primitīvi cilvēki, tāpat kā dzīvnieki, baidījās no uguns. Taču evolūcijas process noveda pie tā, ka saprata: pie ugunskura ir labi sasildīties un uz tā ceptā gaļa ir garšīgāka. Ugunskura uguns dod gaismu, ko iegūst, sadedzinot kurināmo (malku).
Pamazām cilvēki izgudroja mobilo uguni – lāpu. Mēs Krievijā sākām lietot lāpu. Viņi arī sildījās no aukstuma ar lāpu. Izrādās, ka pirmā ogļu spuldze ir lāpa.
Progress turpinājās, un lāpas tika aizstātas ar eļļas lampām. Šajos izgudrojumos uguns radās, dedzinot eļļu. Tvertnēs tika ievietots dakts eļļas transportēšanai uz āru, un tas tika aizdedzināts no augšas. Ēģiptieši apgaismojumam izmantoja māla traukus, kas pildīti ar olīveļļu. Šiem nolūkiem Kaspijas jūras iedzīvotāji izmantoja naftu. Krievijā devītajā – desmitajā gadsimtā Kijevas un Novgorodas pilsētās no māla veidoja bļodas, kurās lēja augu vai dzīvnieku izcelsmes eļļu un ievietoja dakti. Tajā pašā laikā tika izgudrota vaska svece.
Tālāk tika pilnveidotas sveces un vaska spuldzes. Lai uzstādītu sveces, tika izgudroti dažādi izstrādājumi: svečturi, lustras.
Astoņpadsmitā gadsimta beigās tika izgudrotas ūdeņraža lampas ar elektrisko aizdedzi. Bet tie uzsprāga un ātri pazuda aizmirstībā.
Deviņpadsmitā gadsimta sākumā, kad viņi iemācījās atdalīt petroleju no eļļas, tika izgudrotas petrolejas lampas. Zinātnieks I. Lukaševičs šim izstrādājumam izgudroja noapaļotu dakti. Paralēli mācījās gatavot parafīna sveces.
1885. gadā Auers fon Velsbahs apgaismojumam sāka izmantot kvēlspuldzes režģi. Tas bija organiskos sāļos piesūcināts auduma maisiņš. Audums dega, un tur bija dakts, kas deva spilgtu liesmu. Šos produktus sauca par auer vāciņiem.
Elektrisko ģeneratoru strāvas ģenerēšanai astoņpadsmitā gadsimta sākumā izgudroja M. Faradejs. Vēlāk tas tika uzlabots.
Pašu spuldzi Krievijā izgudroja vairāki zinātnieki: P.N. Jabločkovs, A.N. Ladigins un T. Edisons. Mūsu valstī elektriskā gaisma sāka plaši izmantot pēc Oktobra revolūcija. Ļeņins paredzēja, ka viņa ienāks katrā mājā.
Šobrīd mēs vairs nevaram iedomāties savu dzīvi bez elektrības. Bet, lai gan strāvas padeves pārtraukumu laikā mēs joprojām lietojam sveces un petrolejas lampas.
Jau ir luminiscences un halogēna spuldzes, LED gaismas. Gaismas evolūcija turpinās un turpinās. Organisko LED lampu izpēte turpinās. Tie satur organiskas ķīmiskas vielas, kuras, ieslēdzot, mirdz dažādās krāsās: zaļā, sarkanā.
Dažas interesantas esejas
- Puškina un Ļermontova pravieša dzejoļu salīdzinošā analīze
Krievu literatūrā bija eksistences, lielākie pildspalvas un līniju meistari. Tie, bez šaubām, ietver A.S. Puškins un M. Ju. Ļermontovs. Šie dzejnieki ne tikai dzīvoja, kaut arī īsu, bet cienīgu dzīvi
- Kompozīcijas apraksts uz Čaikova skulptūras - Futbolisti
Es skatos uz šo skulptūru... un vienkārši nespēju noticēt savām acīm. Tik lieliski! Viņa izskatās pēc burbuļvannas.
Kopš pirmās oglekļa kvēlspuldzes izgudrošanas ir pagājuši aptuveni 180 gadi. Revolūcija tā laika apgaismojuma pasaulē jau sen ir aiz muguras, un tikai daži cilvēki domā par to, kā tas viss sākās. Laika gaitā tehnoloģija ir mainījusies: lampa ar oglekļa kvēldiegu tika aizstāta ar kvēlspuldzi ar platīna kvēldiegu, pēc tam lampa ar pārogļotu bambusa pavedienu evakuētā traukā un ļoti daudzas citas lampas modifikācijas. Neatkarīgi no materiāliem ir mēģināts izveidot efektīvāku kvēlspuldzi, taču tas nedeva ievērojamus rezultātus. Mūsdienu kvēlspuldzēs tiek izmantots volframa kvēldiegs, taču pat šis retais materiāls ļauj panākt, ka tikai 5% enerģijas tiek pārvērsti gaismā. Globālā revolūcija notika tikai enerģijas taupīšanas un LED lampu laikmetā. Pamatojoties uz pavisam citu luminiscences principu, šīs lampas ir ļāvušas cilvēcei reizēm uzlabot apgaismojuma kvalitāti un samazināt tā izmaksas.
Mēģināsim izsekot visai gaismas avotu vēsturei un mūsu laikos pastāvošajiem lampu veidiem.
