Первісні людиЯк і тварини, боялися вогню. Але процес еволюції привів до того, що вони зрозуміли: грітися біля багаття добре і запечене на ньому м'ясо смачніше. Вогонь багаття дає світло, яке виходить від спалювання палива (дерева).
Поступово люди винайшли пересувне багаття – смолоскип. У нас на Русі стали користуватися лучиною. Смолоскипом ще й обігрівалися від холоду. Виходить, що перша вугільна лампочка - це скіпка.
Прогрес тривав, і скіпи замінили на масляні лампи. У цих винаходах вогонь одержували шляхом горіння олії. У ємності вставляли гніт, для транспортування масла назовні, і підпалювали його зверху. Єгиптяни для освітлення використовували глиняні судини з оливковою олією. Мешканці Каспійського моря для цього використовували нафту. На Русі в дев'ятому-десятому столітті у містах Києві та Новгороді робили чаші з глини, куди наливали олію рослинного чи тваринного походження та поміщали гніт. У цей час винайшли воскову свічку.
Далі, свічки та воскові лампочки вдосконалювали. Для встановлення свічок вигадували різні вироби: канделябри, люстри.
Наприкінці вісімнадцятого століття винайшли водневі лампи з електричним розпалюванням. Але вони вибухали і швидко пішли у небуття.
На початку дев'ятнадцятого століття, коли гас навчилися відокремлювати з нафти, винайшли гасові лампи. Вчений Лукашевич І. придумав до цього виробу заокруглений ґнот. У цей час навчилися робити парафінові свічки.
В 1885 Ауер фон Вельсбах став використовувати для отримання освітлення гартальну сітку. Вона була тканинний мішечок, просочений в органічних солях. Тканина згорала, і залишався гніт, що подає яскраве полум'я. Ці вироби називали ковпачками ауера.
Електричний генератор для отримання струму винайшов на початку 18 століття М. Фарадей. Пізніше його було вдосконалено.
Саму ж лампочку у Росії винаходили кілька учених: П.Н. Яблучків, О.М. Ладигін та Т. Едісон. У нас в країні електричне світлостали масово використовувати після Жовтневої революції. Ленін передбачив, що вона увійде до кожного будинку.
В даний час ми вже не уявляємо свого життя без електрики. Але, хоча при перебоях зі світлом, як і раніше, використовуємо свічки та гасові лампи.
Зараз вже існують люмінесцентні та галогенові лампи, світлодіодні світильники. Еволюція світла продовжується і далі. Наразі ведуться дослідження органічних світлодіодних ламп. До їх складу входять органічні хімічні речовини, які під час включення світяться різним кольором: зеленим, червоним.
Декілька цікавих творів
- Порівняльний аналіз віршів Пророк Пушкіна та Лермонтова
У російській літературі, мали місце існування, найбільші майстри пера та рядки. До таких, безперечно, належать А.С. Пушкін та М. Ю. Лермонтов. Ці поети, не тільки прожили, хоч і коротке, але гідне життя
- Твір на тему: Чайкова - Футболісти
Я дивлюся на цю скульптуру... і просто не вірю очам. Так добре! Вона схожа на вир.
З часів винаходу першої вугільної лампи розжарювання минуло близько 180 років. Революція у світі висвітлення того часу вже давно залишилася позаду і мало хто замислюється, як усе починалося. Згодом технології змінювалися: лампу з вугільною спіраллю змінила лампа розжарювання з платиновою спіраллю, потім лампа з обвугленою бамбуковою ниткою у вакуумованій посудині та безліч інших модифікацій ламп. Яких матеріалів не було випробувано для створення більш ефективної лампи розжарювання, проте це не принесло істотних результатів. У сучасних лампах розжарювання використовується спіраль з вольфраму, але цей рідкісний матеріал дозволяє домогтися, що всього 5% енергії перетворюється на світло. Глобальний переворот припав лише на епоху енергозберігаючих та світлодіодних ламп. Засновані на зовсім іншому принципі світіння, ці лампи дозволили людству в рази поліпшити якість освітлення і скоротити на нього витрати.
Давайте спробуємо відстежити всю історію джерел світла та існуючі в наш час типи ламп.
У наші дні всі лампи можна розділити на три основні групи: розжарювання, газорозрядні та світлодіодні. Люди «старого гарту» навідріз відкидають останні два види, що марно. Але ходімо по порядку.
