą.
Visos liuminescencinės lempos savo darbe naudoja antrinės spinduliuotės principą. Elektros srovė sukelia gyvsidabrio garų iškrovą stiklinėje lemputėje. Iškrovos rezultatas yra ultravioletinė spinduliuotė. Kolbos sienelės yra padengtos fosforo sluoksniu, kuris UV spinduliuotę paverčia matoma šviesa. Norėdami paleisti ir apriboti iškrovos srovę, naudojami balastai.
Lempos, parduotos iki devintojo dešimtmečio, neturėjo įmontuoto paleidimo įrenginio ir buvo struktūriškai ilgas stiklinis vamzdis su elektrodais galuose.
Pirmoji kompaktinė fluorescencinė lempa buvo sukurta 1980 m. Kompaktiškų lempų kolbos vis dar yra tas pats vamzdis, tačiau kelis kartus sulankstytas arba susuktas į spiralę, kad būtų sumažintas dydis. Dekoratyviniais tikslais vamzdis gali būti paslėptas baltoje išorinėje lemputėje, kurios forma primena įprastą kaitrinę lempą. Cokolyje įmontuotas miniatiūrinis valdymo blokas. Įdiegus kompaktines liuminescencines lempas su standartine E serijos baze už prieinamą kainą, galima palaipsniui atsisakyti brangių kaitrinių lempų.
Ilgą laiką buvo manoma, kad fluorescencinių lempų naudojimas neigiamai veikia žmogaus regėjimą. Iš tiesų, naudojant droselio balastus, pasireiškė stroboskopinis efektas (mirksėjimas) 50 hercų dažniu. Norėdami jį pašalinti, buvo naudojamos specialios suporuotos grandinės lempoms įjungti priešfazėje. Elektroninių prietaisų atsiradimas leido visiškai atsikratyti efekto.
Neabejotini liuminescencinių lempų pranašumai yra mažas suvartojimas elektros energija ir ilgas tarnavimo laikas. Tradiciškai manoma, kad jos sunaudoja penkis kartus mažiau elektros energijos nei kaitrinės lempos, vienodai apšviesdamos kambarį.
Tiesą sakant, dėl to, kad žmogaus akis skirtingai suvokia skirtingų spalvų spinduliuotę, santykis priklauso nuo lempos spalvinės temperatūros ir jos konstrukcijos. Kaitinamosios lempos skleidžia vadinamąją šiltai baltą šviesą, kurios spalvos temperatūra yra apie 2700 Kelvino laipsnių. Liuminescencinių lempų spalvinė temperatūra gali skirtis, paprastai nuo 2700K iki 5000K. Subjektyviai aukšta temperatūra suvokiama kaip „šaltesnė“ ir ryškesnė šviesa.
Dabar naudojamos fluorescencinės lempos, o visų pirma jų kruopščiai modernizuotas tipas - kompaktinės fluorescencinės lempos. geriausias sprendimas apšvietimo užduotys.
21-ojo amžiaus apšvietimo inžinerija savo viltis sieja su šviesos diodų ir šviesolaidžių naudojimu apšvietimui. Šviesos diodų privalumai yra jų mažas dydis, ilgas tarnavimo laikas ir galinga jėgašviesa esant žemai reikalingai maitinimo įtampai. Kol kas dar anksti kalbėti apie masinį šių šviesos šaltinių įdiegimą, tačiau, be jokios abejonės, tai vienas perspektyviausių apšvietimo technologijų plėtros būdų. Beje, pirmoje eilėje taip pat yra rusų mokslininkų, ypač Nobelio premijos laureato Zhoreso Alferovo, pavardės.
10000 m.pr.Kr. Pirmųjų fakelų pasirodymas
2500 m.pr.Kr Serijinė molinių lempų su alyva gamyba
500 m. pr. Kr Pirmosios žvakės Graikijoje ir senovės Romoje
1780 m. Vandenilio lempų su elektriniu uždegimu kūrimas
1802 m. Eksperimentai, kuriuos atliko V.V. Petrovas su švytėjimo iškrovos švytėjimu
1811 m. Pirmųjų dujų lempų išvaizda
1816 m Pirmųjų stearino žvakių pristatymas
1830 m Parafino žvakių atsiradimas
1840 m Grove'o eksperimentai kaitinant kaitinimo siūlą elektros srove
1844 m Amerikiečiai bando sukurti lempą su anglies siūlu
1845 m Anglų mokslininko Kingo patento gavimas „Kaitrinių metalų ir anglies laidininkų pritaikymas apšvietimui“
1854 m Heinrichas Gobelis sukuria pirmąją anglies kaitinimo lempą Amerikoje ir ja apšviečia savo vitriną 1860 m. Anglijoje pasirodė pirmieji gyvsidabrio išleidimo vamzdžiai
1873 m Sankt Peterburgo Odesos gatvės apšvietimas Lodygino lemputėmis
1874 mĮrenginio P.N. Yablochkov, pirmasis pasaulyje elektrinio prožektorio, skirto geležinkelio bėgiui apšviesti, instaliacija ant garvežio
1880 m Thomas Edisonas gavo anglies kaitinamosios lempos patentą
1901 m Cooperis Hewittas išrado žemo slėgio gyvsidabrio lempą
1905 m Lempos su volframo siūlu naudojimo pradžia
1906 m Gyvsidabrio lankinės lempos išradimas aukštas spaudimas
1910 m Halogeno ciklo atradimas
1931 m Pirani sukuria žemo slėgio natrio lempą
1946 m Schultzo ksenono lempos išradimas
1946 m Aukšto slėgio gyvsidabrio lempos su fosforu sukūrimas ir atsiradimas Rusijoje
1958 m Pirmųjų halogeninių kaitrinių lempų sukūrimas
1961 m Pirmųjų aukšto slėgio natrio lempų sukūrimas
1983 m Kompaktinių liuminescencinių lempų gimimas
Vystymosi istorija elektros apšvietimas
Panašios santraukos:
Energija – mokslas apie procesų, tiesiogiai ar netiesiogiai susijusių su įvairių rūšių energijos gamyba, transformavimu, perdavimu, paskirstymu ir naudojimu, dėsningumus. Elektros atradimo istorija. Galvanizavimas, apšvietimas ir elektrotermija.
