Cine a inventat primul bec din lume? Bec Edison. Cine a inventat primul bec? De ce a primit Edison toată gloria? Cine a inventat lampa cu incandescență

Svoboda Igor Nikolaevici

Timp de citire: 3 minute

A A

Disputele despre cine a fost adevăratul inventator al lămpii cu incandescență continuă și astăzi. Practic, apar două nume - Thomas Edison și Alexander Lodygin. De fapt, marea descoperire a avut loc datorită muncii asidue a multor oameni de știință.

Din cele mai vechi timpuri, oamenii au căutat modalități de a ilumina noaptea. De exemplu, analogi ai lămpii cu kerosen au fost utilizați în Egiptul Antic și în Marea Mediterană. Pentru a face acest lucru, a fost introdus un fitil de bumbac în vase speciale de lut și a fost turnat ulei de măsline.

Locuitorii de pe coasta Mării Caspice au folosit un dispozitiv similar, doar că în loc de petrol au turnat ulei în navă. În Evul Mediu, lămpile de lut au fost înlocuite cu lumânări din ceară de albine și untură.

Dar în orice moment, oamenii de știință și inventatorii au căutat o oportunitate de a crea un dispozitiv de iluminat durabil și sigur.

După ce omenirea a învățat despre electricitate, cercetarea a atins un nivel calitativ nou.

Pentru inventarea primelor lămpi electrice adecvate utilizării comerciale, avem trei oameni de știință din diferite țări de mulțumit. Independent unul de celălalt, și-au efectuat experimentele și, în cele din urmă, au obținut un rezultat care a dat lumea peste cap.

IMPORTANT!În anii 70 ai secolului al XIX-lea, au fost primite trei brevete pentru cele mai recente dispozitive - lămpi cu incandescență din carbon în baloane cu vid.

În 1874, remarcabilul om de știință Alexander Nikolaevich Lodygin și-a brevetat lampa cu incandescență în Rusia.

În 1878, Joseph Wilson Swan a solicitat un brevet britanic.

În 1879, inventatorul Thomas Edison a primit un brevet american.

Edison a fost cel care a creat prima companie industrială care a produs lămpi cu incandescență. Marele merit este că a reușit să atingă o durată lungă de funcționare de peste 1.200 de ore datorită utilizării fibrei de bambus carbonizate.

La începutul anilor 80 ai secolului al XIX-lea, Edison și Swan au organizat o companie comună în Marea Britanie. Se numea „Edison și Swan”. La acea vreme a devenit cel mai mare producător de lămpi electrice.

În anii 90, Alexander Lodygin s-a mutat în America, unde și-a propus utilizarea unei spirale de wolfram sau molibden. Aceasta a fost o altă descoperire tehnologică. Lodygin și-a vândut brevetul către General Electric, care a început să producă lămpi electrice cu filament de wolfram.

Și deja în 1920, unul dintre angajații companiei, William David Coolidge, a spus lumii cum ar putea fi produs filament de tungsten la scară industrială. În același an, un alt om de știință de la General Electric, pe nume Irving Langmuir, a propus umplerea unui bec cu un gaz inert.

Aceasta este ceea ce a crescut semnificativ perioada de funcționare a lămpii cu incandescență și, de asemenea, a crescut puterea de lumină.

Omenirea încă mai folosește aceste dispozitive până astăzi.

Istoria becului

Desigur, istoria creării lămpii este inseparabilă de dezvoltarea unei astfel de științe precum ingineria electrică. Datează de la descoperirea curentului electric în secolul al XVIII-lea. Această descoperire a contribuit la faptul că oameni de știință remarcabili din întreaga lume au început să studieze și să dezvolte ingineria electrică, care până atunci devenise o știință independentă.

PE O NOTĂ! O caracteristică distinctivă a „lumânării Yablochkov” a fost că nu necesita vid. Filamentul, realizat din caolin, nu s-a ars și nu și-a pierdut proprietățile în aer liber.

Și, desigur, vorbind despre istoria ingineriei electrice, nu se poate să nu-ți amintești de oamenii de știință care au dat lumea peste cap - Alexander Lodygin și Thomas Edison. Ei au fost cei care, conducând experimente independent unul de celălalt, au creat o lampă electrică în anii 70 ai secolului al XIX-lea.

Alexander Lodygin - inventator din Rusia

În 1872, la Sankt Petersburg, Alexander Nikolaevich Lodygin a început experimentele cu iluminatul electric.

Primele lui lămpi au fost un băț subțire de cărbune, prins între tije de cupru tridimensionale. Toate acestea erau într-o minge de sticlă închisă.

Acesta a fost încă un dispozitiv imperfect, cu toate acestea, au început să fie utilizate activ pentru a ilumina clădirile și străzile din Sankt Petersburg.

În 1875, în parteneriat cu Cohn, a fost produsă o lampă electrică îmbunătățită. În ea, cărbunii erau înlocuiți automat, în plus, erau amplasați în vid. Această dezvoltare îi aparține inginerului electric Vasily Fedorovich Ditrikhson.

În 1876, un alt cercetător, Bulygin, a făcut și el ajustări. În dezvoltarea sa, jarul a mers înainte pe măsură ce ardea.

La sfarsitul anilor '70, lampa cu incandescenta creata de Lodygin si patentata in Rusia, Franta, Marea Britanie, Austria si Belgia a ajuns in sfarsit in SUA. Locotenentul Khotinsky a mers pe coasta Americii pentru a primi navele construite pentru flota rusă. Khotinsky a fost cel care a vizitat laboratorul și i-a arătat cercetătorului american Thomas Edison „lampa Lodygin” și „lumânarea Yablochkov”.

Nu se știe cu siguranță cum a influențat acest lucru gândirea lui Edison, care însuși lucra la crearea luminii artificiale la acea vreme. Oricum ar fi, Edison a adus designul lămpii cu incandescență la un nivel calitativ nou și, de asemenea, a popularizat-o prin organizarea producției de masă. Acest lucru a ajutat la reducerea semnificativă a costurilor, făcând posibil chiar și pentru cei săraci să cumpere o lampă.

Nici Alexander Lodygin nu s-a oprit în zelul său de a îmbunătăți lampa cu incandescență. După ce s-a mutat în SUA, în 1890, Lodygin a primit un alt brevet - pentru o lampă cu filament metalic din metale refractare - octium, iridiu, rodiu, molibden și wolfram. Aceasta a fost o adevărată descoperire în domeniul ingineriei electrice. Invenția a avut un succes răsunător, iar în 1906 brevetul pentru ea a fost achiziționat de General Electric. Apropo, această companie a aparținut lui Thomas Edison.

Creația lui Edison a becului

Este general acceptat în întreaga lume că becul electric a fost inventat de omul de știință Thomas Alva Edison.

De-a lungul anilor, Edison a experimentat în domeniul ingineriei electrice. Timp de aproape doi ani a căutat filamentul perfect.

Concepția greșită persistentă, alimentată parțial de enciclopedii, că becul electric a fost creat de inventatorul american Thomas Edison, și nu de inginerii și inginerii electrici ruși Pavel Yablochkov și Alexander Lodygin, este încă foarte populară în rândul maselor. Ei bine, vom încerca să facem lumină asupra acestei materii foarte întunecate.

Fiecare dintre inventatorii menționați mai sus are un traseu mai mult sau mai puțin lung de invenții. Nimeni nu-l privează pe Alexander Nikolaevich Lodygin de drepturile sale asupra unui aparat de scufundări și a unui cuptor cu inducție. Pavel Nikolaevich Yablochkov nu numai că a proiectat primul generator de curent alternativ, dar a fost și primul care a folosit curent alternativ în scopuri industriale, a creat un transformator de curent alternativ, precum și un electromagnet cu o înfășurare plată și a fost primul care a folosit condensatori statici în un circuit de curent alternativ. Au existat și alte invenții care nu au supraviețuit până în zilele noastre, cu excepția menționării lor.

Se spune că locotenentul în retragere Yablochkov s-a trezit celebru într-o zi de aprilie a anului 1876, când a demonstrat o lumânare din propria sa invenție la Expoziția de la Londra. Pe piedestaluri joase de metal, la o distanță decentă unul de celălalt, stăteau patru lumânări învelite în azbest, din care duceau fire. Era un dinam în camera alăturată. Când i-ai întors mânerul, camera imensă era inundată de lumină electrică foarte strălucitoare, ușor albăstruie. Publicul a fost complet încântat de invenția rusă, iar în curând termenul la modă „lumânare Yablochkov” a apărut în presă în toate limbile europene. Dar Europa și chiar SUA, „lumina rusă” a inundat camerele regelui Cambodgiei și seraglionul șahului persan.