Лампи розжарювання
Лампа розжарювання є електричне джерелосвітла, що світиться тілом якого служить провідник, що нагрівається протіканням електричного струму до високої температури. Усі лампи розжарювання можна поділити на п'ять видів:
До переваг ламп розжарювання можна віднести низьку вартість, невеликі розміри, миттєвість включення, відсутність токсичних компонентів, робота при низькій температурі навколишнього середовища. Але їхні недоліки, все ж таки, не можна порівняти з сучасними вимогами до джерел світла. До них відносяться: низька ефективність (ККД не більше 5%), короткий термін служби, різка залежність світлової віддачі та терміну служби від напруги, колірна температура в межах від 2300 до 2900 К, висока пожежна небезпека.
Лампи розжарювання поступово залишаються у минулому, але віддамо належне історії, що проклала стежку від витоків до сучасних джерел освітлення:
1838-1854 рр.- Перші лампи, що працюють від електричного струму. Винахідники: бельгієць Жобар, англієць Деларю, німець Генріх Гебель.
11 липня 1874року російський інженер Олександр Миколайович Лодигін отримав патент на ниткову лампу Як нитка розжарювання він використовував вугільний стрижень, поміщений у вакуумовану посудину.
У 1876 роціросійський винахідник та підприємець Павло Миколайович Яблочков розробив електричну свічку та отримав на неї французький патент. Свічка Яблочкова виявилася простішою, зручнішою і дешевшою в експлуатації, ніж вугільна лампа Лодигіна. Винахід Яблучкова можна віднести також до розрядних ламп.
У 1879 роціамериканський винахідник Томас Едісон патентує лампу із платиновою ниткою. В 1880 він повертається до вугільного волокна і створює лампу з часом життя 40 годин. Одночасно Едісон винайшов патрон, цоколь та вимикач. Незважаючи на такий нетривалий час життя його лампи витісняють газове освітлення, що використовувалося до того часу.
У 1904 роціугорці Д-р Шандор Юст та Франьо Ханаман отримали патент на використання в лампах вольфрамової нитки. В Угорщині були зроблені перші такі лампи, що вийшли на ринок через угорську фірму Tungsram в 1905 році.
У 1906 роціЛодигін продає патент на вольфрамову нитку компанії General Electric. Через високу вартість вольфраму патент знаходить лише обмежене застосування.
У 1910 роціВільям Девід Кулідж винаходить покращений метод виробництва вольфрамової нитки. Згодом вольфрамова нитка витісняє всі інші види ниток.
Проблема з швидким випаром нитки у вакуумі була вирішена американським ученим Ірвінгом Ленгмюром, який, працюючи з 1909 року у фірмі General Electric, придумав наповнювати колби ламп інертним газом, що істотно збільшило час життя ламп.
Газорозрядні лампи
Досліди зі створення свічення в заповнених газом трубках почалися 1856 року. Свічення здебільшогобуло у невидимому діапазоні спектра. І лише в 1926 Едмунд Джермер запропонував збільшити операційний тиск в межах колби і покривати колби флуоресцентним порошком, який перетворює ультрафіолетове світло, що випромінюється збудженою плазмою, в однорідне біле світло. В результаті, почалася епоха газорозрядних ламп.
В даний час Е. Джермер визнаний як винахідник лампи денного світла. General Electric пізніше купила патент Джермера, і до 1938 довела лампи денного світла до широкого комерційного використання.
1927-1933 рр.- угорський фізик Деніс Габор, працюючи у компанії Siemens&Halske AG (сьогодні компанія Siemens), розробив ртутну лампу високого тиску, яка сьогодні повсюдно використовується у вуличному освітленні.
Серйозний внесок у вдосконалення флуоресцентного порошку, який пізніше назвав люмінофор, зробив у 30-х роках минулого століття радянський фізик Сергій Іванович Вавілов.
1961 рік- Створення перших натрієвих ламп високого тиску. Наприкінці 70-х років минулого століття компанія General Electric першою випустила на ринок натрієві лампи, а трохи згодом і металогалогенні.
На початку 80-х роківз'явилися перші компактні лампи люмінесцентні (КЛЛ).
1985 рокукомпанія OSRAM першою представила лампу із вбудованим електронним ПРА.