Spinduliuotės šaltinių rūšys, klasifikavimo principai. Spinduliuotės šaltiniai, simetriški ir asimetriniai, dujinės išlydžio, šiluminiai, turintys skirtingą spektrinį energijos pasiskirstymą, pagrįsti liuminescencijos reiškiniu. Optiniai kvantiniai generatoriai (lazeriai).
Elektrifikavimas tel. Atomo sandara. Legenda apie elektrifikacijos atradimą. Abramo Ioffo ir amerikiečių mokslininko Roberto Millikeno eksperimentai. Richmann elektrometras. Elektros srovės dėsniai. Galvani eksperimentai. Elektrinis akumuliatorius ir galvaninis elementas Volta.
Dirbtinio apšvietimo funkcinė paskirtis ir tipai. Kaitinamųjų lempų tipai, jų konstrukcija, pagrindiniai privalumai ir trūkumai. Išlydžio lempos: natrio, liuminescencinis, gyvsidabrio lempa, tradicinės jų taikymo sritys ir veikimo principas.
Sužinokite paprasčiausius energijos taupymo būdus. Liuminescencinių lempų privalumai ir veikimo principas, jų utilizavimo problema. Skirtumas tarp kaitrinių ir liuminescencinių lempų. Šių lempų praktinio pritaikymo efektyvumo įvertinimas.
Skaičiavimo užduotis – nustatyti reikiamą elektros apšvietimo įrenginio galią tam, kad būtų sukurtas tam tikras apšvietimas gamybos patalpoje. Įvairių dirbtinio apšvietimo sistemų projektavimas ir skaičiavimas. Šviesos srauto metodas.
Klasifikacija ir pagrindiniai parametrai elektros šaltiniai Sveta. Kaitinamosios lempos. Žemo ir aukšto slėgio fluorescencinės lempos. Liuminescencinių lempų maitinimo grandinės. Pagrindiniai apšvietimo kiekiai. Saugos inžinerija.
Šviesa kaip vienas svarbiausių mikroklimato parametrų. Apšvietimo instaliacijos maitinimo grandinės ir įtampos pasirinkimo principai. Lempos pralaidumo tikrinimo pagal šviesos srautą ypatybės. Apšvietimo įrenginio ekonominio naudingumo vertinimo metodai.
Yra ir kita savaiminio dujų iškrovimo forma, vadinamoji švytėjimo iškrova. Norint gauti tokio tipo iškrovą, patogu naudoti maždaug pusės metro ilgio stiklinį vamzdelį, kuriame yra du metaliniai elektrodai (1 pav.).
Jie yra nepakeičiamas bet kokių elektroninių grandinių elementas, nuo paprastų iki sudėtingiausių. Sunku ką nors įsivaizduoti elektroninė grandinė kuriame nenaudojami kondensatoriai. Per du su puse savo gyvavimo šimtmečio jie gana smarkiai pakeitė savo išvaizdą ir šiandien yra atsakingi už viską...
Apšvietimo vertė pramonėje, apšvietimo prietaiso įtaisas. Apšvietimo įrenginio numatomo aukščio, bendro lempų skaičiaus pastotėje, sąlyginio apšvietimo valdymo taške nustatymas. Šaltinio šviesos srauto apskaičiavimas.
Cheminio pobūdžio šilumos ir energijos šaltiniai, jų neefektyvumas. Išradimas vaško žvakė ir elektros šviesos šaltinių kūrimas. Pirmosios lankinės lempos sukūrimas. Kaitinamųjų lempų tipai ir jų platus pritaikymas, šviesos diodų charakteristikos.
Kaitinamųjų ir fluorescencinių lempų atsiradimo ir išdėstymo istorija: veikimo principas, prietaisas, konvencijos ir veislės. Lempos eksploatavimo trukmės ir jo gedimo priežasčių nustatymas. Elektroninio ir elektromagnetinio balasto palyginimas.
Pramoninių patalpų apšvietimo skaičiavimo metodika. Numatomas lempos aukščio virš darbinio paviršiaus nustatymas, lempų skaičius per patalpos ilgį ir jų vietos parinkimo tvarka, apšvietimo įrenginio galia.
Įprasta kaitinamoji lempa – JAV įsigaliojusio draudimo gaminti ir importuoti 40 ir 60 vatų lemputes garbei. Nekrologe buvo cituojamas Edisono proanūkis Davidas, kuris savo prosenelį pavadino „futuristu ir „žaliuoju“ ir pažymėjo, kad jam patiktų pasaulinis perėjimas prie naujų, modernesnių ir aplinkai nekenksmingų šviesos šaltinių.
Nepriklausomai nuo to, ar Thomas Edisonas buvo „žalias“, ar ne, elektros lemputė, kuriai jis suteikė ilgą komercinį, daugiau nei šimtmetį, eksploatavimo laiką, dabar aplinkosaugininkų nemėgsta. Ir atrodo, kad jei mūsų vaikai paskutiniai pamatys „gyvai“ veikiančią kaitrinę lemputę, niekas ypač nenusimins.