„Lumânarea lui Yablochkov” și „lumina rusă” nu sunt, desigur, un bec cu incandescență. Și nimeni nu pare să conteste prioritatea inventatorului rus în această chestiune. Dar nu ne pasă de bec sau, dimpotrivă, de el, dragă! Adevăratul rege (cum vom vedea mai jos și cel real) al becului electric ar trebui să se numească pe bună dreptate Alexander Lodygin.

Îmbunătățirile și schimbările pe care le-a făcut pot echivala de fapt cu o descoperire, în ciuda faptului că a avut predecesori. Cu o anumită convenție, invenția lui Lodygin poate fi comparată cu descoperirea Americii de către Columb, spre care au navigat vikingii și chiar fenicienii antici, dar pentru restul lumii acest lucru, în general, nu a fost important.

Ziar de mare tiraj New York Herald din 21 decembrie 1879 scria: „Până în 1873, iluminatul electric cu lămpi cu incandescență a arătat, însă, puține progrese, iar inventatorii au considerat că metoda incandescentă merită mult mai puțină atenție decât utilizarea arcului voltaic în acest an, însă în metoda „Iluminatul incandescent a fost îmbunătățit datorită invenției domnului Lodygin, care a construit o lampă în care au fost depășite multe dificultăți care anterior păreau de netrecut”.

Cu toate acestea, nu se știe exact de când ziarele pariziene și americane l-au numit pe compatriotul nostru în mod francez Alexandre de Ladyguine sau Alexandru de Ladyguine. Prefixul aristocratic „de” a adăugat o picătură deosebită, ceea ce nu este surprinzător, deoarece Alexandru Nikolaevici descende dintr-o familie nobilă a Imperiului Rus. În ciuda sărăciei părinților săi, genealogia familiei Lodygin nu a fost inferioară familiei regale conducătoare, deoarece descindea dintr-un strămoș comun cu Romanov - Andrei Kobyla.

Contextul intervenției lui Yankee Edison în „istoria Rusiei” pur este următorul. În 1877, ofițerul de marină A. N. Khotinsky a primit crucișătoare în America, construite la ordinul Imperiului Rus. Când a vizitat laboratorul lui T. Edison, i-a dat acestuia din urmă o lampă cu incandescență Lodygin și o „lumânare Yablochkov”. Edison a selectat cel mai de succes material - bambusul carbonizat plasat în vid - pentru filamentul lămpii, care asigura un timp de funcționare suficient, iar în noiembrie 1879 a primit un brevet pentru invenția sa. Yablochkov a apărut în tipărire acuzându-l că și-a încălcat drepturile de autor. În următorul deceniu, becul a continuat să fie îmbunătățit, dar Edison a continuat să fie catalogat ca inventator.

Dacă Edison, furând ideea pantofilor ruși, i-ar fi transformat în adidași ca Nike, aceasta ar fi o potrivire pentru invenția lui Lodygin. Dar Thomas Alva Edison a îmbunătățit doar branțurile sau a netezit șireturile și le-a dat drept creație. Să nu fim prea duri cu yankeul întreprinzător care a bătut cu ciocanul dolarul american lung. În cele din urmă, cu ce a venit cu adevărat acest om plin de resurse și pentru ceea ce nici nu-i mulțumim, când, de fiecare dată când ridicăm telefonul, spunem în diferite limbi: „Bună ziua!”

Dar ruda regală Lodygin a avut ghinion în viață. Romanovii sunt cea mai bogată dinastie din lume, iar părinții lui abia își fac rostul. Și Alexandru însuși, Svet Nikolaevich, ne-a dezamăgit și el puțin. Capul și mâinile tale par să fie la locul lor, Dumnezeu nu te-a rănit cu talentul tău, dar de ce ești atât de ghinionist?

Proiectul de creare a unei aeronave electrice a fost de interes pentru guvernul francez, deși era destinat părții sale natale. Comitetul de Apărare Națională din Franța îi alocă lui Lodygin 50 de mii de franci, dar pe drum, fie apașii francezi, fie ziganii ruși au furat o valiză inventatorului distrat. Și la naiba cu hârtiile, deși au filigrane pe ele, toate desenele au fost furate. În loc să devină șeful biroului de proiectare, Alexander Nikolaevich s-a mulțumit cu profesia de mecanic. Și a început febril să reconstituie din memorie calculele pierdute. S-a dovedit destul de potrivit proverbului: n-ar fi existat nicio fericire, dar nenorocirea a ajutat. Așa s-a născut ideea becului.

Am menționat deja reacția lui Lodygin la trucurile lui Edison, deoarece Alexander Nikolaevici și-a depus cererea pentru privilegiu, așa cum se numea atunci un brevet în Rus, în 1872. Cu cel puțin cinci ani înaintea arogantului workaholic Edison. Dar, vezi tu, nu este vorba doar despre bucățile de hârtie... Opt felinare cu becul lui Lodygin au iluminat străzile din Sankt Petersburg deja în 1873 - și acesta este deja un argument foarte clar. Dar, ca de obicei, atât lenea rusă, cât și prostia rusă l-au împiedicat să-l pună în locul lui pe presumptuosul yanke. Alexander Lodygin a făcut politică, alăturându-se „Voinței Poporului” care îl vâna pe țarul rus cu bombe. Evitând în mod miraculos arestarea, în 1880 Lodygin a fost ales membru al Societății Tehnice Ruse. Se pare că pentru propunerea de a înlocui vidul din balon cu un gaz inert.

Și totuși a trebuit să-și părăsească Patria. Și în timp ce talentatul inventator și-a prefăcut indignat față de regimul țarist putred, colegul său american nu i-a boicotat pe magnații de pe Wall Street. Mica lui fabrică de lumânări... scuză-mă, o fabrică de lămpi producea 500 de becuri în fiecare zi. Emigrantul politic Lodygin nu a reușit să urmărească soarta cererilor sale către Oficiul de Brevete din SUA și, de îndată ce termenele limită pentru examinarea lor s-au încheiat, Edison, care nu s-a zgârcit cu avocații inteligenți, și-a depus imediat propria petiție și și-a primit instantaneu drepturile de autor. .

În 1809, englezul Delarue a construit prima lampă cu incandescență (cu filament de platină). În 1838, belgianul Jobard inventează lampa cu incandescență din carbon. În 1854, germanul Heinrich Goebel a dezvoltat prima lampă „modernă” - un fir de bambus carbonizat într-un vas evacuat. În următorii 5 ani, a dezvoltat ceea ce mulți numesc prima lampă practică. În 1860, chimistul și fizicianul englez Joseph Wilson Swan a demonstrat primele rezultate și a primit un brevet, dar dificultățile în obținerea vidului au dus la faptul că lampa lui Swan nu a funcționat mult timp și a fost ineficientă.

La 11 iulie 1874, inginerul rus Alexander Nikolaevich Lodygin a primit brevetul cu numărul 1619 pentru o lampă cu filament. A folosit ca filament o tijă de carbon plasată într-un vas evacuat.

În 1875, V.F Didrikhson a îmbunătățit lampa lui Lodygin pompând aer din ea și folosind mai multe fire de păr în lampă (dacă unul dintre ei ardea, următorul se aprindea automat).

Inventatorul englez Joseph Wilson Swan a primit un brevet britanic pentru o lampă din fibră de carbon în 1878. În lămpile sale, fibra se afla într-o atmosferă de oxigen rarefiat, ceea ce a făcut posibilă obținerea unei lumini foarte strălucitoare.

În a doua jumătate a anilor 1870, inventatorul american Thomas Edison a efectuat lucrări de cercetare în care a încercat diferite metale ca fire. În 1879 a brevetat o lampă cu filament de platină. În 1880, a revenit la fibra de carbon și a creat o lampă cu o durată de viață de 40 de ore. În același timp, Edison a inventat comutatorul rotativ de uz casnic. În ciuda unei durate de viață atât de scurte, lămpile sale înlocuiesc iluminatul cu gaz folosit până atunci.