Все різноманіття газорозрядних ламп можна представити такою схемою:
Найпопулярніші із цієї групи, мабуть, компактні люмінесцентні лампи. Вони дозволяють заощаджувати електроенергію до 5 разів у порівнянні з лампами розжарювання, при цьому термін їхньої служби становить близько 8 років. Корпус даної лампи нагрівається незначною мірою, що дозволяє використовувати їх повсюдно. Крім того, люмінесцентні лампи можуть мати різні колірні температури та різні варіанти зовнішнього вигляду.
Але, на жаль, КЛЛ мають кілька недоліків, до яких належать:
- Значне зниження терміну служби під час роботи у мережах з перепадами напруги, і навіть при частих включеннях і виключеннях.
- Спектр такої лампи – лінійний. Це призводить не тільки до неправильної передачі кольору, але і до підвищеної втоми очей.
- Компактні люмінесцентні лампи містять 3-5 мг ртуті.
- Використання вимикачів з підсвічуванням призводить до періодичного, раз на кілька секунд, короткочасного запалювання ламп (у якісних лампах невидимому для очей), що призводить до швидкого виходу з ладу лампи.
- Звичайні компактні люмінесцентні лампи несумісні з димерами. Вартість ламп, що димуються, приблизно в 2 рази вище.
З цих причин питання про нові технології при виготовленні джерел світла залишалося відкритим. У світ широко зробили крок світлодіодні лампи.
Світлодіодні лампи
Світлодіодні джерела світла засновані на ефект світіння напівпровідників (діодів) при пропусканні через них електричного струму. Малі розміри, економічність та довговічність дозволяють виготовляти на основі світлодіодів будь-які світлові прилади. Сьогодні світлодіоди займають значну частку ринку джерел світла і використовуються повсюдно.
Перше повідомлення про випромінювання світла твердотілим діодом було зроблено в 1907 британським експериментатором Генрі Раунд з Marconi Company. Примітно, що ця компанія згодом стала частиною General Electric і існує досі.
У 1923 роціОлег Володимирович Лосєв у Нижегородській радіолабораторії показав, що світіння діода виникає поблизу p-n-переходу. Отримані ним два авторські свідоцтва на «Світлове реле» (перше заявлено у лютому 1927 р.) формально закріпили за Росією пріоритет у сфері світлодіодів, втрачений у 1960-му. на користь США після винаходу сучасних світлодіодів, придатних для практичного застосування.
1961 рокуРоберт Байард та Гарі Піттман з компанії Texas Instruments відкрили та запатентували технологію інфрачервоного світлодіода.
1962 рокуНік Холоньяк у компанії General Electric розробив перший у світі практично застосовний світлодіод, що працює у світловому (червоному) діапазоні.
1972 рокуДжордж Крафорд (студент Ніка Холоньяка), винайшов перший у світі жовтий світлодіод та покращив яскравість червоних та червоно-помаранчевих світлодіодів у 10 разів.
У 1976 роціТ. Пірсол створив перший у світі високоефективний світлодіод високої яскравості для телекомунікаційних застосувань, винайшовши напівпровідникові матеріали спеціально адаптовані до передач через оптичні волокна.
Світлодіоди залишалися надзвичайно дорогими до 1968 року (близько $200 за штуку). Компанія Monsanto була першою, що організувала масове виробництво світлодіодів, що працюють у діапазоні видимого світла та застосовуються в індикаторах.
Компанії Hewlett-Packard вдалося використати світлодіоди у своїх ранніх масових кишенькових калькуляторах.
До переваг світлодіодних ламп можна віднести:
Основні недоліки світлодіодів насамперед пов'язані з їхньою високою вартістю. Так, наприклад, відношення ціна/люмен у надяскравих світлодіодів у 50-100 разів більше, ніж у звичайної лампи розжарювання. Крім цього можна виділити ще два моменти:
- Світлодіод необхідний постійний номінальний робочий струм. Через це з'являються додаткові електронні вузли, що підвищують собівартість системи освітлення загалом.
- Відносно низька гранична температура: потужні освітлювальні світлодіоди вимагають зовнішнього радіатора для охолодження, тому що мають конструкційно несприятливе співвідношення своїх розмірів до теплової потужності (вони занадто маленькі) і не можуть розсіяти стільки тепла, скільки виділяють (незважаючи навіть на більш високий ККД, ніж у ламп інших видів).