Tebūnie šviesa (elektra)
Edisonas patento numeris 223 898– vienas iš daugiau nei tūkstančio jo JAV patentų. Išradėjas ją gavo po to, kai 1879 metais sukūrė nebrangią kaitrinę lemputę, kuri degė 14,5 valandos – geras to meto rodiklis. Iš šio laimėjimo Edisonas padarė tikrą šou. „New York Herald“ rašė, kad šimtai žmonių atėjo stebėti viešo neįprastų lempų pasirodymo, nepaisant prasto oro.
Thomaso Edisono patentas elektros lempai. Vaizdas: Wikimedia Commons
Atrodo, kad 1880 m. visi domėjosi lemputėmis: kai kovo mėnesį inžinierius Aleksandras Siemensas (Siemens AG įkūrėjo Wernerio von Siemenso pusbrolis) viešai pranešė apie apšvietimo naujoves, vietoje įprastų žiūrovų buvo sumontuotos naujoviškos lankinės elektros lempos. dujų lemputė.
Būtent nuo lankinių lempų, griežtai tariant, prasideda elektros apšvietimo istorija. Juose šviečia elektros lankas, atsirandantis tarp dviejų elektrodų. Šios labai ryškios lempos buvo pigesnės nei dujinės ir puikiai tiko lauko ir pramoninis apšvietimas, tačiau jie turėjo ir trūkumų: pavyzdžiui, anglies lanko lempų strypai pamažu išdegė ir turėjo būti reguliariai keičiami. Be to, mažoms patalpoms jie buvo per šviesūs ir netgi pavojingi ugniai.
Rusas Vasilijus Petrovas laikomas elektros lanko atradėju ir pirmąja tokia eksperimentine lempa pradžios XIX amžiuje Britų karališkajai draugijai padovanojo seras Humphry Davy. Tiesą sakant, gana sunku iš karto nustatyti apšvietimo įrenginį tokiame įrenginyje.
Lanko lempa. Nuotrauka: Matty Greene/ US DOE
Tačiau bene garsiausia anglies lanko lempa buvo vadinamoji „Jabločkovo žvakė“, kurią 1875 metais išrado rusų elektros inžinierius ir inžinierius Pavelas Jabločkovas. Šios lankinės „žvakės“ 1878 metais užkariavo Pasaulinę parodą Paryžiuje, o po jos – Londono ir kitų sostinių gatves.
Klausimas, kas laikomas pirmuoju kaitrinės lemputės išradėju, nėra lengvas ir ne tik todėl, kad skirtingos salys mėgsta užsitraukti antklodę ginče dėl pirmenybės. Pavyzdžiui, škotas Jamesas Bowmanas Lindsey 1835 m. parodė visuomenei tik tokią lemputę ir net perskaitė knygą jos šviesoje, bet tada, atrodo, perėjo prie kitų pomėgių ir nieko ypatingo nepadarė, kad užbaigtų išradimą. arba saugok jį.jis teisus.
Rusijos inžinierius Aleksandras Lodyginas gavo Rusijoje ir keliose Europos šalys 1874 m. liepos 11 d. kaitinamosios lempos patentas. Būtent jis, kaip manoma, bent jau Rusijoje, pirmasis sugalvojo iš stiklinės lemputės išpumpuoti orą, kad anglies siūlas lempoje perdegtų lėčiau. Vėliau Lodyginas taip pat eksperimentavo su metalinėmis gijomis, tačiau šie pokyčiai dar nesulaukė komercinės sėkmės.
Tais pačiais 1874 metais Kanados patentą kaitinamajai lempai gavo Henry Woodward ir Matthew Evans. Tačiau pora draugų neturėjo pinigų tęsti savo išradimą ir pardavė patentą Edisonui. Tarp britų Džozefas Swanas laikomas kaitrinės lempos išradėju: Swan savo darbinę lempą, labai panašią į Edisono, pademonstravo 1879 m. vasarį (ir 1880 m. gavo patentą). Net pačiose valstijose Edisonas turėjo konkurentų: 1877 metų vasarą jų patentą pavyko gauti inžinieriams Williamui Sawyeriui ir Albonui Maine'ui, kurie net įkūrė pirmąją šalyje pramoninę elektros lempučių gamybos įmonę.
Thomaso Edisono elektros lemputės kopija. Nuotrauka: NPS
1881 m. Paryžiuje buvo surengta Elektros paroda, kurioje kiekvienas jas gaminęs pristatė savo lemputes – nuo Edisono ir Svano iki brito Hiramo Maksimo (kulkosvaidį išradusio). Matyt, buvo sunku išsirinkti, nes visos lemputės jau buvo gana panašios viena į kitą.
Jo šiuolaikiška išvaizda – dvigubos spyruoklės formos volframo siūlelis, lygi kolba be XIX amžiui būdingų „sutenerių“ viršuje, standartinis pagrindas – lemputė, rasta po 1920-ųjų. Iki to laiko jie sugalvojo ekonomišką būdą pagaminti ploną volframo vielą ir nusprendė, kad geriau iš kolbos išpumpuoti orą priešinga pusė. O Edisonas sukūrė standartinę srieginę jungtį elektros lemputėms dar 1909 m.
Šviečia ir šildo
Jei griežtai ir nuobodžiai priartėsite prie įprastos kaitrinės lempos, tai ne apšvietimo, o šildymo prietaisas: lempa išskiria tik 5% sunaudojamos energijos šviesos pavidalu, likusi dalis patenka į šilumą. O patalpą „šildyti“ lemputėmis, jei tai ne akvariumas su vėžliuku, gana brangu.