Mūsdienās visas lampas var iedalīt trīs galvenajās grupās: kvēlspuldzes, gāzizlādes un LED. "Vecās skolas" cilvēki kategoriski noraida pēdējos divus veidus, kas ir veltīgi. Bet iesim kārtībā.
Kvēlspuldzes
Kvēlspuldze ir elektriskais avots gaisma, kuras gaismas korpuss ir vadītājs, kas tiek uzkarsēts ar elektriskās strāvas plūsmu līdz augstai temperatūrai. Visas kvēlspuldzes var iedalīt piecos veidos:
Kvēlspuldžu priekšrocības ietver to zemās izmaksas, mazo izmēru, tūlītēju ieslēgšanos, toksisku komponentu neesamību un darbību zemā apkārtējā temperatūrā. Taču to trūkumi tomēr nav salīdzināmi ar mūsdienu prasībām attiecībā uz gaismas avotiem. Tajos ietilpst: zema efektivitāte (efektivitāte ne vairāk kā 5%), īss kalpošanas laiks, krasa gaismas jaudas un kalpošanas laika atkarība no sprieguma, krāsu temperatūra diapazonā no 2300 līdz 2900 K, augsta ugunsbīstamība.
Kvēlspuldzes pamazām kļūst par pagātni, taču veltīsim cieņu vēsturei, kas bruģēja ceļu no pirmsākumiem uz mūsdienu apgaismojuma avotiem:
1838-1854- pirmās lampas, kuras darbina ar elektrisko strāvu. Izgudrotāji: beļģis Džobars, anglis Delarū, vācietis Heinrihs Gēbels.
1874. gada 11. jūlijs Krievu inženieris Aleksandrs Nikolajevičs Lodygins saņēma kvēlspuldzes patentu. Kā kvēldiegu viņš izmantoja oglekļa stieni, kas ievietots evakuētā traukā.
1876. gadā Krievu izgudrotājs un uzņēmējs Pāvels Nikolajevičs Jabločkovs izstrādāja elektrisko sveci un saņēma tai Francijas patentu. Jabločkova svece izrādījās vienkāršāka, ērtāka un lētāka ekspluatācijā nekā Lodygina ogles lampa. Jabločkova izgudrojumu var attiecināt arī uz gāzizlādes lampām.
1879. gadā Amerikāņu izgudrotājs Tomass Edisons patentē platīna kvēlspuldzi. 1880. gadā viņš atgriezās pie oglekļa šķiedras un radīja lampu ar 40 stundu kalpošanas laiku. Tajā pašā laikā Edisons izgudroja kārtridžu, pamatni un slēdzi. Neskatoties uz tik īsu kalpošanas laiku, viņa lampas aizstāj līdz šim izmantoto gāzes apgaismojumu.
1904. gadā Ungāri Dr. Sandor Just un Franjo Hanaman saņēma patentu par volframa kvēldiega izmantošanu lampās. Ungārijā tika ražotas pirmās šādas lampas, kas ar Ungārijas uzņēmuma Tungsram starpniecību ienāca tirgū 1905. gadā.
1906. gadā Lodigins pārdod volframa kvēldiega patentu uzņēmumam General Electric. Pateicoties augstajām volframa izmaksām, patentam ir tikai ierobežots pielietojums.
1910. gadā Viljams Deivids Kūlidžs izgudro uzlabotu metodi volframa pavedienu ražošanai. Pēc tam volframa kvēldiegs izspiež visus pārējos pavedienu veidus.
Atlikušo problēmu ar kvēldiega strauju iztvaikošanu vakuumā atrisināja amerikāņu zinātnieks Ērvings Langmuirs, kurš, strādājot kopš 1909. gada uzņēmumā General Electric, nāca klajā ar ideju lampu spuldzes piepildīt ar inertu gāzi, kas ievērojami palielinājās. lampas kalpošanas laiks.
Izlādes lampas
Eksperimenti, lai radītu mirdzumu caurulēs, kas piepildītas ar gāzi, sākās 1856. gadā. spīdēt lielākoties atradās spektra neredzamajā diapazonā. Tikai 1926. gadā Edmunds Germers ierosināja palielināt darba spiedienu kolbā un pārklāt kolbas ar fluorescējošu pulveri, kas pārvērš ierosinātās plazmas izstaroto ultravioleto gaismu viendabīgā baltā gaismā. Rezultātā laikmets gāzizlādes spuldzes.
Šobrīd E. Germers ir atzīts par dienasgaismas spuldzes izgudrotāju. Vēlāk General Electric nopirka Germera patentu un līdz 1938. gadam plaši komerciāli izmantoja dienasgaismas spuldzes.
1927-1933- Ungāru fiziķis Deniss Gabors, strādājot Siemens & Halske AG (šobrīd Siemens), izstrādāja dzīvsudraba lampu augstspiediena, ko tagad plaši izmanto ielu apgaismojumā.
Nopietnu ieguldījumu fluorescējošā pulvera, vēlāk sauktā par fosforu, uzlabošanā pagājušā gadsimta 30. gados sniedza padomju fiziķis Sergejs Ivanovičs Vavilovs.
1961. gads- Pirmo augstspiediena nātrija spuldžu izveide. Pagājušā gadsimta 70. gadu beigās General Electric bija pirmais, kas tirgoja nātrija lampas, bet nedaudz vēlāk - metālu halogenīdu lampas.