На сьогодні фахівці сходяться на думці, що за світлодіодами найближче майбутнє у освітленні. Більш ефективної та практичної технології нині немає.
Враховуючи зростаючу потребу людства у штучному висвітленні можна припустити, що з'являться і нові, ефективніші технології. Але прийдуть вони вже на заміну світлодіодів, які найближчими роками стануть такою ж буденністю, як колись лампи розжарювання.
Світло фундаментальна категорія людського буття. Невипадково біблійна історія створення світу починається із створення світла. У своєму протилежні темряві світло носить глибоко символічний, етичний характер. У той же час і природне, і штучне світло є феноменом фізичного світу і, зрозуміло, підкоряються суворій логіці фізичних і хімічних законів, тому розвиток освітлювальних приладів йшов пліч-о-пліч з розумінням цієї логіки.
Історія штучного світла налічує приблизно 12 000 років, а починає вона свій відлік приблизно з 10 000 року до н.е., коли смоляні смолоскипи і скіпки стали досить поширеним явищем у житті людини. Знадобилося ще близько 9000 років, щоб пройти шлях до створення олійних ламп і перших свічок, що висвітлювали собою античні склепіння Греції та Риму. Тоді ж, до речі, з'явилися й перші виробники світлотехнічного обладнання – розпочалося серійне виробництво глиняних ламп з олією.
Історія освітлювальних приладів знала і періоди бурхливого розвитку, і темні, як би сказали б зараз, застійні часи. Причому практичні розробки та досліди у світлотехніці вимагали осмислення світла в цілому та зору зокрема. Першим ученим у цій галузі можна вважати Емпедокла Агрігентського (492-432 рр. до н.е.), який 2500 років тому оприлюднив свою наївну «теорію закінчення». Естафету Емпедокла прийняли, кожен свого часу, Аристотель, Евклід, Клавдій Птолемей, а в новітні часиРоджер Бекон, Сальвіно Арматі та Йоганн Кеплер. Свій внесок у вирішення цього завдання зробили Ісаак Ньютон, М.В. Ломоносов, Томас Юнг та інші відомі вчені XVII-XIX століть.
Зараз у світі загальна кількість типів джерел випромінювання налічує приблизно 2000. Постійні спроби їх вдосконалення завжди були пов'язані, по-перше, з підвищенням безпеки, іншими словами, з пошуками принципів, які б дозволили відмовитися від використання відкритого вогню. З іншого боку, світла ніколи не буває і ніколи не було багато, тому еволюція освітлювальних приладів постійно йшла у напрямку збільшення їх світловіддачі.
1780 року з'явилися перші водневі лампи з електричним запалюванням. Через чверть століття вченим вдалося домогтися світіння розжареного дроту із платини чи золота. Тоді наш співвітчизник В.В. Петров створив дугу, що світиться між двома вугільними стрижнями.
У 1811 році у світі з'явилися перші газові лампи, а через тридцять років німецький фізик Грове став використовувати електричний струм для підігріву нитки розжарення. Почалася епоха електрики, а слова "світло" і "вогонь" стали означати далеко не одне й те саме. У 1845 році в Лондоні Кінг отримав патент «Застосування розжарених металевих та вугільних провідників для освітлення». Там же в Англії в 1860 з'явилися і ртутні розрядні трубки.
У 1872 році народилася перша лампа розжарювання, що підсумувала тисячолітні пошуки і здійснила революцію в техніці освітлення. Сталося це на російській землі, а першим, хто здогадався викачати зі скляної колби повітря, помістивши туди вугільний стрижень, що розпалювався під дією струму, був геніальний російський. вчений ОлександрМиколайович Лодигін. 20 травня 1873 року на Одеській вулиці в Санкт-Петербурзі засвітилися вісім ліхтарів із його лампами нової конструкції.
На жаль, у Росії завжди вміли створювати, але рідко вміли патентувати: лаври Лодигіна дісталися Томасу Алве Едісону, який ще через сім років придбав відповідний патент. До Едісона вулиці міст вже висвітлювалися дуговими лампами, а в будинках користувалися газовими ріжками. Едісон лише з'єднав проводами в одну схему лампочку Лодигіна, електрогенератор, розетку та вилку!