Energijos taupymas ant lempučių naudingas ne tik piniginei, bet ir Žemės klimatui, kuris. Štai kodėl didžiausi elektros lempučių gamintojai kartu su ekologiniais aktyvistais ir net šalių vyriausybėmis susivienijo į Global Lighting Challenge – pasaulinę kampaniją, skirtą 10 milijardų lempučių pakeisti LED lemputėmis. Kol kas pakeista „tik“ 187,5 mln., o jei norite, įėjime per aikštelę galite „užregistruoti“ savo sietynus ar šviestuvus.
Be to, kaitinamosios lemputės yra trumpalaikės: dabar jų standartinis tarnavimo laikas yra apie 1000 valandų, palyginti su keliomis dešimtimis tūkstančių valandų konkurentų – fluorescencinių ir LED lempų. Šia tema yra ištisa istorija apie Phoebus kartelį, kuris XX amžiaus trečiajame ir trečiajame dešimtmetyje suvienijo didžiausius pasaulio elektros lempučių gamintojus: manoma, kad būtent ten jie pirmą kartą sugalvojo sąmoningai gaminti savo lemputes. produktai yra trumpalaikiai, kad būtų užtikrinta nuolatinė jų paklausa.
Pasaulinė kampanija prieš kaitinamąsias lemputes prasidėjo jau šiame amžiuje ir per 17 metų apėmė visą Šiaurės Ameriką ir beveik visą Pietų Ameriką, Europą, Kiniją, Indiją, Australiją ir Pietų Afriką. Mūsų šalis savo ryžtu vis dar kiek atsilieka nuo kitų, tačiau juda ta pačia kryptimi. Rusijos ministerija energetikos pramonė 2016 metų vasarą pasiūlė uždrausti šalyje cirkuliuoti 60 ir 75 vatų elektros lemputes (priminsime, 100 vatų lempučių draudimas Rusijoje galioja nuo 2011 m.). Energetikos ministerijos duomenimis, 2014 metais rusai įsigijo apie 168 milijonus šių lempučių – prieš 110 milijonų modernių LED lempų. Prie šios idėjos ministerija žada grįžti šių metų vasario-kovo mėnesiais.
Kol Rusijos energetikos ministerija svarsto, ar laikas sugriežtinti žiedą aplink neefektyvias lempas, JAV elgiasi ryžtingiau. Energetikos ministerija pernai gegužę pasiūlė po 2020 metų pereiti tik prie LED apšvietimo, atsisakant ne tik senų kaitrinių lempų, bet ir liuminescencinių „spiralių“. Pastarieji taip neįtiko paprastų Amerikos vartotojų, kad „General Electric“ net uždaro gamybą valstijose.
Kompaktiškos fluorescencinės lempos. Nuotrauka: Afrikos studija / Photohouse / Shutterstock
Draudimai, žinoma, apeinami visose šalyse: lemputės nuo 100 vatų tarsi burtų keliu virsta 99 vatų, galingiausios iš jų „perklasifikuojamos“ iš apšvietimo prietaisų į šildomuosius, o JAV. , pavyzdžiui, iš pradžių niekas negalvojo uždrausti vadinamųjų pritemdomų trijų pakopų kaitrinių lempučių, ypač populiarių viešbučiuose. Tačiau kaip bus nušviesta šviesi ateitis, dar aišku.
Naujos senos lemputes
2010 m. Tarptautinė energetikos agentūra apskaičiavo, kad visame pasaulyje vis dar parduodama 12,5 mlrd. kaitinamųjų lempučių per metus. Tačiau rinkos galia nenumaldoma: sparčiai pigėjančios alternatyvos, pirmiausia LED, užgesina pasenusius konkurentus. Iki 2020 m LED lempa, kaip manoma, mažmenine kaina gali prilygti ne tik fluorescencinėms, bet ir paskutinėms tuo metu „gyvoms“ kaitrinėms lempoms, o tada jų žengimo į priekį niekas nesustabdys, – džiaugiasi ekspertai.
O gal vis dar ne? Prieš metus MIT darbuotojai paskelbė žurnale Gamtos nanotechnologijos straipsnis apie tai, kaip jiems pavyko padidinti kaitrinės lempos šviesos efektyvumą – kaip gerai šviesos šaltinis sukuria žmogaus akiai matomą šviesą. Tam dalis šilumos, kuri lempos veikimo metu buvo prarasta išorinei aplinkai, buvo nukreipta jai šildyti – fotoninių kristalų pagalba. Teoriškai tokiu būdu galite padidinti lempos šviesos efektyvumą iki precedento neturinčių 40% – nuo dabartinių 2%!
Nuotrauka: O. Ilic, P. Bermel, G. Chen, J. D. Joannopoulos, I. Celanovic ir M. Soljačić / MIT
Kol kas mokslininkų sukurtas prototipas yra „tik“ tris kartus efektyvesnis už įprastas lemputes, kurios, tiesa, jau prilygsta kai kuriems energiją taupantiems konkurentams. Tačiau mokslininkai pabrėžia, kad nebandė pagaminti naują lemputę, o eksperimentavo su technologijomis, o jų darbas dar labai toli nuo praktikos, o juo labiau – nuo parduotuvių lentynų.