80. gadu sākums Parādījās pirmās kompaktās dienasgaismas spuldzes (CFL).
1985. gadā OSRAM bija pirmais, kas ieviesa lampu ar integrētu elektronisko vadības ierīci.
Visu gāzizlādes spuldžu klāstu var attēlot ar šādu shēmu:
Vispopulārākās no šīs grupas, iespējams, ir kompaktās dienasgaismas spuldzes. Tie ļauj ietaupīt enerģiju līdz 5 reizēm salīdzinājumā ar kvēlspuldzēm, savukārt to kalpošanas laiks ir aptuveni 8 gadi. Šīs lampas korpuss nelielā mērā uzsilst, kas ļauj tos izmantot visur. Turklāt dienasgaismas spuldzēm var būt dažādas krāsu temperatūras un dažādas iespējas izskats.
Bet diemžēl CFL ir vairāki trūkumi, tostarp:
- Ievērojams kalpošanas laika samazinājums, strādājot tīklos ar sprieguma kritumiem, kā arī ar biežu ieslēgšanu un izslēgšanu.
- Šādas lampas spektrs ir līnija. Tas izraisa ne tikai nepareizu krāsu atveidi, bet arī palielina acu nogurumu.
- Kompaktās dienasgaismas spuldzes satur 3-5 mg dzīvsudraba.
- Aizmugurgaismotu slēdžu izmantošana izraisa periodisku, reizi dažās sekundēs, īslaicīgu lampu aizdegšanos (augstas kvalitātes lampās, kas nav redzamas acij), kas izraisa ātru lampas atteici.
- Parastās kompaktās dienasgaismas spuldzes nav saderīgas ar dimmeriem. Aptumšojamu lampu izmaksas ir aptuveni 2 reizes lielākas.
Šo iemeslu dēļ jautājums par jaunām tehnoloģijām gaismas avotu ražošanā palika atklāts. Plaši iegāja gaismā LED lampa.
LED lampa
LED gaismas avoti ir balstīti uz pusvadītāju (diožu) spīduma efektu, kad caur tiem tiek laista elektriskā strāva. Mazie izmēri, rentabilitāte un izturība ļauj izgatavot jebkuras apgaismes ierīces, kuru pamatā ir LED. Mūsdienās gaismas diodes ieņem ievērojamu gaismas avotu tirgus daļu un tiek izmantotas visur.
Pirmo ziņojumu par gaismas emisiju no cietvielu diodes 1907. gadā sagatavoja britu eksperimentētājs Henrijs Raunds no Marconi Company. Zīmīgi, ka šis uzņēmums vēlāk kļuva par daļu no General Electric un pastāv līdz šai dienai.
1923. gadā Oļegs Vladimirovičs Losevs Ņižņijnovgorodas radiolaboratorijā parādīja, ka diodes spīdēšana notiek p-n krustojuma tuvumā. Divi autortiesību sertifikāti, ko viņš saņēma par “Gaismas stafeti” (pirmais tika pasludināts 1927. gada februārī), Krievijai formāli nodrošināja 60. gados zaudēto prioritāti gaismas diožu jomā. par labu ASV pēc modernu LED izgudrošanas, kas piemērotas praktiskai lietošanai.
1961. gadā Robert Byard un Gery Pittman no Texas Instruments atklāja un patentēja infrasarkano LED tehnoloģiju.
1962. gadā Nick Holonyak no General Electric izstrādāja pasaulē pirmo praktisko LED, kas darbojas gaismas (sarkanā) diapazonā.
1972. gadā Džordžs Krefords (Nika Holonyaka skolnieks) izgudroja pasaulē pirmo dzelteno gaismas diodes un uzlaboja sarkano un sarkano oranžo gaismas diožu spilgtumu 10 reizes.
1976. gadā T. Peirsols radīja pasaulē pirmo augstas efektivitātes, augsta spilgtuma LED telekomunikāciju lietojumiem, izgudrojot pusvadītāju materiālus, kas īpaši pielāgoti pārraidei caur optiskajām šķiedrām.
Gaismas diodes saglabājās ārkārtīgi dārgas līdz 1968. gadam (apmēram 200 USD gabalā). Monsanto bija pirmais uzņēmums, kas masveidā ražoja gaismas diodes, kas darbojas redzamās gaismas diapazonā un izmantojamas indikatoros.
Hewlett-Packard savos agrīnajos galvenajos kabatas kalkulatoros izdevās izmantot gaismas diodes.
LED spuldžu priekšrocības ietver:
Galvenie gaismas diožu trūkumi galvenokārt ir saistīti ar to augstajām izmaksām. Tā, piemēram, īpaši spilgto gaismas diožu izmaksu/lūmena attiecība ir 50–100 reizes lielāka nekā parastajai kvēlspuldzei. Turklāt ir vēl divi punkti:
- LED nepieciešama pastāvīga nominālā darba strāva. Šī iemesla dēļ parādās papildu elektroniskie komponenti, kas palielina apgaismojuma sistēmas izmaksas kopumā.
- Salīdzinoši zema temperatūras robeža: lielas jaudas apgaismojuma gaismas diodēm dzesēšanai ir nepieciešams ārējs dzesētājs, jo tām ir strukturāli nelabvēlīga izmēra un siltuma jaudas attiecība (tās ir pārāk mazas), un tās nevar izkliedēt tik daudz siltuma, cik tās rada (neskatoties uz vēl augstāku efektivitāti nekā cita veida gaismas diodes). lampas).