Наступні 70-80 років пройшли під знаком удосконалення ламп розжарювання, зокрема заміни вугільного стрижня вольфрамовою спіраллю. Продовжувалась і досвідчена розробка таких джерел світла, як ртутні, галогенні, натрієві та ксенонові лампи. Всі ці досліди були пов'язані з недосконалістю ламп розжарювання. Будучи найкращими для свого часу, вони, проте, мали ряд очевидних недоліків і, перш за все, низькою світловою віддачею. Зокрема, у перших ламп розжарювання світлова віддача становила лише 1,5 люмена.
Зараз вона збільшена у 10 разів і становить 10-15 лм/Вт. У середині минулого століття стало зрозуміло, що найбільш ефективною заміною ламп розжарювання виявляються люмінесцентні лампи, розробка та виробництво яких пов'язане з ім'ям чудового російського вченого С.І. Вавілова. Саме під його керівництвом було розроблено люмінофор, що перетворює ультрафіолетове випромінювання на видиме. У 1951 році Сергій Вавілов разом з низкою інших вчених за розробку люмінесцентних ламп був удостоєний Державної премії СРСР.
Усі люмінесцентні лампи у своїй роботі використовують принцип вторинного випромінювання. Електричний струмвикликає розряд у парах ртуті, що у скляній колбі. Результат розряду – ультрафіолетове випромінювання. Стінки колби покриті шаром люмінофора, що перетворює УФ-випромінювання у видиме світло. Для запуску та обмеження струму розряду застосовують пускорегулюючі пристрої.
Лампи, що продавалися до 80-х років, не мали вбудованого пускового пристрою і конструктивно являли собою довгу скляну трубку з електродами на кінцях.
Перша компактна люмінесцентна лампа була розроблена у 1980 році. Колби компактних ламп являють собою ту саму трубку, але для зменшення габаритів складену в кілька разів або згорнуту в спіраль. У декоративних цілях трубка може бути захована у зовнішній колбі білого кольору, що за формою нагадує звичайну лампу розжарювання. У цоколь убудований мініатюрний регулюючий блок. Поява компактних люмінесцентних ламп із стандартним цоколем серії Е за прийнятними цінами дозволяє вивести з експлуатації витратні лампи розжарювання.
Довгий час вважалося, що застосування люмінесцентних ламп негативно впливає на зір людини. Дійсно, при використанні дросельних пускорегулюючих пристроїв виявлявся стробоскопічний ефект (миготіння) із частотою 50 герц. Для його усунення застосовували спеціальні парні схеми включення ламп протифазі. Поява електронних пристроїв дозволило повністю позбавитися ефекту.
До незаперечних переваг люмінесцентних ламп належить низьке споживання електричної енергіїта тривалий термін служби. Традиційно вважається, що вони споживають електроенергії вп'ятеро менше, ніж лампи розжарювання, однаково освітлюючи приміщення.
Насправді, через те, що око людини по-різному сприймає випромінювання різного кольору, співвідношення залежить від колірної температури лампи та її конструкції. Лампи розжарювання випромінюють так зване тепло-біле світло з колірною температурою близько 2700 градусів Кельвіна. Колірна температура люмінесцентних ламп може бути різною, зазвичай від 2700К до 5000К. Суб'єктивно висока температура сприймається як більш «холодне» і яскраве світло.
Зараз застосування люмінесцентних ламп, і насамперед їх ґрунтовно модернізованого типу – компактних люмінесцентних ламп – є найкращим рішеннямзадач освітлення.
Світлотехніка XXI століття пов'язує свої надії з використанням з метою освітлення світлодіодів та оптоволокна. Переваги світлодіодів складаються в їх малих розмірах, великому терміні служби та потужній силісвітла при невеликій напрузі живлення. Поки що рано говорити про масове впровадження цих джерел світла, але, без сумніву, - це один із найперспективніших шляхів розвитку світлотехніки. До речі, і тут імена російських учених, зокрема нобелівського лауреата Жореса Алфьорова, теж стоять у першому ряду.