Visai šiai pažangai ir net šiek tiek priešingai, Kalifornijos Livermoro miesto gaisrinėje vis dar dega lemputė, kuri pirmą kartą buvo įsukta 1901 m., kai Edisonas dar buvo gyvas. „Šimtmečio lempa“, kaip ji vadinama, kelis kartus pajudėjo per daugiau nei milijoną valandų degimo ir išgyveno visus, kurie ją įsuko, 20 JAV prezidentų ir trys internetinės kameros, sumontuotos, kad visi galėtų stebėti jos būklę (paskutinė kol kas darbai). Galbūt tai vienintelė veikianti kaitrinė lempa, galinti pretenduoti į „Iljičiaus lemputės“ titulą: galų gale, kai ji buvo pagaminta rankomis, Leninui buvo vos 30 metų.
Vargu ar toks rekordas pasikartos namuose: tam, matyt, reikia „sunkios“ lemputės iš inžinieriaus Adolphe'o Shaye įkurtos „Shelby Electric“ kompanijos. Dauguma tokių lempučių tyrinėtojų yra linkę manyti, kad Kalifornijos „šimtmečio lempos“ ilgaamžiškumo paslaptis slypi storesniame anglies siūlelyje. Be to, ši lemputė buvo retai išjungiama, o tai irgi „naudinga sveikatai“: aktyvus įjungimas ir išjungimas sutrumpina kaitrinių lempų tarnavimo laiką.
Galbūt tikrų nekrologų apie kaitinamąją lempą prireiks, kai ši „deganti“ lemputė pagaliau perdegs. Tiesa, neoficialus lemputės atstovas (ir svetainės administratorius) Steve'as Bunnas „Atic“ sakė, kad lemputė, pasak ją saugančių, veiks dar porą šimtmečių. Tik tuo atveju ugniagesiai turi kitą tokio pat amžiaus kaip Shelby lemputę, bet ar ji bus įsukta, jei ką, ar pakeista į LED – „ateities kartų reikalas“.
KAIP buvo elgiamasi su žmonėmis
BE ELEKTROS LEMPUTĖS?
Šiandien namuose taip paprasta įjungti šviesą, kad atrodo, kad kitaip ir būti negali: atsuki jungiklį ir kambarys nušvinta. Elektra taip prigijo, kad net stebiesi – kaip žmogus anksčiau be jos išsiverdavo? Tuo tarpu „kova už šviesą“ įžengė į keistą žmonijos istorijos puslapį.
Akivaizdu, kad pats pirmasis šviesos šaltinis pasirodė gana paprastas: primityvaus žmogaus oloje degė ugnis, žaisdama blankiais liepsnos atspindžiais ant sienų. Tačiau kai mūsų tolimi protėviai įsigijo tikrus gyvenamuosius namus, prireikė pažangesnio techninio sprendimo. Ir buvo rasta. Homero eilėraščiuose galima rasti indų su įkaitusiomis anglimis ir medžio drožlių, pateptų ar prisotintų riebalų, aprašymų. Juose degusi ugnis apšvietė senovės graikų būstus.
Pirmosios senovinės lempos turėjo daugiau nei pakankamai trūkumų. Rūkytas, gali lengvai sukelti gaisrą. Aišku, kad gaisrui prireikė kažkokios kitos „maistinės medžiagos“. Ir jie jį rado. Didžiojo išradimo, kuris daugelį amžių ištikimai tarnavo žmonijai, gimtinė buvo Senovės Egiptas. Ten buvo pagaminta pati pirmoji aliejinė lempa.
Tai buvo metro aukščio smiltainio kolona. Indai su degančia alyva buvo įkišti į iš viršaus išpjautas skylutes. Šiai lempai penki tūkstančiai metų!
Tačiau senovės Romoje lempų dizainai jau buvo skirtingi ir buvo gaminami pagal kiekvieno skonį. Tiesą sakant, tai buvo tikros lempos, aliejus degdavo uždaruose bronziniuose induose su skylutėmis šviesai „išeiti“. Indų forma buvo pati įvairiausia - arba gyvūno galva su letenėlėmis, arba dubuo su keistu reljefu paviršiuje. Romėnai pirmieji sumanė kabinti ant sienų lempas. Visai kaip šiuolaikinės liemenėlės. O žvakelė – šviestuvas su keliomis lempomis – taip pat buvo išrastas Romoje.
Ir vis dėlto aliejus buvo gana brangi medžiaga. Vaškas buvo daug pigesnis. Ant 
Ilgą laiką žvakės buvo tvirtai įsitvirtinę kasdieniame gyvenime. Jie buvo gaminami ne tik iš bičių vaško, bet ir iš kitų tinkamų medžiagų – lydytų taukų, parafino, stearino. Nepaisant to, kad buvo žvakių fabrikai, daugelis kaimo šeimų jas gamino pačios.
Kokios lempos neegzistavo viduramžiais! Žvakidės dešimčiai žvakių, šviestuvai, laiptinės lempos, sietynai... Prie jų dirbo patys sumaniausi juvelyrai, gaudytojai, auksakaliai ir sidabrakaliai. O medžiagas persekiojo varis su emaliu, sidabras su juodu, auksas, porcelianas, bohemiškas stiklas, brangakmeniai. Lotaringijos, Reimso regiono, Saksonijos meistrai garsėjo visoje Europoje...
Žinoma, ne visi galėjo sau leisti turėti tokią lempą. Vargingesniuose namuose žvakidės ir žvakidės buvo gaminamos iš geležies ir žalvario. Labai neturtinguose to nebuvo, jie naudojo tai, ką turėjo. Rusijos kaimuose trobelė buvo apšviesta fakelu: žvakę pakeitė plona deganti skeveldra.