Līdz šim eksperti ir vienisprātis, ka gaismas diodes ir tuvākā nākotne apgaismojumā. Efektīvāka un praktiskāka tehnoloģija pašlaik nepastāv.
Ņemot vērā pieaugošo cilvēces nepieciešamību pēc mākslīgā apgaismojuma, var pieņemt, ka parādīsies jaunas, efektīvākas tehnoloģijas. Bet tie nāks jau, lai aizstātu gaismas diodes, kas turpmākajos gados kļūs tikpat ikdienišķa kā toreiz kvēlspuldzes.
Gaisma ir cilvēka eksistences pamatkategorija. Nav nejaušība, ka Bībeles stāsts par pasaules radīšanu sākas ar gaismas radīšanu. Pretstatā tumsai gaisma ir dziļi simboliska, ētiska. Tajā pašā laikā gan dabiskā, gan mākslīgā gaisma ir fiziskās pasaules parādība un, protams, pakļaujas stingrai fizikālo un ķīmisko likumu loģikai, tāpēc apgaismes ierīču izstrāde gāja roku rokā ar šīs loģikas izpratni.
Mākslīgās gaismas vēsture ir aptuveni 12 000 gadu sena, un tās atpakaļskaitīšana sākas aptuveni 10 000 gadu pirms mūsu ēras, kad sveķu lāpas un lāpas kļuva diezgan izplatītas cilvēku dzīvē. Bija vajadzīgi vēl 9000 gadu, lai izveidotu eļļas lampas un pirmās sveces, kas apgaismoja senās Grieķijas un Romas velves. Tajā pašā laikā, starp citu, parādījās pirmie apgaismes iekārtu ražotāji - sākās māla lampu ar eļļu masveida ražošana.
Apgaismes ierīču vēsturē ir zināmi gan straujas attīstības periodi, gan tumšie, kā tagad teiktu, stagnācijas laiki. Turklāt apgaismojuma inženierijas praktiskajai attīstībai un eksperimentiem bija nepieciešama izpratne par gaismu kopumā un jo īpaši par redzi. Par pirmo zinātnieku šajā jomā var uzskatīt Empedoklu Agridženti (492-432 p.m.ē.), kurš pirms 2500 gadiem publicēja savu naivo "izelpošanas teoriju". Empedokla stafeti katrs savā laikā paņēma Aristotelis, Eiklīds, Klaudijs Ptolemajs un mūsdienu laiki Rodžers Bēkons, Salvīno Armati un Johanness Keplers. Īzaks Ņūtons, M.V. Lomonosovs, Tomass Jungs un citi slaveni zinātnieki 17.-19.gs.
Šobrīd pasaulē kopējais starojuma avotu veidu skaits ir aptuveni 2000. Pastāvīgi mēģinājumi tos uzlabot vienmēr ir bijuši saistīti, pirmkārt, ar paaugstinātu drošību, citiem vārdiem sakot, ar principu meklēšanu, kas ļautu atteikties no izmantošanas. no atklātas uguns. No otras puses, gaismas nekad nav un nekad nav bijis daudz, tāpēc apgaismes ierīču evolūcija nepārtraukti ir gājusi to gaismas atdeves palielināšanas virzienā.
1780. gadā parādījās pirmās elektriski aizdedzes ūdeņraža lampas. Ceturtdaļgadsimtu vēlāk zinātniekiem izdevās panākt kvēlspuldzes stieples, kas izgatavotas no platīna vai zelta, mirdzumu. Tad mūsu tautietis V.V. Petrovs izveidoja loku, kas kvēlo starp diviem oglekļa stieņiem.
1811. gadā pasaulē parādījās pirmās gāzes lampas, un pēc trīsdesmit gadiem vācu fiziķis Grovs sāka izmantot elektrisko strāvu kvēldiega sildīšanai. Sākās elektrības laikmets, un vārdi "gaisma" un "uguns" sāka nozīmēt tālu no viena un tā paša. 1845. gadā Londonā Kings saņēma patentu "Kvēlspuldžu metāla un oglekļa vadītāju izmantošana apgaismojumam". Tajā pašā vietā Anglijā 1860. gadā parādījās dzīvsudraba izlādes caurules.
1872. gadā piedzima pirmā kvēlspuldze, kas apkopoja tūkstošiem gadu ilgus pētījumus un radīja apvērsumu apgaismojuma tehnoloģijās. Tas notika uz Krievijas zemes, un pirmais, kurš uzminēja izsūknēt gaisu no stikla kolbas, ievietojot tur ogļu stieni, kas tika uzkarsēts straumes ietekmē, bija izcils krievs. zinātnieks Aleksandrs Nikolajevičs Lodigins. 1873. gada 20. maijā Sanktpēterburgā Odesas ielā ar viņa jauna dizaina lampām tika iedegtas astoņas laternas.
Diemžēl Krievijā viņi vienmēr prata radīt, bet reti prata patentēt: Lodigina laurus plūca Tomass Alva Edisons, kurš septiņus gadus vēlāk ieguva atbilstošo patentu. Pirms Edisona pilsētas ielas jau bija apgaismotas ar loka lampām, un mājās tika izmantotas gāzes strūklas. Edisons tikko pievienoja Lodygina spuldzi, elektrisko ģeneratoru, kontaktligzdu un kontaktdakšu vienā ķēdē!