În anii 1890, A. N. Lodygin inventează mai multe tipuri de lămpi cu filamente din metale refractare. Lodygin a propus utilizarea filamentelor de wolfram în lămpi (aceasta este ceea ce este folosit în toate lămpile moderne) și molibden și răsucirea filamentului în formă de spirală. El a făcut primele încercări de a pompa aer din lămpi, ceea ce a păstrat filamentul de oxidare și a mărit durata de viață a acestora de multe ori. Prima lampă comercială americană cu filament de wolfram a fost produsă ulterior conform brevetului Lodygin. De asemenea, a fabricat lămpi umplute cu gaz (cu filament de carbon și umplere cu azot).

De la sfârșitul anilor 1890 au apărut lămpile cu filamente din oxid de magneziu, toriu, zirconiu și ytriu (lampa Nernst) sau filamente de osmiu metalic (lampa Auer) și tantal (lampa Bolton și Feuerlein). În 1904, ungurii Dr. Sandor Just și Franjo Hanaman au primit brevetul nr. 34541 pentru utilizarea filamentului de wolfram în lămpi. Primele astfel de lămpi au fost produse în Ungaria, intrând pe piață prin compania maghiară Tungsram în 1905. În 1906, Lodygin a vândut un brevet pentru un filament de wolfram către General Electric.

În același 1906, în SUA, a construit și a pus în funcțiune o fabrică pentru producția electrochimică de wolfram, crom și titan. Datorită costului ridicat al tungstenului, brevetul a avut o utilizare limitată. În 1910, William David Coolidge a inventat o metodă îmbunătățită de producere a filamentului de tungsten. Ulterior, filamentul de wolfram înlocuiește toate celelalte tipuri de filamente.

Problema rămasă cu evaporarea rapidă a filamentului în vid a fost rezolvată de savantul american, renumit specialist în domeniul tehnologiei vacuumului, Irving Langmuir, care, lucrând din 1909 la General Electric, a introdus în producție umplerea becurilor lămpilor. cu gaze inerte, sau mai degrabă grele, nobile (în special, argon), care le-au crescut semnificativ timpul de funcționare și a crescut puterea de lumină.

Eficiență și durabilitate

Aproape toată energia furnizată lămpii este transformată în radiație. Pierderile datorate conductivității termice și convecției sunt mici. Cu toate acestea, doar o gamă mică de lungimi de undă ale acestei radiații este accesibilă ochiului uman. Cea mai mare parte a radiației se află în domeniul infraroșu invizibil și este percepută ca căldură.

Eficiența lămpilor cu incandescență atinge valoarea maximă de 15% la o temperatură de aproximativ 3400 K. La temperaturi practic realizabile de 2700 K (lampa convențională de 60 W), eficiența este de 5%.

Pe măsură ce temperatura crește, eficiența unei lămpi cu incandescență crește, dar în același timp durabilitatea acesteia scade semnificativ. La o temperatură a filamentului de 2700 K, durata de viață a lămpii este de aproximativ 1000 de ore, la 3400 K doar câteva ore, cu creșterea tensiunii cu 20%, luminozitatea se dublează. În același timp, durata de viață este redusă cu 95%.

Reducerea tensiunii de alimentare, deși reduce eficiența, crește durabilitatea. Astfel, scăderea tensiunii la jumătate (când este conectată în serie) reduce eficiența de aproximativ 4-5 ori, dar crește durata de viață de aproape o mie de ori. Acest efect este adesea folosit atunci când este necesar să se asigure un iluminat de urgență fiabil, fără cerințe speciale de luminozitate, de exemplu pe scări. Adesea, în acest scop, atunci când este alimentată cu curent alternativ, lampa este conectată în serie cu o diodă, datorită căreia curentul curge în lampă doar pentru jumătate din perioadă.

Deoarece costul energiei electrice consumate de o lampă incandescentă pe durata de viață a acesteia este de zeci de ori mai mare decât costul lămpii în sine, există o tensiune optimă la care costul fluxului luminos este minim. Tensiunea optimă este puțin mai mare decât tensiunea nominală, așa că metodele de creștere a durabilității prin scăderea tensiunii de alimentare sunt absolut neprofitabile din punct de vedere economic.

Durata de viață limitată a unei lămpi cu incandescență se datorează într-o măsură mai mică evaporării materialului cu filament în timpul funcționării și într-o măsură mai mare neomogenităților care apar în filament. Evaporarea neuniformă a materialului filamentar duce la apariția unor zone subțiate cu rezistență electrică crescută, ceea ce duce la o încălzire și o evaporare și mai mare a materialului în astfel de locuri. Când una dintre aceste constrângeri devine atât de subțire încât materialul filamentar în acel punct se topește sau se evaporă complet, curentul este întrerupt și lampa se defectează.

Cea mai mare uzură a filamentului apare atunci când tensiunea este aplicată brusc lampii, astfel încât durata de viață a acesteia poate fi mărită semnificativ prin utilizarea diferitelor tipuri de dispozitive de pornire uşoară.

Un filament de wolfram are o rezistivitate la rece care este de numai 2 ori mai mare decât cea a aluminiului. Când o lampă se arde, se întâmplă adesea ca firele de cupru care conectează contactele de bază la suporturile spiralate să se ard. Astfel, o lampă obișnuită de 60 W consumă peste 700 W la aprindere, iar o lampă de 100 W consumă mai mult de un kilowatt. Pe măsură ce bobina se încălzește, rezistența ei crește, iar puterea scade la valoarea sa nominală.

Pentru a netezi puterea de vârf, pot fi utilizate termistori cu o rezistență în scădere puternică pe măsură ce se încălzesc, balast reactiv sub formă de capacitate sau inductanță și variatoare (automate sau manuale). Tensiunea de pe lampă crește pe măsură ce bobina se încălzește și poate fi folosită pentru a ocoli automat balastul. Fără a opri balastul, lampa poate pierde de la 5 la 20% din putere, ceea ce poate fi benefic și pentru creșterea resursei.

Lămpile cu incandescență de joasă tensiune cu aceeași putere au o durată de viață mai lungă și o putere de lumină mai mare datorită secțiunii transversale mai mari a corpului incandescent. Prin urmare, în lămpile cu mai multe lămpi (candelabre), este recomandabil să se folosească comutarea secvenţială a lămpilor la o tensiune mai mică în loc de comutarea paralelă a lămpilor la tensiunea de reţea. De exemplu, în loc de șase lămpi de 220V 60W conectate în paralel, utilizați șase lămpi de 36V 60W conectate în serie, adică înlocuiți șase spirale subțiri cu una groasă.

Tipuri de lămpi

Lămpile cu incandescență sunt împărțite în (aranjate în ordinea creșterii eficienței):

• vid (cel mai simplu);
• argon (azot-argon);
• cripton (aproximativ +10% luminozitate de la argon);
• xenon (de 2 ori mai luminos decât argonul);
• halogen (umplutura I sau Br, de 2,5 ori mai strălucitoare decât argonul, durată de viață lungă, nu-mi place subîncălzirea, deoarece ciclul halogenului nu funcționează);
• halogen cu două baloane (ciclu de halogen mai eficient datorită încălzirii mai bune a balonului interior);
• xenon-halogen (umplutură Xe + I sau Br, cea mai eficientă umplutură, de până la 3 ori mai strălucitoare decât argonul);
• xenon-halogen cu un reflector de radiație IR (deoarece cea mai mare parte a radiației lămpii este în domeniul IR, reflectarea radiației IR în lampă crește semnificativ eficiența, produsă pentru lanternele de vânătoare);
• incandescent cu un strat care convertește radiația IR în domeniul vizibil. Dezvoltarea lămpilor cu fosfor la temperatură înaltă este în curs de dezvoltare, care emite un spectru vizibil atunci când este încălzită.

Există răspunsuri diferite la această întrebare aparent simplă. Americanii vor insista, fără îndoială, că a fost Edison. Britanicii vor spune că acesta este compatriotul lor Swann. Francezii își pot aminti „lumina rusă” a inventatorului Yablochkov, care a început să lumineze străzile și piețele Parisului în 1877. Cineva va numi un alt inventator rus - Lodygin. Probabil vor fi și alte răspunsuri. Deci cine are dreptate? Da, poate asta e tot. Istoria becului reprezintă un întreg lanț de descoperiri și invenții făcute de diferiți oameni în momente diferite.