XVII amžiaus viduryje prancūzų mokslininkas Kardanas išrado mechaninį įtaisą vienodam dagties maitinimui aliejumi. Tačiau tik XIX amžiuje pagaliau pasirodė aliejinė lempa, kurios dizainą galima laikyti gana tobulu. Jo autorius taip pat buvo prancūzų inžinierius Arganas. Konstrukciją sudarė bakas, du ventiliacijos vamzdžiai ir 
platus dagtis, kurio ilgį reguliavo rankena. Viršuje buvo stiklinis cilindras, kuris dėl grožio taip pat buvo uždarytas stikliniu sferiniu abažūru.
Nustūmus žvakes į šalį, aliejinės lempos buvo naudojamos gana ilgą laiką. Buvo net alyviniai sietynai, aliejiniai šviestuvai. O išradėjai siūlė visus naujus dizainus – žibalą, dujas. Dujinio apšvietimo pradininkas buvo anglas Williamas Murdochas, sėkmingai išbandęs savo išradimą nuosavame name: įrengęs ten dujines lempas.
Tačiau parduotuvių savininkai ir prekeiviai nepasitikėjo dujomis ir atkakliai naudojo aliejų ar žibalą. Žibalą, beje, atrado lenkų vaistininkas Ignasy Lukasevičius ir jis buvo gautas distiliuojant aliejų. Šis degus skystis tapo nauju šviesos šaltiniu. 1860 metais Maskva buvo apšviesta žibalinių žibintų šviesa. Dujinės ir žibalinės lempos, papildytos skaidrus stiklas, suteikė tolygią šviesą, todėl tarnavo žmonėms dar XX a.
Tačiau elektros amžius nenumaldomai žengė į priekį.
ELEKTROS LEMPAS
Paskutiniais XIX amžiaus dešimtmečiais elektrinis apšvietimas įžengė į daugelio Europos miestų gyvenimą. Pirmiausiai pasirodžiusi gatvėse ir aikštėse, ji labai greitai įsiskverbė į kiekvieną namą, į kiekvieną butą ir tapo neatsiejama kiekvieno civilizuoto žmogaus gyvenimo dalimi. Tai buvo vienas svarbiausių įvykių technologijų istorijoje, turėjęs milžiniškas ir įvairias pasekmes. Spartus elektros apšvietimo vystymasis paskatino masinę elektrifikaciją, energijos revoliuciją ir didelius pramonės pokyčius. Tačiau viso to galėjo ir nebūti, jei daugelio išradėjų pastangomis nebūtų sukurtas toks mums įprastas ir pažįstamas prietaisas kaip elektros lemputė. Tarp didžiausių žmonijos istorijos atradimų ji neabejotinai priklauso vienai garbingiausių vietų.
XIX amžiuje plačiai paplito dviejų tipų elektros lempos: kaitrinės ir lankinės. Šiek tiek anksčiau atsirado lankinės lemputės. Jų švytėjimas pagrįstas tokiu įdomiu reiškiniu kaip voltinis lankas. Jei paimsite du laidus, prijunkite juos prie pakankamai stiprios srovės šaltinio, sujunkite ir tada perkelkite vienas nuo kito kelių milimetrų atstumu, tada tarp laidininkų galų susidaro kažkas panašaus į liepsną su ryškia šviesa. Reiškinys bus gražesnis ir ryškesnis, jei vietoj metalinių vielų imsime du smailius anglies strypus. Tarp jų esant pakankamai didelei įtampai, susidaro akinančios galios šviesa.
Pirmą kartą voltinio lanko fenomeną 1803 metais pastebėjo rusų mokslininkas Vasilijus Petrovas. 1810 metais anglų fizikas Humphry Davy padarė tą patį atradimą. Abu jie gavo voltinį lanką, naudodami didelę elementų bateriją, tarp anglies strypų galų. Abu rašė, kad įtampos lankas gali būti naudojamas apšvietimo tikslams. Bet pirmiausia reikėjo rasti tinkamesnę medžiagą elektrodams, nes anglies strypai per kelias minutes perdegė ir buvo mažai naudingi. praktinis naudojimas. Lankinės lempos turėjo dar vieną nepatogumą – perdegus elektrodams, reikėjo nuolat juos judinti vienas kito link. Kai tik atstumas tarp jų viršijo tam tikrą leistiną minimumą, lempos šviesa pasidarė netolygi, ji pradėjo mirgėti ir užgeso.
Pirmąją rankiniu būdu reguliuojamą lankinę lempą 1844 m. sukūrė prancūzų fizikas Jeanas Bernardas Léonas Foucault. Jis anglį pakeitė kietomis kokso lazdelėmis. 1848 m. jis pirmą kartą panaudojo lankinę lempą, kad apšviestų vieną iš Paryžiaus aikščių. Tai buvo trumpa ir labai brangi patirtis, nes galinga baterija tarnavo kaip elektros energijos šaltinis. Tada buvo išrasti įvairūs prietaisai, valdomi laikrodžio mechanizmu, kuris automatiškai perjungdavo elektrodus jiems degant.
Akivaizdu, kad praktinio naudojimo požiūriu buvo pageidautina turėti lempą, kuri to neturėjo 
sudėtinga dėl papildomų mechanizmų. Bet ar buvo galima apsieiti be jų? Paaiškėjo, kad taip. Jei dvi anglys dedamos ne viena prieš kitą, o lygiagrečiai, be to, taip, kad lankas galėtų susidaryti tik tarp jų dviejų galų, tai naudojant šį įrenginį atstumas tarp anglių galų visada išlieka nepakitęs. Tokio šviestuvo dizainas atrodo labai paprastas, tačiau jo sukūrimas pareikalavo didžiulės išmonės. Jį 1876 metais išrado rusų elektros inžinierius Pavelas Nikolajevičius Yablochkovas, dirbęs Paryžiuje akademiko Breguet dirbtuvėse.