10000 до н.. Поява перших смолоскипів
2500 до н.Серійне виробництво глиняних ламп з олією
500 до н.Перші свічки у Греції та стародавньому Римі
1780 рік.Створення водневих ламп з електричним запалюванням
1802 рік.Досліди В.В. Петрова зі свіченням тліючого розряду
1811 рік.Поява перших газових ламп
1816 рік.Входження в ужиток перших стеаринових свічок
1830 рік.Поява парафінових свічок
1840 рік.Досліди Грове з підігрівом нитки напруження електричним струмом
1844 рік.Американці намагаються створити лампу з вугільною ниткою
1845 рік.Отримання англійським вченим Кінгом патенту "Застосування розжарених металевих та вугільних провідників для освітлення"
1854 рік.Генріх Гобель створює в Америці першу лампу з вугільною ниткою та висвітлює нею вітрину свого магазину 1860 рік. Поява в Англії перших ртутних розрядних трубок
1873 рік.Освітлення лампочками Лодигіна Одеської вулиці Санкт-Петербурга
1874 рік.Пристрій П.М. Яблучковим першим у світі встановлення на паровозі електричного прожектора для освітлення залізничної колії
1880 рік.Томас Едісон отримує патент на лампу з вугільною ниткою
1901 рік.Купер Х'юїт винаходить ртутну лампу низького тиску
1905 рік.Початок використання ламп з вольфрамовою спіраллю
1906 рік.Винахід ртутної дугової лампи високого тиску
1910 рік.Відкриття галогенного циклу
1931 рік.Пірані створює натрієву лампу низького тиску
1946 рік.Винахід Шульцем ксенонової лампи
1946 рік.Розробка та поява в Росії ртутної лампивисокого тиску з люмінофором
1958 рік.Створення перших галогенних ламп розжарювання
1961 рік.Створення перших натрієвих ламп високого тиску
1983 рік.Народження компактних люмінесцентних ламп
Звичайній лампі розжарювання - на честь набуття чинності заборони на виробництво та імпорт 40- та 60-ватних лампочок у США. У некролозі наводилися слова правнука Едісона, Девіда, який називав прадіду «футуристом і „зеленим“» і зазначав, що йому сподобався глобальний перехід на нові, більш сучасні та екологічні джерела світла.
Був Томас Едісон «зеленим» чи ні, але лампочка, якою він подарував довге комерційне життя більш як на сторіччя, у екологів зараз у немилості. І, здається, якщо наші діти будуть останніми, хто побачить «живу» лампочку розжарювання, що працює, ніхто особливо не засмутиться.
Хай буде світло (електричний)
Едісонівський патент номер 223 898- один із більш ніж тисячі його американських патентів. Винахідник отримав його після того, як у 1879 році створив бюджетну лампочку розжарювання, що горіла аж 14,5 години – непоганий для того часу показник. Із цього досягнення Едісон зробив справжнє шоу. Газета New York Herald писала, що подивитися на публічну виставу дивовижних ламп прийшли сотні людей, незважаючи на погану погоду.
Патент Томаса Едісона на електричну лампу. Зображення: Wikimedia Commons
До 1880 лампочками цікавилися, здається, все: коли в березні публічну доповідь про інновації в освітленні робив інженер Олександр Сіменс (двоюрідний брат засновника Siemens AG Вернера фон Сіменса), в аудиторії замість звичайного газового світла встановили новомодні дугові електричні лампи.
Саме з дугових ламп, строго кажучи, починається історія електричного освітлення. Світить у них електрична дуга, що виникає між двома електродами. Ці дуже яскраві лампи обходилися дешевше за газові і добре підходили для вуличного та промислового освітленняАле вони мали свої недоліки: наприклад, стрижні у вугільних дугових лампах поступово згоряли, і їх треба було регулярно міняти. Крім того, для невеликих приміщень вони були надто яскравими та навіть пожежонебезпечними.
Першовідкривачем електричної дуги вважається росіянин Василь Петров, а першу таку експериментальну лампу початку XIXстоліття представив британському Королівському товариству сер Гемфрі Деві. Щиро кажучи, відразу впізнати в такому пристрої освітлювальний прилад досить складно.
Дугові лампи. Фото: Matty Greene/US DOE
Але найвідомішою вугільною дуговою лампою стала так звана «свічка Яблочкова», винайдена в 1875 році російським електротехніком та інженером Павлом Яблочковим. Ці дугові свічки підкорили Всесвітню виставку в Парижі в 1878 році, а за нею і вулиці Лондона та інших столиць.