Înainte de a trece la cronologia inventării becului, aș dori să notez ce înțelegem prin termenul „bec”. În primul rând, este o sursă de lumină, un dispozitiv în care energia electrică este transformată în lumină. Dar metodele de conversie pot fi diferite. În secolul al XIX-lea, mai multe dintre aceste metode erau cunoscute. Prin urmare, chiar și atunci au apărut mai multe tipuri de lămpi electrice: arc, incandescent și cu descărcare în gaz. O lampă electrică este un sistem tehnic, adică un set de elemente individuale necesare pentru a îndeplini funcția utilă principală - iluminarea.

Istoria apariției și dezvoltării lămpii electrice este inseparabilă de istoria ingineriei electrice, care începe odată cu descoperirea curentului electric în secolul al XVIII-lea. Mai târziu, în secolul al XIX-lea, un val de descoperiri legate de electricitate a cuprins lumea. A fost ca o reacție în lanț, cu o descoperire deschizând calea pentru următoarea. Ingineria electrică din secțiunea de fizică a devenit o știință independentă, la dezvoltarea căreia a lucrat o întreagă galaxie de oameni de știință și inventatori: francezul Andre Marie Ampere, germanii Georg Ohm și Heinrich Rudolf Hertz), englezii Michael Faraday și James Maxwell și alții. .

Uimitorul secol al XIX-lea, care a pus bazele revoluției științifice și tehnologice care a schimbat atât de mult lumea, a început odată cu inventarea unei surse chimice de curent (coloana voltaică). Omul de știință italian A. Volta a sărbătorit noul an 1800 cu această invenție extrem de importantă. Și deja în 1801, profesorul Academiei de medicină-chirurgie din Sankt Petersburg Vasily Petrov a reușit să-și convingă superiorii să achiziționeze pentru biroul său de fizică cea mai puternică baterie electrică la acea vreme, constând din 4200 de perechi de elemente galvanice. Efectuând experimente cu această baterie, Petrov a descoperit în 1802 un arc electric - o descărcare strălucitoare care are loc între tijele electrozilor de carbon reunite la o anumită distanță. El a sugerat, de asemenea, folosirea unui arc pentru iluminare.

Cu toate acestea, au apărut multe dificultăți în implementarea practică a acestei idei. Experimentele au arătat că arcul arde puternic și constant doar la o anumită distanță între electrozi. Și în timp ce arcul arde, electrozii de carbon se ard treptat, crescând spațiul arcului. A fost necesar un mecanism de reglare pentru a menține o distanță constantă între electrozi.

Inventatorii au propus diferite soluții. Dar toate aveau dezavantajul că era imposibil să conectați mai multe lămpi într-un singur circuit. A trebuit să folosim o sursă de alimentare separată pentru fiecare lampă. Această problemă a fost rezolvată în 1856 de către inventatorul A.I Shpakovski, creând o instalație de iluminat cu unsprezece lămpi cu arc echipate cu regulatoare originale. Această instalație a iluminat Piața Roșie din Moscova în timpul încoronării lui Alexandru al II-lea.

În 1869, un alt inventator rus V.I Chikolev a aplicat un regulator diferențial la o lampă cu arc și l-a folosit în proiectoare maritime puternice. Regulatoare similare sunt încă folosite astăzi în instalațiile de proiectoare mari. Din păcate, toate comenzile arcului erau nesigure și costisitoare.

Inginerul electric rus Pavel Nikolaevich Yablochkov a jucat un rol decisiv în trecerea de la experimentele în electricitate la iluminatul electric în masă. Yablochkov și-a început munca în Rusia, organizând un atelier de instrumente fizice la Sankt Petersburg în 1875. În același an, i-a venit ideea de a crea o lampă cu arc simplă și fiabilă. Cu toate acestea, prăbușirea financiară a întreprinderii l-a forțat pe Yablochkov să plece la Paris în 1876, unde și-a continuat munca la lampa cu arc la celebrul producător de ceasuri și instrumente de precizie Breguet.

Problema era în continuare aceeași - era nevoie de un regulator. Ideea a venit pe neașteptate, ca întotdeauna. Șansa a ajutat. Gândindu-se intens la această problemă, Yablochkov a mers să ia o gustare la o mică cafenea pariziană. Chelnerul a sosit. Iablochkov, continuând să se gândească la propriile sale lucruri, a privit mecanic când punea jos vasul, punea jos lingura, furculița, cuțitul... Și deodată... Iablochkov se ridică brusc de la masă și se îndrepta spre ieșire. S-a grăbit la atelierul său. Soluția a fost găsită! Simplu și de încredere! Îi veni de îndată ce aruncă o privire spre tacâmurile care se aflau lângă el, paralele unele cu altele.

Da, exact așa ar trebui să fie plasați electrozii de carbon în lampă - nu orizontal, ca în toate modelele anterioare, ci paralel (!). Atunci ambele se vor arde exact la fel, iar distanța dintre ele va fi întotdeauna constantă. Și nu sunt necesare regulatoare complexe.

Chelnerul parizian habar n-avea că devenise coautor al invenției. Dar cine știe, dacă nu ar fi așezat atunci cuțitul și lingura atât de bine în fața lui Yablochkov, poate că ghicitul fulger nu i-ar fi dat seama inventatorului. Adevărat, „aluzie” chelnerului a găsit un teren fertil. La urma urmei, Yablochkov își căuta soluția chiar și la o masă de cafenea, așteptând comanda. Apropo, acesta este un exemplu excelent de utilizare a gândirii asociative în rezolvarea unei probleme tehnice complexe. Pe de altă parte, acest caz este un exemplu de rezolvare a unei probleme tehnice, când un dispozitiv ideal (în acest caz, un regulator) este ceva care de fapt nu există, dar funcțiile sunt îndeplinite.

Desigur, aceasta a fost doar o idee și nu o soluție completă la problemă - crearea unei lămpi ieftine și de încredere. A fost nevoie de mult mai multă muncă pentru a realiza acest lucru. În primul rând, cu un aranjament paralel de electrozi, arcul poate arde nu numai la capetele electrozilor, ci pe toată lungimea lor și, cel mai probabil, se va rostogoli până la bază - până la bornele care transportă curent. Această problemă a fost rezolvată prin umplerea spațiului dintre electrozi cu un izolator, care s-a ars treptat odată cu electrozii.

Mai trebuia selectată compoziția acestui izolator, ceea ce s-a realizat prin utilizarea argilei (caolin). Cum se aprinde o lampă? Apoi, în vârf, între electrozi, a fost plasat un jumper subțire de carbon, care ardea în momentul pornirii, aprinzând arcul. Mai era problema arderii neuniforme a electrozilor, asociată cu polaritatea curentului. Deoarece electrodul „+” s-a ars mai repede inițial a trebuit să fie mai gros. O altă soluție ingenioasă la această problemă a fost utilizarea curentului alternativ.

Designul lămpii cu arc s-a dovedit a fi simplu: două tije de carbon separate de un strat izolator de caolin și montate pe un suport simplu asemănător cu un sfeșnic. Electrozii au ars uniform, iar lampa a dat o lumină puternică și pentru o perioadă destul de lungă. Această „lumânare electrică” a fost ușor de făcut și ieftină.

În 1876, inventatorul rus și-a prezentat invenția la Expoziția de la Londra. Un an mai târziu, întreprinzătorul francez Deneyrouz a realizat înființarea societății pe acțiuni „Societatea pentru studiul iluminatului electric folosind metodele lui Yablochkov”. Lămpile lui Yablochkov au apărut în cele mai vizitate locuri din Paris, pe stradă - Avenue de l'Opéra și pe Place de l'Opéra, precum și în magazinul Luvru au fost înlocuite cu bile mate cu gaze și lichide; lumină albă, moale, procesiunea triumfătoare a „La lumiere russe” (lumina rusă) în jurul lumii În doi ani, lumânarea lui Yablochkov a cucerit întreaga Lume Veche, răspândindu-se în Orient până la palatele șahului persan și ale regelui Cambodgiei. .

Orez. 1. Pavel Nikolaevici Yablochkov și lumânarea lui.