Yablochkov žvakę sudarė du strypai, pagaminti iš tankios sukamosios anglies, išdėstyti lygiagrečiai ir atskirti gipso plokšte. Pastarasis atliko dvejopą vaidmenį, nes buvo naudojamas ir anglims sujungti, ir jas izoliuoti, todėl voltinis lankas galėjo susidaryti tik tarp viršutinių anglių galų. Kai anglys degė iš viršaus, gipso plokštė išsilydo ir išgaravo, todėl anglių galiukai visada iškildavo kelis milimetrus virš plokštės.
Jabločkovo žvakės patraukė visų dėmesį ir sukėlė daug triukšmo. 1877 m., padedant jiems, Paryžiaus operos alėjoje pirmą kartą buvo įvesta gatvės elektra. Kitais metais atidaryta Pasaulinė paroda daugeliui elektros inžinierių suteikė galimybę susipažinti su šiuo nuostabiu išradimu. Jabločkovo žvakės, pavadintos „Rusijos šviesa“, vėliau buvo naudojamos gatvių apšvietimui daugelyje pasaulio miestų. Tačiau kartu su Yablochkov žvakių pranašumais jie turėjo ir trūkumų. Pagrindinis nepatogumas buvo tai, kad juose esančios anglys perdegė labai greitai – vidutinio dydžio žvakė spindėjo ne ilgiau kaip dvi valandas.
Tačiau šis trūkumas buvo būdingas daugeliui kitų lankinių lempų. Ne kartą išradėjams kilo mintis uždaryti voltinį lanką atmosferoje, kurioje nėra deguonies. Galų gale, dėl to lempa gali degti daug ilgiau. Ilgą laiką šie bandymai žlugo, nes buvo bandoma išpumpuoti visą orą iš visos lempos. Amerikietis Jandus pirmasis sumanė po kupolu padėti ne visą lempą, o tik jos elektrodus. Kai įvyko voltinis lankas, inde esantis deguonis greitai sureagavo su pumpuojama anglimi, todėl indo viduje netrukus susidarė neutrali atmosfera. Nors pro tarpus ir toliau tekėjo deguonis, jo įtaka labai susilpnėjo ir tokia lempa galėjo nuolat degti apie 200 valandų.
Tačiau net ir tokios patobulintos formos lankinės lempos negalėjo būti plačiai naudojamos. Volos lankas yra labai stiprus šviesos šaltinis. Jo degimo ryškumas negali būti sumažintas žemiau tam tikros ribos. Todėl apšvietimui buvo naudojamos lankinės lempos puikios salės, stotys ar aikštės. Tačiau jie buvo visiškai netinkami naudoti mažose gyvenamosiose ar darbo patalpose.
Kaitinamosios lemputės šia prasme buvo daug patogesnės. Kiekvienas žino savo prietaisą: elektros srovė, eidama per ploną siūlą, įkaitina jį iki aukštos temperatūros, dėl kurios jis pradeda ryškiai švytėti. Dar 1820 m. prancūzų mokslininkas Delarue pagamino pirmąją tokią lempą, kurioje platinos viela tarnavo kaip kaitrinis korpusas. Po to pusę amžiaus kaitrinės lempos buvo beveik nenaudojamos, nes nerado tinkamos medžiagos siūlui. Iš pradžių atrodė, kad anglis buvo patogiausia. 1873 metais rusų elektros inžinierius Aleksandras Nikolajevičius Lodyginas iš rotacinės anglies pagamino lemputę su kaitinimo siūlu. Jis pirmasis pradėjo siurbti orą iš baliono. Galų gale jam pavyko sukurti pirmąją kaitrinę lemputę, kuri šiek tiek gavosi praktinis naudojimas bet jis vis tiek buvo labai netobulas. 1878 m. amerikiečių elektros inžinieriai Sawyeris ir Manas rado būdą, kaip padaryti mažus mažo skerspjūvio anglies lankus, sudeginant kartoną grafito milteliuose. Šie lankai buvo uždengti stikliniais dangteliais. Tačiau šios lemputės buvo labai trumpalaikės.
1879 metais garsus amerikiečių išradėjas Thomas Alva Edisonas ėmėsi elektros lemputės tobulinimo. Jis suprato, kad tam, kad lemputė skaisčiai ir ilgai šviestų ir tolygiai mirksėtų, reikia, pirma, surasti tinkamą medžiagą siūlui, antra, išmokti sukurti labai išretinta erdvė balione. Buvo atlikta daug eksperimentų su įvairiomis medžiagomis, kurios buvo įrengtos Edisonui būdinga apimtimi. Skaičiuojama, kad jo padėjėjai išbandė mažiausiai 6000 skirtingų medžiagų ir junginių, tuo tarpu daugiau nei
100 tūkstančių dolerių. Iš pradžių Edisonas trapią popierinę anglį pakeitė patvaresne, pagaminta iš anglies, vėliau pradėjo eksperimentuoti su įvairiais metalais ir galiausiai apsigyveno ant suanglėjusio bambuko pluošto gijos. Tais pačiais metais, dalyvaujant trims tūkstančiams žmonių, Edisonas viešai demonstravo savo elektros lemputes, jomis apšviesdamas savo namus, laboratoriją ir kelias gretimas gatves. Tai buvo pirmoji ilgaamžė lemputė, tinkama masinei gamybai. Tačiau kadangi siūlų iš bambuko gamyba pasirodė gana brangi, Edisonas sukūrė naują būdą, kaip juos aprengti iš specialiai apdorotų medvilnės pluoštų. Pirmiausia medvilnė buvo dedama į karštą cinko-chloro tirpalą, kur ji palaipsniui ištirpo. Gautas skystis buvo sutirštintas siurbliu iki pastos pavidalo ir per ploną vamzdelį išspaudžiamas į indą su alkoholiu. Čia jis pavirto plonu siūlu ir suvyniotas ant būgno. Gautas siūlas keliomis tarpinėmis operacijomis buvo išlaisvintas iš chloro-cinko tirpalo, išdžiovintas, perpjautas, įdėtas į Y formos formas ir sudegintas orkaitėje be oro prieigos. Ant gijų buvo užpurkštas plonas anglies sluoksnis. Norėdami tai padaryti, jie buvo dedami po dangteliu, užpildytu apšvietimo dujomis, ir per juos buvo leidžiama srovė. Veikiant srovei, dujos suskyla ir ant kaitinimo siūlelio nusėdo plonas anglies sluoksnis. Po visų šių sudėtingų operacijų siūlas buvo paruoštas naudoti.