Nākamie 70–80 gadi pagāja kvēlspuldžu uzlabošanas zīmē, jo īpaši oglekļa stieņa nomaiņa ar volframa spoli. Turpinājās arī tādu gaismas avotu kā dzīvsudraba, halogēna, nātrija un ksenona lampu eksperimentālā izstrāde. Visi šie eksperimenti bija saistīti ar kvēlspuldžu nepilnībām. Tā kā tie ir sava laika labākie, tiem tomēr bija vairāki acīmredzami trūkumi un, galvenais, vāja gaismas jauda. Jo īpaši pirmajām kvēlspuldzēm bija tikai 1,5 lūmenu gaismas jauda.
Tagad tas ir palielināts 10 reizes un ir 10-15 lm/W. Pagājušā gadsimta vidū kļuva skaidrs, ka visefektīvākais kvēlspuldžu aizstājējs ir dienasgaismas spuldzes, kuru izstrāde un ražošana ir saistīta ar ievērojamā krievu zinātnieka S.I. Vavilovs. Tieši viņa vadībā tika izstrādāts fosfors, kas ultravioleto starojumu pārvērš redzamā. 1951. gadā Sergejs Vavilovs kopā ar vairākiem citiem zinātniekiem tika apbalvots ar PSRS Valsts prēmiju par dienasgaismas spuldžu izstrādi.
Visas dienasgaismas spuldzes savā darbā izmanto sekundārā starojuma principu. Elektrība izraisa dzīvsudraba tvaiku izlādi stikla spuldzē. Izlādes rezultāts ir ultravioletais starojums. Kolbas sienas ir pārklātas ar fosfora slāni, kas pārvērš UV starojumu redzamā gaismā. Lai palaistu un ierobežotu izlādes strāvu, tiek izmantoti balasti.
Lampām, kas tika pārdotas līdz 80. gadiem, nebija iebūvētas palaišanas ierīces, un tās bija strukturāli gara stikla caurule ar elektrodiem galos.
Pirmā kompaktā dienasgaismas spuldze tika izstrādāta 1980. gadā. Kompakto lampu kolbas joprojām ir tā pati caurule, bet vairākas reizes salocītas vai satītas spirālē, lai samazinātu izmēru. Dekoratīviem nolūkiem cauruli var paslēpt baltā ārējā spuldzē, kas veidota kā parasta kvēlspuldze. Cokolā ir iebūvēts miniatūras vadības bloks. Kompakto dienasgaismas spuldžu ieviešana ar standarta E sērijas bāzi par pieņemamām cenām ļauj pakāpeniski atteikties no dārgajām kvēlspuldzēm.
Ilgu laiku tika uzskatīts, ka luminiscences spuldžu izmantošana negatīvi ietekmē cilvēka redzi. Patiešām, izmantojot droseļvārsta balastus, parādījās stroboskopisks efekts (mirgo) ar frekvenci 50 Hz. Lai to novērstu, tika izmantotas īpašas pārī savienotas ķēdes lampu ieslēgšanai pretfāzē. Elektronisko ierīču parādīšanās ļāva pilnībā atbrīvoties no efekta.
Luminiscences spuldžu nenoliedzamās priekšrocības ietver zemu patēriņu elektriskā enerģija un ilgs kalpošanas laiks. Tradicionāli tiek uzskatīts, ka tās patērē piecas reizes mazāk elektrības nekā kvēlspuldzes, vienlīdz apgaismojot telpu.
Faktiski, ņemot vērā to, ka cilvēka acs dažādu krāsu starojumu uztver atšķirīgi, attiecība ir atkarīga no lampas krāsas temperatūras un tās konstrukcijas. Kvēlspuldzes izstaro tā saukto silti balto gaismu ar krāsu temperatūru aptuveni 2700 Kelvina grādu. Luminiscences spuldžu krāsu temperatūra var atšķirties, parasti no 2700K līdz 5000K. Subjektīvi augsta temperatūra tiek uztverta kā "vēsāka" un spilgtāka gaisma.
Tagad tiek izmantotas dienasgaismas spuldzes un galvenokārt to rūpīgi modernizētais veids - kompaktās dienasgaismas spuldzes. labākais risinājums apgaismojuma uzdevumi.
21. gadsimta apgaismojuma inženierija cer uz gaismas diožu un optisko šķiedru izmantošanu apgaismojuma nolūkos. Gaismas diožu priekšrocības ir to mazais izmērs, ilgs kalpošanas laiks un spēcīgs spēks apgaismojums ar zemu nepieciešamo barošanas spriegumu. Par šo gaismas avotu masveida ieviešanu vēl ir pāragri runāt, taču, bez šaubām, šis ir viens no perspektīvākajiem veidiem apgaismojuma tehnoloģiju attīstībā. Starp citu, šeit pirmajā rindā ir arī krievu zinātnieku vārdi, jo īpaši Nobela prēmijas laureāts Žors Alferovs.