În 1876-77, au fost primite mai multe brevete franceze, atât pentru proiectarea becului în sine, cât și pentru sistemele de alimentare ale acestora. Producția a fost pusă pe bază industrială. O mică fabrică din Paris producea peste 8.000 de lumânări pe zi și câteva zeci de generatoare electrice pe lună. Cu toate acestea, în curând toată această prosperitate a luat sfârșit. Lumânarea Yablochkov a început să fie înlocuită treptat cu o lampă incandescentă mai ieftină și mai durabilă.

Este general acceptat că inventatorul lămpii incandescente este celebrul inventator american Thomas Alva Edison. La 21 decembrie 1879, în ziarul New York Herald a apărut un articol despre noua invenție a lui T.A Edison - „Edison’s light”, o lampă incandescentă cu filament de carbon în Menlo Park (SUA) la o demonstrație de iluminat electric pentru case și străzi și pe 27 ianuarie a aceluiași an, a primit brevetul american nr. 223898 „Electric-Lamp” (vezi Fig. 2.). povestea cu acest brevet si cu lampa incandescenta este mult mai complexa si interesanta.

Orez. 2. Brevetul lui Thomas A. Edison pentru lampă electrică

Primele experimente cu conductori de încălzire cu curent electric au fost efectuate la începutul secolului al XIX-lea de către omul de știință englez Humphry Davy. Una dintre primele încercări de aplicare a incandescenței conductoarelor cu curent, în special în scopul iluminatului, a fost efectuată în 1844 de inginerul de Moleyne, care a strălucit un fir de platină plasat în interiorul unei bile de sticlă. Aceste experimente nu au adus rezultatele dorite, deoarece... firul de platină s-a topit prea repede.

În 1845, la Londra, King a înlocuit platina cu bețișoare de cărbune și a primit un brevet „Utilizarea conductorilor de metal și carbon incandescent pentru iluminat”.

În 1954, cu 25 de ani înainte de Edison, ceasornicarul german Heinrich Goebel a introdus la New York primele lămpi practice cu filament de carbon incandescent, cu o durată de ardere de aproximativ 200 de ore. Ca fir a folosit fir de bambus carbonizat de 0,2 mm grosime, plasat in vid. În loc de balon, din motive de economie, Goebel a folosit mai întâi sticle de apă de colonie, iar mai târziu tuburi de sticlă. A creat un vid într-un balon de sticlă umplând și turnând mercur, adică folosind metoda folosită la fabricarea barometrelor.

Goebel a folosit lămpile create pentru a-și ilumina magazinul de ceasuri. Pentru a-și îmbunătăți situația financiară, a condus prin New York într-un scaun cu rotile și i-a invitat pe toată lumea să privească stelele printr-un telescop. Caruciorul, in acelasi timp, a fost decorat cu becurile lui. Astfel, Goebel a devenit prima persoană care a folosit lumina în scopuri publicitare. Din lipsa banilor și a legăturilor, emigrantul german nu a putut obține un brevet pentru lampa sa cu filament de carbon și invenția sa a fost repede uitată.

Din 1872, Alexander Nikolaevich Lodygin a început experimente cu iluminatul electric la Sankt Petersburg. În primele sale lămpi, un băț subțire de cărbune a fost prins între tije masive de cupru situate într-un glob de sticlă închis ermetic. În ciuda imperfecțiunii lămpii, în același an bancherul Kozlov, în parteneriat cu Lodygin, a fondat o companie pentru exploatarea acestei invenții. Academia de Științe i-a acordat lui Lodygin Premiul Lomonosov de 1000 de ruble.

Lămpile incandescente cu tijă de carbon construite de Lodygin în 1874 au fost folosite pentru a ilumina Amiraalitatea Sankt Petersburg. În 1875, Kon a devenit șeful parteneriatului, lansând sub propriul său nume o lampă Lodygin îmbunătățită, proiectată de V.F. Didrikhson. În această lampă, jarul era plasat în vid, iar jarul ars era înlocuit automat cu altul. Trei astfel de lămpi au fost folosite pentru a ilumina magazinul de lenjerie al lui Florent din Sankt Petersburg timp de două luni în 1875 și, de asemenea, la sugestia lui P. Struve, chesoanele au fost iluminate sub apă în timpul construcției Podului Alexandru peste Neva.

În 1875, Didrichson a început să producă cărbuni de lemn prin carbonizarea cilindrilor de lemn fără aer în creuzete de grafit umplute cu pulbere de cărbune. În 1876, după moartea lui Cohn, parteneriatul s-a dizolvat. Îmbunătățirea ulterioară a lămpii a fost făcută de N.P. Bulygin în 1876. Lampa lui ardea la capătul unui cărbune lung, care se stingea automat pe măsură ce capătul ardea. Designul lămpilor s-a dovedit a fi dificil și low-tech de fabricat și, prin urmare, nu ieftin, deși era în mod constant îmbunătățit.

La sfârșitul anilor 70 ai aceluiași secol, au fost construite nave pentru Rusia la unul dintre șantierele navale nord-americane, iar când a venit momentul să le primească, locotenentul Marinei Ruse A.N. Khotinsky. A luat cu el mai multe lămpi cu incandescență Lodygin. Invenția a fost deja patentată în Franța, Rusia, Belgia, Austria și Marea Britanie. El i-a arătat lămpile rusești unui inventator pe nume Thomas Edison, care lucra la acea vreme și la problema iluminatului electric.

Acum este dificil de stabilit cât de mult a influențat circumstanțele descrise invenția lui Edison. Cu toate acestea, în cele din urmă, datorită muncii sale, s-a făcut un salt cuantic în îmbunătățirea lămpii cu incandescență. Edison nu a făcut nicio modificare revoluționară becului lui Lodygin. Lampa lui era un balon de sticlă cu un filament de carbon, din care era pompat aerul, deși mult mai atent decât a lui Lodygin. Dar meritul lui Edison, în primul rând, este că a inventat și creat un supersistem pentru această lampă și a pus în funcțiune producția acesteia, ceea ce a dus la o reducere semnificativă a costurilor. A inventat o bază cu șurub și o priză pentru o lampă, a inventat siguranțe, întrerupătoare și primul contor de energie. Odată cu becul lui Edison, iluminatul electric a devenit cu adevărat răspândit, ajungând în casele oamenilor obișnuiți.

Abordarea lui Edison de a rezolva problema găsirii de material pentru un filament incandescent merită o atenție specială. Pur și simplu a trecut prin toate substanțele și materialele disponibile (încercare și eroare). Edison a încercat 6.000 de substanțe care conțin carbon, de la fire de cusut obișnuite acoperite cu carbon până la alimente și rășină. Cel mai bun a fost bambusul, din care s-a realizat carcasa evantaiului japonez de palmier. Această lucrare titanică a durat aproximativ doi ani.

De cealaltă parte a Oceanului Atlantic, în Anglia, cam în același timp cu Lodygin și Edison, Sir Joseph Wilson Swan lucra la becul electric. A folosit un fir de bumbac carbonizat ca element de filament și, de asemenea, a pompat aer din balon. Swann a primit un brevet britanic pentru dispozitivul său în 1878, cu aproximativ un an înainte de Edison. Începând cu 1879, a început să instaleze lămpi electrice în casele englezești. După ce a organizat The Swan Electric Light Company în 1881, a început producția comercială de lămpi. Ulterior, Swan a făcut echipă cu Edison pentru a exploata comercial marca unică „Edi-Swan”.

Din cele de mai sus rezultă că lampa electrică incandescentă a avut mai mulți inventatori într-un stadiu foarte incipient. Aproape toate aveau brevete. În ceea ce privește cel mai faimos dintre ele, brevetul american Edison, acesta a fost declarat nul de instanță înainte de expirarea drepturilor de protecție. Instanța a recunoscut că lampa cu incandescență a fost inventată de Heinrich Hebel cu câteva decenii înainte de Edison.

În 1890, Lodygin a brevetat în SUA o lampă cu filament metalic din metale refractare - octium, iridiu, rodiu, molibden și wolfram. Lămpile lui Lodygin cu filamente de molibden au fost expuse la expoziția de la Paris din 1900 și au avut un succes atât de mare încât în ​​1906 compania americană General Electric a cumpărat de la acesta acest brevet. Cel mai interesant lucru este că compania General Electric a fost organizată chiar de Thomas Edison. Acesta a fost sfârșitul disputei de corespondență dintre marii inventatori.