Питання, кого вважати першим винахідником лампочки розжарювання, непросте, і не тільки тому, що різні країнилюблять тягнути ковдру він у суперечці пріоритет. Наприклад, шотландець Джеймс Боумен Ліндсі в 1835 році показав публіці, по суті, саме таку лампочку і навіть почитав у її світлі книгу, але потім, схоже, переключився на інші інтереси і нічого особливо не зробив для того, щоб доопрацювати винахід чи захистити на нього права.
Російський інженер Олександр Лодигін отримав у Росії та кількох європейських країнахпатент на лампу розжарювання 11 липня 1874 року. Саме він, як вважається, принаймні в Росії, першим придумав відкачувати зі скляної колби повітря, щоб вугільна нитка у лампі згоряла повільніше. Згодом Лодигін експериментував і з металевими нитками розжарювання, але комерційного успіху ці розробки тоді ще не набули.
Канадський патент на лампу розжарювання в тому ж 1874 отримали Генрі Вудворд і Метью Еванс. Але пара друзів не мала грошей на те, щоб далі займатися своїм винаходом, і вони продали патент Едісону. У британців винахідником лампи розжарювання вважається Джозеф Суон: свою працюючу лампу, дуже схожу на едісонівську, Суон продемонстрував у лютому 1879 (а патент теж отримав у 1880). Навіть у самих Штатах Едісон мав конкурентів: свій патент влітку 1877 року встигли отримати інженери Вільям Сойєр і Елбон Мен, які навіть заснували першу в країні компанію з промислового виробництва лампочок.
Копія лампочки Томаса Едісона. Фото: NPS
У 1881 році в Парижі пройшла Електрична виставка, де свої лампочки представили всі, хто їх робив, від Едісона та Суона до британця Хайрема Максима (того самого, який винайшов кулемет). Очевидно, вибирати між ними було важко, оскільки всі лампочки вже були досить сильно схожі один на одного.
Свій сучасний вигляд - вольфрамова нитка розжарювання у вигляді подвійної пружини, гладка колба без типових для XIX століття «пампачок» зверху, стандартний цоколь - лампочка набула після 1920-х років. На той час придумали економічний спосіб робити тонкий вольфрамовий дріт і вирішили, що повітря з колби краще викачувати з протилежного боку. А стандартне різьбове з'єднання для лампочок Едісон розробив ще 1909 року.
Світить та гріє
Якщо підходити до звичайної лампи розжарювання суворо і занудно, це не освітлювальний прилад, а нагрівальний: всього 5% споживаної енергії лампа видає у вигляді світла, решта йде в тепло. І «обігрівати» лампочками приміщення, якщо це не акваріум з черепашкою, виходить досить дорого.
Економія енергії на лампочках корисна не тільки для гаманця, а й для клімату Землі, який . Саме тому найбільші виробники лампочок разом з екоактивістами та навіть урядами країн об'єдналися у Global Lighting Challenge – глобальну кампанію із заміни 10 мільярдів лампочок на світлодіодні. Поки що замінили «всього» 187,5 мільйона, причому за бажання ви можете через сайт «зареєструвати» і свої люстри чи світильники в під'їзді.
Крім того, лампочки розжарювання недовговічні: зараз стандартний термін їхнього життя становить близько 1000 годин проти кількох десятків тисяч годин у конкурентів – люмінесцентних та світлодіодних ламп. На цю тему є ціла історія про картелю Phoebus, який об'єднав найбільших виробників лампочок у всьому світі в 1920-1930-і роки: вважається, що саме там вперше придумали навмисно зробити свою продукцію короткоживучою, щоб забезпечити на неї постійний попит.
Глобальна кампанія проти лампочок розжарювання розпочалася вже у цьому столітті і за 17 років охопила всю Північну Америку та майже всю Південну, Європу, Китай, Індію, Австралію та ПАР. Наша країна у своїй рішучості поки що дещо відстає від інших, але йде в тому ж напрямку. Російське міністерствоенергетики влітку 2016 року запропонувало заборонити в країні оборот лампочок потужністю 60 та 75 ватів (нагадаємо, заборона на 100-ватні лампочки діє в Росії з 2011 року). За даними Міненерго, у 2014 році росіяни купили десь 168 мільйонів таких лампочок – проти 110 мільйонів сучасних світлодіодних ламп. Повернутися до цієї ідеї міністерство обіцяє у лютому-березні цього року.