10 000 BC. Pirmo lāpu parādīšanās
2500 BC Māla lampu ar eļļu sērijveida ražošana
500 BC Pirmās sveces Grieķijā un Senajā Romā
1780. gads.Ūdeņraža lampu ar elektrisko aizdedzi izveide
1802. gads. Eksperimenti, ko veica V.V. Petrovs ar mirdzuma izlādes mirdzumu
1811. gads. Pirmo gāzes lampu izskats
1816. gads Pirmo stearīna sveču ieviešana
1830. gads Parafīna sveču parādīšanās
1840. gads Grova eksperimenti ar kvēldiega karsēšanu ar elektrisko strāvu
1844. gads Amerikāņi cenšas izveidot lampu ar oglekļa kvēldiegu
1845. gads Angļu zinātnieka Kinga patenta iegūšana "Kvēlspuldžu metāla un oglekļa vadītāju pielietojums apgaismojumam"
1854. gads Heinrihs Gobels izveido Amerikā pirmo oglekļa kvēlspuldzi un izgaismo savu skatlogu ar to 1860. gadā. Anglijā parādījās pirmās dzīvsudraba izlādes caurules
1873. gads Sanktpēterburgas Odesas ielas apgaismojums ar Lodygina spuldzēm
1874. gads Ierīces P.N. Jabločkovs, pasaulē pirmā elektriskā prožektora uzstādīšana uz tvaika lokomotīves dzelzceļa sliežu ceļa apgaismošanai
1880. gads Tomass Edisons saņem oglekļa kvēlspuldzes patentu
1901. gads Kūpers Hjūits izgudro zemspiediena dzīvsudraba lampu
1905. gads Spuldžu ar volframa kvēldiega izmantošanas sākums
1906. gads Augstspiediena dzīvsudraba loka lampas izgudrojums
1910. gads Halogēna cikla atklāšana
1931. gads Pirani rada zema spiediena nātrija lampu
1946. gadsŠulca izgudrojums par ksenona lampu
1946. gads Attīstība un izskats Krievijā dzīvsudraba lampa augsts spiediens ar fosforu
1958. gads Pirmo halogēnu kvēlspuldžu izveide
1961. gads Pirmo augstspiediena nātrija spuldžu izveide
1983. gads Kompakto dienasgaismas spuldžu dzimšana
Parasta kvēlspuldze – par godu 40 un 60 vatu spuldžu ražošanas un importa aizlieguma stāšanās spēkā ASV. Nekrologā tika minēts Edisona mazmazdēls Deivids, kurš savu vecvectēvu nosauca par "futūristu un "zaļo"" un norādīja, ka viņam ļoti patiktu globāla pāreja uz jauniem, modernākiem un videi draudzīgākiem gaismas avotiem.
Neatkarīgi no tā, vai Tomass Edisons bija "zaļš" vai nē, spuldze, kurai viņš piešķīra ilgu, vairāk nekā gadsimtu ilgu komerciālo kalpošanas laiku, tagad nav vides aizstāvju labvēlīga. Un šķiet, ja mūsu bērni pēdējie ieraudzīs “dzīvu” strādājošu kvēlspuldzi, neviens īpaši nesatrauksies.
Lai ir gaisma (elektriska)
Edisons patenta numurs 223 898- viens no vairāk nekā tūkstoš viņa ASV patentiem. Izgudrotājs to saņēma pēc tam, kad 1879. gadā izveidoja budžeta kvēlspuldzi, kas dega 14,5 stundas - labs rādītājs tam laikam. No šī sasnieguma Edisons izveidoja īstu šovu. The New York Herald rakstīja, ka, neskatoties uz sliktajiem laikapstākļiem, simtiem cilvēku ieradās, lai noskatītos neparasto lampu publisko uzstāšanos.
Tomasa Edisona patents elektriskajai lampai. Attēls: Wikimedia Commons
Šķiet, ka 1880. gadā spuldzes interesēja visi: kad martā inženieris Aleksandrs Sīmens (Siemens AG dibinātāja Vernera fon Sīmensa brālēns) sniedza publisku ziņojumu par apgaismojuma jauninājumiem, klausītāju vidū parasto vietā tika uzstādītas jaunas loka elektriskās lampas. gāzes gaisma.
Stingri sakot, stāsts sākas ar loka lampām elektriskais apgaismojums. Tajās spīd elektriskā loka, kas rodas starp diviem elektrodiem. Šīs ļoti spilgtās lampas bija lētākas nekā gāzes lampas un bija labi piemērotas āra un rūpnieciskais apgaismojums, taču tiem bija arī savi trūkumi: piemēram, oglekļa loka lampu stieņi pamazām izdega un bija regulāri jāmaina. Turklāt mazām telpām tie bija pārāk gaiši un pat ugunsbīstami.
Krievs Vasīlijs Petrovs tiek uzskatīts par elektriskā loka atklājēju un pirmo šādu eksperimentālo lampu XIX sākums gadsimtā Britu Karaliskajai biedrībai pasniedza sers Hamfrijs Deivijs. Godīgi sakot, ir diezgan grūti uzreiz identificēt apgaismes ierīci šādā ierīcē.
Loka lampa. Foto: Metijs Grīns/ US DOE
Bet, iespējams, slavenākā oglekļa loka lampa bija tā sauktā "Jabločkova svece", ko 1875. gadā izgudroja krievu elektroinženieris un inženieris Pāvels Jabločkovs. Šīs loka "sveces" iekaroja Pasaules izstādi Parīzē 1878. gadā un pēc tās Londonas un citu galvaspilsētu ielas.