Cu toate acestea, îmbunătățirea lămpii cu incandescență nu s-a încheiat aici. Din 1909 au început să fie folosite lămpi cu incandescență cu filament de wolfram în zig-zag, iar în 1912-13 au apărut lămpi umplute cu azot și gaze inerte (Ar, Kr). Și, în sfârșit, ultima îmbunătățire de la începutul secolului al XX-lea - filamentul de wolfram a început să fie produs, mai întâi, sub formă de spirală, apoi sub formă de bispirală (o spirală înfășurată dintr-o spirală) și o trispirală. . Lampa electrica cu incandescenta a capatat in sfarsit aspectul cu care suntem obisnuiti sa o vedem.

Deci cine a inventat becul? Numele au fost deja numite: Petrov, Shpakovsky, Cikolev, Yablochkov, Edison, Devi, King, Gebel, Lodygin, Svan. S-ar părea suficient. Dar dacă luați „Small Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron”, publicat la începutul secolului al XX-lea, atunci puteți citi acolo: Becurile cu incandescență sunt un capac de sticlă din care a fost pompat aer și de unde un carbon sau se pune filament metalic, încălzit de un curent electric. Filamentul de carbon este produs prin carbonizarea fibrelor de bambus (becuri Edison), mătase și hârtie de bumbac (becuri Swan). De la sfârşitul anilor 1890. au apărut noi becuri cu incandescență: în locul unui filament de carbon este incandescentă o tijă presată din substanțe rezistente la foc: oxizi de magneziu, toriu, zirconiu și ytriu (becul Nernst) sau un filament din metal osmiu (becuri Auer) și tantal (becuri Bolton și Feuerlein).

După cum puteți vedea, au apărut nume noi - Nernst, Auer, Bolton, Feierlein. Dacă se dorește, efectuând o căutare mai aprofundată, această listă poate fi extinsă în continuare.

Probabil că este inutil să cauți un răspuns clar la întrebarea „Cine a inventat becul”. Mulți inventatori și-au contribuit cu inteligența, cunoștințele, munca și talentul la aceasta. Și acest lucru se aplică numai tipurilor de becuri care au fost dezvoltate în etapa inițială a introducerii iluminatului electric: arc și incandescent.

Chiar la începutul dezvoltării lămpilor cu incandescență, s-a observat că acestea au o eficiență scăzută, adică. un procent foarte mic din energia din curentul electric este transformată în energie luminoasă. Prin urmare, căutarea altor metode de transformare a energiei electrice în lumină a continuat și s-au încercat să le utilizeze în noi tipuri de surse de lumină electrică. Astfel de surse de lumină erau lămpi cu descărcare în gaz - dispozitive în care energia electrică este convertită în radiație optică atunci când un curent electric trece prin gaze și alte substanțe (de exemplu, mercur).

Primele experimente cu lămpile cu descărcare în gaz au început aproape simultan cu lămpile incandescente. În 1860, în Anglia au apărut primele lămpi cu descărcare cu mercur. Totuși, până la începutul secolului al XX-lea, toate aceste experimente au fost puține la număr și au rămas doar experimente, fără aplicație practică reală.

În primul deceniu al secolului XX, în perioada introducerii în masă a iluminatului electric cu lămpi cu incandescență, lucrările la lămpi cu descărcare în gaz s-au intensificat, ceea ce a dus la o serie de invenții și descoperiri. În 1901, Peter Cooper Hewitt a inventat lampa cu mercur de joasă presiune. În 1906, a fost inventată o lampă cu mercur de înaltă presiune. 1910 - descoperirea ciclului halogenului. Lampa de neon a fost dezvoltată de fizicianul francez Georges Claude în 1911 și și-a găsit rapid utilizarea în scopuri publicitare.

În anii 20 - 40, lucrările la lămpi cu descărcare în gaz au continuat în multe țări, ceea ce a condus la îmbunătățirea tipurilor deja cunoscute de lămpi și la descoperirea altora noi. Au fost dezvoltate: lampă cu sodiu de joasă presiune, lampă fluorescentă, lampă cu xenon și altele. În anii 40, a început utilizarea pe scară largă a lămpilor fluorescente pentru iluminat.

Ulterior, au fost inventate și alte tipuri de lămpi electrice: sodiu de înaltă presiune; halogen; fluorescent compact; Surse de lumină LED și altele. Acum, în lume, numărul total de tipuri de surse de lumină este de aproximativ 2000.

În ciuda unui număr atât de mare de tipuri de lămpi electrice, gândirea inventiva nu stă pe loc. Sursele de lumină deja cunoscute continuă să fie îmbunătățite. Un exemplu de astfel de îmbunătățire este crearea în 1983 a lămpilor fluorescente compacte, care au devenit de dimensiunea unei lămpi cu incandescență obișnuite. Pentru a le porni, nu este nevoie de echipamente speciale de pornire, acestea sunt conectate la o priză standard pentru lămpi cu incandescență și, cel mai important, cu aceeași cantitate de lumină produsă, aceste lămpi consumă de câteva ori mai puțină energie electrică și durează de câteva ori mai mult. În ultimii ani, astfel de becuri cu economie de energie sunt din ce în ce mai folosite, în ciuda costului lor încă mai mare decât lămpile cu incandescență tradiționale.

Cu toate acestea, gândul inventiv nu se oprește aici. Aproape simultan, două companii americane Technical Consumer Products (TCP) și O·ZONELite au lansat becuri fluorescente cu economie de energie, cu proprietăți noi și neașteptate. Potrivit acestor producători, becurile lor Fresh2 și O·ZONELite (ambele nume sunt mărci înregistrate) pe lângă iluminarea încăperii, elimină și mirosurile neplăcute, purifică aerul și ucid bacteriile, virușii și ciupercile. Nu este un miracol?

Secretul este că becurile sunt acoperite cu dioxid de titan (TiO2), care, atunci când este iradiat cu lumină fluorescentă, provoacă o reacție fotocatalitică. În timpul acestei reacții, particulele încărcate negativ numite electroni sunt eliberate, lăsând „găuri” încărcate pozitiv în locul lor. Datorită apariției unei combinații de plusuri și minusuri pe suprafața becului, moleculele de apă conținute în aer sunt transformate în agenți oxidanți foarte puternici - radicali hidroxid (HO), motiv pentru care aceste becuri au atât de neobișnuite și remarcabile. proprietăți.

Orez. 3. Lămpi fluorescente de economisire a energiei cu descărcare în gaz Fresh2 și O.ZONELite

După cum se poate observa din figura 3, aceste becuri sunt chiar foarte asemănătoare ca aspect, iar caracteristicile lor sunt aproximativ aceleași. Forma spirală a ambelor lămpi este de remarcată. Creatorii lor au făcut acest lucru pentru a crește puterea de lumină, la fel ca predecesorii lor - creatorii lămpilor cu incandescență. Într-adevăr, istoria se mișcă în spirală.

Putem concluziona că lămpile cu descărcare în gaz au câștigat o popularitate tot mai mare în ultimii ani chiar și în iluminatul casnic, înlocuind lămpile incandescente. Acestea consumă mai puțină energie, sunt la fel de ușor de utilizat și pot avea o serie de alte proprietăți minunate și utile. Prețul mai mare, care limitează în continuare răspândirea acestor lămpi, este compensat de 8-10 ori durata de viață și de 3-5 ori eficiența. Și cu mai multă producție în masă, prețul va scădea treptat. Și dacă luăm în considerare problemele din ce în ce mai mari de energie și de mediu care provoacă o creștere a costului energiei electrice și obligă la introducerea unor măsuri stricte de economisire a costurilor, devine clar că perspectivele pentru lămpi fluorescente compacte sunt cele mai strălucitoare. Iar în următorii ani practic nu au nicio alternativă.

Dar nimic nu stă pe loc. Deși ultimii 100 de ani în dezvoltarea tehnologiei de iluminat au trecut sub marșul victorios al lămpilor cu descărcare în gaz, au apărut și alte tipuri de surse de lumină. Direcția cea mai promițătoare acum pare să fie legată de utilizarea surselor de lumină LED, deoarece au o eficiență și mai mare decât lămpile cu descărcare în gaz.