Поки російське Міненерго міркує, чи настав час стискати кільце навколо неефективних ламп, у США діють рішучіші. У травні минулого року національне міністерство енергетики запропонувало після 2020 року перейти виключно на світлодіодне освітлення, відмовившись не лише від старих ламп розжарювання, а й від люмінесцентних «спіралек». Останні не сподобалися звичайним американським споживачам настільки, що компанія General Electric навіть закриває їх виробництво в Штатах.
Компактні лампи люмінесцентні. Фото: Africa Studio / Фотобудинок / Shutterstock
Заборони, звичайно, обходять у всіх країнах: лампочки зі 100-ватних, як за помахом чарівної палички, перетворюються на 99-ватні, найпотужніші з них «перекваліфікуються» з освітлювальних приладів на нагрівальні, а в США, наприклад, спочатку ніхто і не думав забороняти так звані триступінчасті лампочки розжарювання з регулюванням яскравості, особливо популярні у готелях. Але чим висвітлюватиметься світле майбутнє, все одно зрозуміло.
Нові старі лампочки
2010 року, за оцінками Міжнародного енергетичного агентства, у світі все ще продавалося 12,5 мільярда ламп розжарювання на рік. Але сила ринку невблаганна: альтернативи, що швидко дешевшають, насамперед світлодіодні, гасять своїх застарілих конкурентів. До 2020 року світлодіодні лампи, як вважається, можуть зрівнятися у роздрібній ціні не лише з флуоресцентними, а й з останніми «живими» на той момент лампами розжарювання, і тоді їхнє наступ уже ніщо не зупинить, радіють експерти.
Чи таки ні? Рік тому співробітники MIT опублікували у журналі Nature Nanotechnologyстаттю про те, як їм вдалося збільшити світлову ефективність лампи розжарювання – те, наскільки добре джерело світла виробляє світло, видиме людському оку. Для цього частину тепла, яке при роботі лампи губилося у зовнішнє середовище, перенаправили на її нагрівання – за допомогою фотонних кристалів. Теоретично так можна збільшити світловий ККД лампи до небачених 40% - з нинішніх 2%!
Фото: O. Ilic, P. Bermel, G. Chen, J. D. Joannopoulos, I. Celanovic & M. Soljačić / MIT
Поки що прототип, створений вченими, «всього» втричі ефективніший за звичайні лампочки, що, проте, вже можна порівняти з деякими енергоефективними конкурентами. Але вчені підкреслюють: вони не намагалися зробити нову лампочку, а експериментували з технологіями, і їхня робота поки що дуже далека від практики і тим більше від магазинних прилавків.
Серед усього цього прогресу і навіть усупереч йому в пожежній частині каліфорнійського міста Лівермор досі горить лампочка, вперше вкручена в 1901 році, ще за життя Едісона. «Столітня лампа», як її називають, за мільйон з лишком годин горіння кілька разів переїжджала та пережила всіх, хто її вкручував, 20 президентів США та три веб-камери, встановлені для того, щоб усі бажаючі могли стежити за її станом (остання поки що працює). Можливо, це єдина працююча лампа розжарювання, яка цілком могла б претендувати на звання «лампи Ілліча»: зрештою, коли її зробили вручну, Леніну ледве виповнилося 30.
Повторити вдома такий рекорд навряд чи вдасться: для цього, мабуть, потрібна «непроста» лампочка компанії Shelby Electric, заснованої інженером Адольфом Шайє. Більшість дослідників таких лампочок схиляються до того, що секрет довголіття каліфорнійської «столітньої лампи» - у товщішій вуглецевій нитці розжарювання. Крім того, цю лампочку вкрай рідко вимикали, що теж корисно для здоров'я: активне включення і вимкнення скорочує термін роботи ламп розжарювання.
Можливо, по-справжньому некрологи лампі розжарювання знадобляться тоді, коли нарешті перегорить ця «незпалима» лампочка. Щоправда, неофіційний представник лампочки (і адміністратор сайту) Стів Банн сказав «Горище», що лампочка, на думку тих, хто її береже, пропрацює ще кілька століть. Про всяк випадок у пожежної частини є ще одна лампочка-ровесниця Shelby, але чи вкрутять її, якщо що, або замінять на світлодіодну - «справа майбутніх поколінь».