Jautājums par to, kurš tiek uzskatīts par pirmo kvēlspuldzes izgudrotāju, nav viegls, un ne tikai tāpēc dažādas valstis patīk vilkt segu pār sevi strīdā par prioritāti. Piemēram, skots Džeimss Boumens Lindsijs 1835. gadā sabiedrībai izrādīja tieši šādu spuldzīti un pat lasīja grāmatu tās gaismā, bet tad, šķiet, pārgāja uz citām interesēm un neko īpaši nedarīja, lai izgudrojumu pabeigtu. vai aizsargāt to.viņam taisnība.
Krievu inženieris Aleksandrs Lodygins saņēma Krievijā un vairākos Eiropas valstis kvēlspuldzes patents 1874. gada 11. jūlijā. Tas bija viņš, kā tiek uzskatīts, vismaz Krievijā, kurš pirmais nāca klajā ar ideju izsūknēt gaisu no stikla spuldzes, lai oglekļa kvēldiegs lampā izdegtu lēnāk. Pēc tam Lodygin eksperimentēja arī ar metāla pavedieniem, taču šie sasniegumi vēl nebija guvuši komerciālus panākumus.
Kanādas patentu par kvēlspuldzi tajā pašā 1874. gadā saņēma Henrijs Vudvards un Metjū Evans. Taču pāris draugiem nebija naudas, lai turpinātu izgudrojumu, un viņi patentu pārdeva Edisonam. Britu vidū Džozefs Svons tiek uzskatīts par kvēlspuldzes izgudrotāju: Svons savu darba lampu, ļoti līdzīgu Edisonam, demonstrēja 1879. gada februārī (un arī saņēma patentu 1880. gadā). Pat pašos štatos Edisonam bija konkurenti: 1877. gada vasarā savu patentu izdevās iegūt inženieriem Viljamam Sojeram un Albonam Meinam, kuri pat nodibināja valstī pirmo uzņēmumu spuldžu rūpnieciskai ražošanai.
Tomasa Edisona spuldzes kopija. Foto: NPS
1881. gadā Parīzē notika elektrotehnikas izstāde, kurā visi, kas to izgatavoja, prezentēja savas spuldzes, sākot no Edisona un Svona līdz britam Hiram Maksim (ložmetēja izgudrotājam). Acīmredzot bija grūti izvēlēties starp tām, jo visas spuldzes jau bija diezgan līdzīgas viena otrai.
Tā modernais izskats - volframa kvēldiegs dubultatsperes formā, gluda kolba bez 19.gadsimtam raksturīgām "pimpām" virsū, standarta pamatne - pēc 20.gadiem atrasta spuldzīte. Līdz tam laikam viņi bija izdomājuši ekonomisku veidu, kā izgatavot plānu volframa stiepli, un nolēma, ka labāk ir izsūknēt gaisu no kolbas ar pretējā puse. Un Edisons 1909. gadā izstrādāja standarta vītņotu savienojumu spuldzēm.
Spīd un sasilda
Ja jūs stingri un garlaicīgi tuvojaties parastai kvēlspuldzei, tad tā nav apgaismes ierīce, bet gan sildīšanas ierīce: lampa gaismas veidā izdala tikai 5% no patērētās enerģijas, pārējais nonāk siltumā. Un telpas “apsildīšana” ar spuldzītēm, ja tas nav akvārijs ar bruņurupuci, ir diezgan dārga.
Enerģijas taupīšana uz spuldzēm nāk par labu ne tikai maciņam, bet arī Zemes klimatam, kas. Tāpēc lielākie spuldžu ražotāji kopā ar ekoaktīvistiem un pat valstu valdībām ir apvienojušies Global Lighting Challenge - globālā kampaņā, lai 10 miljardus spuldžu aizstātu ar LED. Pagaidām ir nomainīti “tikai” 187,5 miljoni, un, ja vēlaties, varat “piereģistrēt” savas lustras vai lampas ieejā caur vietni.
Turklāt kvēlspuldžu kalpošanas laiks ir īslaicīgs: tagad to standarta kalpošanas laiks ir aptuveni 1000 stundas, salīdzinot ar vairākiem desmitiem tūkstošu stundu konkurentiem - dienasgaismas un LED spuldzēm. Par šo tēmu ir vesels stāsts par Fēbusa karteli, kas 20. gadsimta 20. un 30. gados apvienoja lielākos spuldžu ražotājus visā pasaulē: tiek uzskatīts, ka tieši tur viņi pirmo reizi nāca klajā ar ideju apzināti izgatavot savas spuldzes. produkti ir īslaicīgi, lai nodrošinātu pastāvīgu pieprasījumu pēc tiem.
Globālā kampaņa pret kvēlspuldzēm sākās jau šajā gadsimtā un 17 gadu laikā aptvēra visu Ziemeļameriku un gandrīz visu Dienvidameriku, Eiropu, Ķīnu, Indiju, Austrāliju un Dienvidāfriku. Mūsu valsts savā apņēmībā vēl nedaudz atpaliek no pārējām, taču iet tajā pašā virzienā. Krievijas ministrija enerģētikas nozare 2016. gada vasarā ierosināja valstī aizliegt 60 un 75 vatu spuldžu apriti (atgādinām, 100 vatu spuldžu aizliegums Krievijā ir spēkā kopš 2011. gada). Pēc Enerģētikas ministrijas datiem, 2014. gadā krievi iegādājās aptuveni 168 miljonus šo spuldžu - pret 110 miljoniem moderno LED lampu. Pie šīs idejas ministrija sola atgriezties šā gada februārī-martā.