Primele LED-uri industriale au apărut în anii 60 ai secolului XX. Cu toate acestea, puterea lor scăzută nu le permitea să fie folosite pentru iluminat. Ei și-au găsit aplicații ca indicatori în diferite dispozitive electronice, în special, în microcalculatoare, ceasuri și alte instrumente de uz casnic și științific.

Acest lucru ar fi continuat dacă omenirea nu s-ar fi confruntat cu problema conservării energiei. S-a dovedit că astăzi, LED-urile au cel mai mare procent de transformare a energiei electrice în energie luminoasă. Era imposibil să nu încerci să folosești LED-uri ca surse de lumină. Au găsit, inițial, aplicarea în lanterne electrice de mână. În plus, acestea erau lanterne cu putere redusă, care nu străluceau foarte mult, dar erau în miniatură, ceea ce făcea posibilă utilizarea lor chiar și ca brelocuri.

Desigur, becurile cu LED-uri mai au multe probleme. Multe dintre ele sunt rezolvate cu succes, mai ales că marele capital investește acum mulți bani în această direcție. Și succesul este deja evident - lămpile LED cu economie de energie au apărut deja la vânzare.

Literatură

* 1. N.A. Kaptsov, Pavel Nikolaevici Yablochkov 1894-1944. OGIZ. Editura de stat de literatură tehnică și teoretică. Moscova, Leningrad, 1944.

* 2. V. Malov, Cum a ajutat un chelner parizian un inventator rus. / Sputnik UT - rezumat științific popular / Nr. 4, 2001 / http://jtdigest.narod.ru/dig4_01/offic.htm

* 3. Da.I. Khurgin, Da, nu, poate... - Moscova,: Science, 1977, p.208

* 4. Istoria tehnologiei de iluminat. / 2003-2005 CJSC NPK "Dalex" / http://www.daleks.ru

* 5. Becurile fluorescente compacte Fresh2 elimină mirosurile în timp ce emit lumină eficientă din punct de vedere energetic./ http://www.fresh2.com/

* 6. Viitorul strălucit al calității aerului din interior! / http://www.ozonelite.com/index.html

Istoria becului electric a început în 1802 la Sankt Petersburg. Atunci profesorul de fizică Vasily Vladimirovici Petrov a trecut un curent electric prin două tije de cărbune. O flacără s-a arcuit între ei. Au fost descoperite proprietăți necunoscute anterior ale electricității - capacitatea de a oferi oamenilor lumină strălucitoare și căldură. Destul de ciudat, această posibilitate a fost cea care l-a interesat cel mai puțin pe om de știință. El a acordat mai ales atenție temperaturii flăcării, atât de ridicată încât a topit metalele. 80 de ani mai târziu, această proprietate a fost folosită de un alt om de știință rus, Benardos, pentru sudarea metalelor.
Descoperirea lui Petrov a trecut neobservată. Zece ani mai târziu, arcul electric a fost redescoperit de englezul Humphry Davy. Dar au mai rămas 60 de ani până la apariția lămpii electrice.
Pentru a utiliza un arc electric pentru iluminat, a fost necesar să se rezolve trei probleme.

Principala contribuție la crearea becului electric a fost adusă de trei persoane, născute ironic în același an, 1847. Aceștia au fost inginerii ruși Pavel Nikolaevich Yablochkov, Alexander Nikolaevich Lodygin și americanul Thomas Alva Edison.
A. N. Lodygin a absolvit școala militară, dar apoi a demisionat și a intrat la Universitatea din Sankt Petersburg. Acolo a început să lucreze la un proiect de avion. În Rusia, nu a avut ocazia să-și construiască invenția, iar Lodygin, în vârstă de 23 de ani, a plecat în Franța în 1870. Apoi se desfășura războiul franco-prusac, iar tânărul inventator dorea să-și adapteze creația pentru nevoile militare. Guvernul francez a acceptat propunerea sa, iar construcția a început pe un dispozitiv care semăna cu un elicopter modern. Dar Franța a pierdut războiul și munca a fost oprită. Lodygin însuși, în timp ce lucra la invenția sa, s-a confruntat cu problema de a o ilumina noaptea. Această problemă l-a fascinat atât de mult încât, după întoarcerea în Rusia, Lodygin a trecut complet la rezolvarea ei.

Lodygin a început experimentele cu un arc electric, dar le-a abandonat foarte repede, pentru că a văzut că capetele fierbinți ale tijelor de carbon străluceau mai puternic decât arcul în sine. Inventatorul a ajuns la concluzia că arcul nu este necesar și a început experimentele cu diferite materiale, încălzindu-le cu curent. Experimentele cu fire din diferite metale nu au dat nimic - firul a strălucit doar câteva minute, apoi s-a ars. Apoi Lodygin a revenit la cărbune, care a fost folosit pentru a produce un arc electric. Însă nu a luat toiele groase de cărbune, ci unele subțiri. O tijă de carbon a fost plasată între două suporturi de cupru într-o bilă de sticlă, iar prin ea trecea un curent electric. Cărbunele a furnizat o lumină destul de strălucitoare, deși gălbuie. Tija de carbon a durat aproximativ o jumătate de oră.

Pentru a preveni arderea tijei, Lodygin a pus două tije în lampă. La început, doar unul a strălucit și a ars rapid, absorbind tot oxigenul din lampă, după care al doilea a început să strălucească. Deoarece a rămas foarte puțin oxigen, a strălucit aproximativ două ore. Acum era necesar să pompați aerul din bec și să împiedicați scurgerea acestuia în interior. Pentru a face acest lucru, capătul inferior al lămpii a fost scufundat într-o baie de ulei, prin care firele au trecut de la sursa de curent la lampă. Curând, această metodă a trebuit să fie abandonată; Dar inconveniente au apărut din cauza necesității de a pompa aer.

Lodygin a creat Electric Lighting Partnership Lodygin and Company. În primăvara anului 1873, în zona îndepărtată din Sankt Petersburg Peski, a avut loc o demonstrație a lămpilor cu incandescență ale sistemului Lodygin. În două lămpi stradale, lămpile cu kerosen au fost înlocuite cu lămpi electrice. Mulți au adus ziare cu ei pentru a compara distanța la care puteau fi citite la iluminat cu kerosen și electric. Mai târziu, lămpile lui Lodygin au luminat vitrina magazinului de lenjerie lenjerie a lui Florent.
În vara anului 1873, Lodygin and Company Partnership a organizat o seară în care au fost prezentate un felinar pentru iluminarea unei încăperi, un felinar de semnalizare pentru căile ferate, un felinar subacvatic și un felinar stradal. Fiecare felinar putea fi aprins și stins separat de celelalte.
Academia de Științe i-a acordat lui Lodygin Premiul Lomonosov pentru faptul că invenția sa conduce la „aplicații practice utile, importante și noi”.

Recunoașterea importanței muncii sale l-a inspirat pe Lodygin. Și-a îmbunătățit becul, iar atelierul său a produs din ce în ce mai multe varietăți noi. Dar „Parteneriatul” pentru fabricarea și vânzarea becurilor Lodygin a fost înființat înainte de a fi posibilă realizarea unui nou bec care să reziste concurenței cu vechile metode de iluminat. Atelierul a fost închis, „Parteneriatul” a fost desființat, iar becurile lui Lodygin au fost uitate de ceva timp. A. Însuși inventatorul a devenit mecanic la fabrică.
În același timp, Yablochkov își dezvolta propriul design al lămpii. În timp ce lucra la calea ferată Kursk, Pavel Nikolaevich a propus instalarea unui felinar electric pe locomotiva trenului lui Alexandru al II-lea pentru a ilumina șina. Era alcătuit din două bare de cărbune, între care fulgera un arc electric. Pe măsură ce tijele ardeau, acestea au fost apropiate de un regulator mecanic. Curentul era furnizat de o baterie galvanică. Tânărul inventator a fost nevoit să petreacă două nopți la loc pe locomotivă, reglând constant regulatorul.

Yablochkov a părăsit serviciul și a deschis un atelier de instrumente fizice la Moscova. Dar atelierul a suferit pierderi, iar el a trebuit să plece în străinătate, la Paris. Acolo a plecat să lucreze în atelierul lui Breguet și a reluat lucrările la realizarea unei lămpi electrice. Era ocupat cu o singură problemă: cum să construiești o lampă care nu avea nevoie de regulator. Soluția s-a dovedit a fi simplă: în loc să se așeze tijele una față de alta, acestea trebuiau așezate în paralel, separate printr-un strat de substanță refractară care nu conduce curentul electric. Apoi cărbunii vor arde uniform, iar garnitura va juca același rol ca și ceara din lumânare. Pentru stratul dintre electrozi, Yablochkov a ales caolinul, o argilă albă din care este făcut porțelanul.