Lemputės gamybos procesas taip pat buvo labai sudėtingas. Siūlas buvo dedamas į stiklinį gaubtelį tarp dviejų į stiklą sulydytų platinos elektrodų (reikėjo naudoti brangią platiną, nes jos šiluminio plėtimosi koeficientas buvo toks pat kaip ir stiklas, o tai buvo labai svarbu sandarumui sukurti). Galiausiai, naudojant gyvsidabrio siurblį, iš lemputės buvo išpumpuotas oras, kad joje liktų ne daugiau kaip viena milijardoji dalis oro, esančio normaliu slėgiu. Pasibaigus išsiurbimui, lemputė buvo lituojama ir sumontuota ant pagrindo su kontaktais įsukimui į kasetę (tiek kasetę, tiek pagrindą, tiek daug kitų iki šių dienų nepakitusių elektros apšvietimo elementų: jungikliai , saugiklius, elektros skaitikliai ir daug daugiau – taip pat išrado Edisonas). Vidutinis Edisono lemputės tarnavimo laikas buvo 800–1000 valandų nuolatinio degimo.
Beveik trisdešimt metų elektros lemputės buvo gaminamos aukščiau aprašytu būdu, tačiau ateitis buvo lemputėse su metaliniu siūlu. Dar 1890 metais A.N. Lodyginas sugalvojo pakeisti anglies siūlą metaline viela, pagaminta iš ugniai atsparaus volframo, kurios kaitrinė temperatūra siekė 3385 laipsnius. Tačiau pramoninė tokių lempučių gamyba pradėta tik XX a.
DEGTUKAI
Degtukai daugelį dešimtmečių buvo vienas svarbiausių žmogaus gyvenimo elementų ir net šiandien atlieka svarbų vaidmenį mūsų kasdienybėje. Paprastai, mušdami degtuką ant dėžutės, net nesusimąstome, ką cheminės reakcijos vyksta šią akimirką ir kiek žmonės įdeda išradingumo ir jėgų, kad turėtų tokią patogią ugnies kūrenimo priemonę. Įprastos degtukai neabejotinai yra vieni nuostabiausių žmogaus proto išradimų.
XXI amžiaus žmonėms sunku net įsivaizduoti, kokia didžiulė problema buvo kūrenti ugnį šiais laikais. senovės Roma. Romėnai daužė akmenį į akmenį, bandydami išmušti kibirkštį ir padegti siera padengtą skeveldrą. Tokių bandymų teko daryti labai daug, kol galiausiai atėjo sėkmė.
Viduramžiais žmonija mažai pažengė į priekį: taip pat išraižyta kibirkštis padegdavo sausas samanas ar sausus skudurus. Ir tik viduje
XVII amžiuje, kai buvo atrastas fosforas, galintis užsidegti esant labai žemai temperatūrai, atsirado pirmosios degtukų rūšys. Istorija išsaugojo išradėjo vardą: 1681 metais anglas Robertas Boyle'as spėjo uždengti skeveldrą sieros ir fosforo tirpalu. Tokie fakelai užsidegdavo nuo pirmos kibirkšties, bet taip pat lengvai užsidegdavo netyčia įkaitus, todėl buvo labai pavojingi. Ir apskritai sunku juos pavadinti rungtynėmis.
XVIII amžiaus pabaigoje atsirado „chemijos degtukai“. Jiems užtepta kompozicija užsidegė, vertėjo ant jos lašinti sieros rūgšties. Akivaizdu, kad kasdieniame gyvenime jie nebuvo labai patogūs. Ir jau XIX amžiaus 20-ajame dešimtmetyje anglų vaistininkas Johnas Walkeris išrado degtukus, panašius į šiuolaikinius, bet daug didesnius. Jų galvos užsidegė nuo trinties į bet kokį šiurkštų paviršių. 
Beveik iš karto Prancūzijoje pasirodė degtukai su galva, kurių pagrindinis komponentas buvo baltas fosforas. Jie lengvai užsiliepsnojo, vos atsitrenkę į bet kokį paviršių, pavyzdžiui, į bato padą, tačiau galėjo užsidegti net ir trindamiesi vienas į kitą dėžėje. Be to, baltas fosforas yra nuodingas.
Na, o sėkmingiausius degtukus pagaliau 1855 metais išrado švedų chemikas Johanas Lundstremas. Ilgą laiką jie buvo vadinami „švediškomis rungtynėmis“. Lundströmas naudojo nenuodingą raudonąjį fosforą, kuris buvo ne tik galvos dalis, bet ir buvo užteptas ant dėžutės esančios švitrinio popieriaus juostelės, į kurią buvo mušamas degtukas. Tokios rungtynės, beveik nepakitusios, išliko iki šių dienų.