Kamēr Krievijas Enerģētikas ministrija apspriež, vai ir pienācis laiks savilkt gredzenu ap neefektīvām lampām, ASV rīkojas apņēmīgāk. Valsts enerģētikas ministrija pērn maijā ierosināja pēc 2020.gada pāriet tikai uz LED apgaismojumu, atsakoties ne tikai no vecām kvēlspuldzēm, bet arī no luminiscējošām “spirālēm”. Pēdējais neiepriecināja parastos amerikāņu patērētājus tik ļoti, ka General Electric pat slēdz ražošanu štatos.
Kompaktās dienasgaismas spuldzes. Foto: Africa Studio / Photohouse / Shutterstock
Aizliegumi, protams, tiek apieti visās valstīs: 100 vatu spuldzes kā uz burvju mājienu pārtop par 99 vatu, jaudīgākās no tām tiek “pārklasificētas” no apgaismes ierīcēm uz sildīšanas ierīcēm, un ASV. , piemēram, sākumā neviens neiedomājās aizliegt tā sauktās aptumšojamas trīspakāpju kvēlspuldzes, kas īpaši iecienītas viesnīcās. Bet kā tiks izgaismota gaišā nākotne, vēl ir skaidrs.
Jaunas vecās spuldzes
2010. gadā Starptautiskā Enerģētikas aģentūra aprēķināja, ka pasaulē joprojām tiek pārdoti 12,5 miljardi kvēlspuldžu gadā. Taču tirgus spēks ir nepielūdzams: strauji kļuvušas lētākas alternatīvas, galvenokārt LED, dzēš savus novecojušos konkurentus. Tiek uzskatīts, ka līdz 2020. gadam LED spuldzes spēs panākt mazumtirdzniecības cenu ne tikai ar dienasgaismas, bet arī ar pēdējām tobrīd “dzīvajām” kvēlspuldzēm, un tad to virzību nekas neapturēs, priecājas eksperti.
Vai arī tā joprojām nav? Pirms gada MIT darbinieki publicēja žurnālā Dabas nanotehnoloģijas raksts par to, kā viņiem izdevās palielināt kvēlspuldzes gaismas efektivitāti – cik labi gaismas avots rada cilvēka acij redzamu gaismu. Lai to paveiktu, daļa no siltuma, kas lampas darbības laikā tika zaudēta ārējai videi, tika novirzīta tās sildīšanai - ar fotonisko kristālu palīdzību. Teorētiski šādā veidā jūs varat palielināt lampas gaismas efektivitāti līdz vēl nebijušiem 40% - no pašreizējiem 2%!
Foto: O. Ilics, P. Bermels, G. Čens, J. D. Joannopuls, I. Celanovičs un M. Soljačičs / MIT
Pagaidām zinātnieku radītais prototips ir “tikai” trīs reizes efektīvāks par parastajām spuldzēm, kas gan jau ir salīdzināmas ar dažiem energoefektīviem konkurentiem. Taču zinātnieki uzsver, ka viņi nav mēģinājuši izgatavot jaunu spuldzi, bet gan eksperimentējuši ar tehnoloģijām, un viņu darbs joprojām ir ļoti tālu no prakses un vēl jo vairāk no veikalu plauktiem.
Visam šim progresam un pat nedaudz pretēji tam Kalifornijas pilsētas Livermoras ugunsdzēsēju nodaļā joprojām deg spuldze, kas pirmo reizi tika ieskrūvēta 1901. gadā, Edisonam vēl esot dzīvam. “Simtgades lampa”, kā to sauc, vairāk nekā miljons stundu degšanas laikā izkustējās vairākas reizes un pārdzīvoja visus, kas to ieskrūvēja, 20 ASV prezidenti un trīs tīmekļa kameras, kas uzstādītas, lai ikviens varētu uzraudzīt tās stāvokli (līdz šim pēdējā darbi). Varbūt šī ir vienīgā strādājošā kvēlspuldze, kas varētu pretendēt uz "Iļjiča spuldzes" titulu: galu galā, kad tā tika izgatavota ar rokām, Ļeņinam bija tikko 30.
Maz ticams, ka šāds rekords tiks atkārtots mājās: šim acīmredzot ir nepieciešama inženiera Ādolfa Šeja dibinātā uzņēmuma Shelby Electric “sarežģītā” spuldze. Vairums šādu spuldžu pētnieku sliecas uzskatīt, ka Kalifornijas "simtgades lampas" ilgmūžības noslēpums ir biezākā oglekļa pavedienā. Turklāt šī spuldze tika reti izslēgta, kas arī ir "labi veselībai": aktīva ieslēgšana un izslēgšana saīsina kvēlspuldžu kalpošanas laiku.
Varbūt īstie kvēlspuldzes nekrologi būs nepieciešami, kad beidzot izdegs šī “degošā” spuldze. Tiesa, spuldzes neoficiālais pārstāvis (un vietnes administrators) Stīvs Banns Atikai pastāstīja, ka spuldze, pēc to sargātāju domām, darbosies vēl pāris gadsimtus. Katram gadījumam ugunsdzēsējiem ir vēl viena Šelbijas vecuma spuldze, bet vai to ieskrūvēs, ja kas, vai nomainīs pret LED, tas ir “nākamo paaudžu jautājums”.