La o lună de la apariția acestei idei geniale, lampa a fost proiectată, iar Yablochkov a primit un brevet pentru ea. Asta a fost în 1876. Și-a pus lumânarea electrică într-o bilă de sticlă. Pentru a-l aprinde s-a folosit un dispozitiv simplu: tijele erau legate în partea de sus printr-un fir subțire de carbon. Când curentul a fost trecut în lampă, filamentul a devenit fierbinte, s-a ars rapid și un arc a fulgerat între tije.
Invenția a avut un mare succes. Magazinele, teatrele și străzile Parisului au fost iluminate cu „lumânări Yablochkov”. La Londra, au iluminat terasamentul Tamisei și docurile navelor. Yablochkov a devenit unul dintre cei mai populari oameni din Paris. Ziarele au numit invenția sa „lumină rusească”.

„Russian Light” nu a avut succes numai în patria inventatorului, Rusia. Inventatorii francezi i-au oferit lui Yablochkov să cumpere de la el dreptul de a-și face lumânarea pentru toate țările. Înainte de a-și da acordul, Yablochkov și-a oferit brevetul gratuit Ministerului de Război din Rusia. Nu a fost nici un raspuns. Și atunci inventatorul a fost de acord să ia un milion de franci de la francezi. După succesul extraordinar al lumânării lui Yablochkov la Expoziția de la Paris din 1878, la care au participat mulți ruși, Rusia a devenit și ea interesată de ea. Unul dintre Marii Duci, după ce a vizitat expoziția, ia promis lui Yablochkov ajutor în organizarea producției lămpilor sale în Rusia. Pentru posibilitatea de a lucra în patria sa, inventatorul, după ce a returnat un milion de franci, a cumpărat dreptul de a-și produce lumânările și a plecat la Sankt Petersburg.
Acolo s-a format societatea Yablochkov and Company, care a construit o fabrică de aparate electrice și un laborator pentru inventator. Pentru distribuția pe scară largă a iluminatului electric, Yablochkov trebuia să rezolve toate cele trei probleme menționate mai sus.
Toate premisele pentru aceasta existau deja. Inventatorii au propus multe modele de mașini care generau curent electric. Yablochkov și-a creat și propriul generator. În plus, a găsit o modalitate de a alimenta multe lămpi cu curent, așa că fabrica sa a oferit nu numai „lumânări”, ci a preluat și întregul sistem de iluminat electric. Yablochkov a iluminat Podul Liteiny, piața din fața teatrului și câteva fabrici din Sankt Petersburg.

A existat o lungă dezbatere creativă între Yablochkov și Lodygin despre modalitățile de dezvoltare a iluminatului electric. Yablochkov credea că abandonarea arcului a fost greșeala lui Lodygin și că becurile cu incandescență nu vor fi durabile și economice. Lodygin, la rândul său, a îmbunătățit constant becul cu incandescență.
Dezavantajul lumânării lui Yablochkov a fost că lumina pe care o dădea era prea puternică - cel puțin 300 de lumânări. În același timp, radia atât de multă căldură încât era imposibil să respiri în camera mică.
Prin urmare, lumânările Yablochkov au fost folosite pentru a ilumina străzile și spațiile mari: teatre, etajele fabricilor, porturile maritime.
La rândul lor, becurile cu incandescență nu au încălzit încăperea într-o măsură vizibilă. Ele ar putea fi făcute din orice putere. În ciuda diferențelor lor de opinii, Yablochkov și Lodygin s-au tratat reciproc cu respect, au lucrat împreună într-o societate științifică și au organizat revista „Electricity”. Fabrica lui Yablochkov a produs și becurile lui Lodygin, care până atunci a adus îmbunătățiri invenției sale: în loc de tije de carbon, a început să folosească filamente de carbon. Noul bec consuma mai puțin curent și a durat câteva sute de ore.

Timp de aproximativ doi ani, fabrica lui Yablochkov a fost inundată de comenzi, iar iluminatul electric a apărut în multe orașe rusești. Apoi numărul de comenzi a scăzut și fabrica a început să scadă. Inventatorul a dat faliment și a fost nevoit să plece din nou la Paris. Acolo a plecat să lucreze în chiar societatea pe care a fondat-o și căreia i-a returnat un milion de franci.
La expoziția de la Paris din 1881, lumânarea lui Yablochkov a fost recunoscută drept cea mai bună metodă de iluminare electrică. Dar au început să fie folosite din ce în ce mai puțin, iar în curând inventatorul însuși și-a pierdut interesul pentru ele.
După ce uzina Yablochkov s-a închis, Lodygin nu a putut stabili producția pe scară largă a lămpilor sale în Rusia. A mers mai întâi la Paris, apoi în America. A aflat că acolo becul pe care l-a inventat a fost numit după Edison. Dar inginerul rus nu și-a dovedit prioritatea, ci a continuat să lucreze la îmbunătățirea invenției sale.

Vorbind despre contribuția lui Edison la dezvoltarea becului electric, trebuie menționat că înainte de a-și crea propriul bec, becul lui Lodygin era în mâinile lui. Deoarece lumina electrică a trebuit să concureze cu jetul de gaz, Edison a studiat industria gazelor până la complexitatea ei. El a dezvoltat un plan pentru o centrală electrică și o diagramă a liniilor de alimentare cu energie electrică pentru case și fabrici. Apoi, după ce a calculat costul materialelor și al energiei electrice, a determinat prețul lămpii la 40 de cenți. După aceasta, Edison a început să lucreze la o lampă cu un filament de carbon plasat într-o bilă de sticlă din care era pompat aerul. A găsit o modalitate de a pompa aer dintr-un balon mai bine decât ar putea alți inventatori. Dar principalul lucru a fost să găsim un material pentru firul de carbon care să asigure o durată lungă de viață. Pentru a face acest lucru, a încercat aproximativ șase mii de plante din diferite țări ale lumii. În cele din urmă s-a hotărât pe un tip de bambus.

După aceea, a intrat în joc publicitatea. Ziarele au relatat că proprietatea Menlo Park din Edison va fi iluminată cu lumini electrice. Șapte sute de becuri au făcut o impresie uimitoare asupra numeroșilor vizitatori. Edison a trebuit să lucreze mult la invenții suplimentare - generatoare, cabluri. A lucrat și la reducerea prețului becului și s-a oprit doar când a costat 22 de cenți. Cu toate acestea, Edison a primit un brevet nu pentru invenția becului, ci doar pentru o îmbunătățire, deoarece prioritatea a rămas la Lodygin.
Lodygin însuși în America a revenit la experimente cu fire din metale refractare. A găsit cel mai potrivit material pentru fir, care este folosit și astăzi - wolfram. Filamentul de wolfram produce lumină albă strălucitoare, necesită mult mai puțin curent decât carbonul și poate dura mii de ore.

Nici lămpile cu arc nu au fost uitate. Sunt folosite acolo unde este nevoie de o sursă de lumină de multe mii de lumânări: în spoturi, faruri și pe platourile de filmare. Mai mult, ele nu sunt făcute conform metodei lui Yablochkov, ci conform schemei pe care a respins-o - cu un regulator care aduce tijele de carbon împreună.
În secolul al XX-lea, becurile cu incandescență aveau un concurent - lămpile cu gaz sau lămpile fluorescente. Sunt umplute cu gaz și oferă lumină fără a se încălzi. Mai întâi au venit lămpile colorate cu gaz. Plăci metalice – electrozi – cărora le-a fost furnizat curent au fost topite în tubul de sticlă la ambele capete. Tubul a fost umplut cu gaz sau vapori de metal. Sub influența curentului, gazul a început să strălucească. Argonul produce albastru, neonul produce roșu, mercurul produce violet, iar vaporii de sodiu produc galben. Aceste lămpi și-au găsit utilizare în publicitate.
Ulterior, au fost create lămpi a căror lumină se apropie de cea a soarelui. Baza lor este razele ultraviolete. Avantajul lor este consumul de curent mai mic comparativ cu lămpile cu incandescență.

Urmați-ne