Лампа накаливания - это искусственный источник света, в котором свет идет от тела накала, которое нагревается электрическим током до высокой температуры. В качестве тела накала чаще всего используется спираль из тугоплавкого металла (чаще всего - вольфрама), либо угольная нить. Чтобы исключить окисление тела накала при контакте с воздухом, его помещают в вакуумированную колбу, либо колбу, заполненную инертными газами или парами галогенов.
Два века назад, в 1840 году англичанин Деларю производит на свет первую в мире лампу накаливания (тогда она была с платиновой спиралью и не отличалась своей практичностью)… Как говорится, первый блин комом.. но начало было положено..
Спустя почти 15 лет, в 1854 году немец Генрих Гёбель разработал первую «современную» на тот момент лампу: обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде. Далее ему понадобилось еще 5 лет, чтобы разработать то, что многие сегодня называют первой практичной лампой..
В 1860 год английский химик и физик Джозеф Уилсон Суон продемонстрировал первые результаты работы этой лампы и получил патент, однако трудности в получении вакуума привели к тому, что лампа Суона работала недолго и неэффективно.
В июле 1874 года теперь уже российский инженер заявил о себе. Александр Николаевич Лодыгин получил патент на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещённый в вакуумированный сосуд.+
Спустя год лампа Лодыгина была усовершенствована. Сделал это ученый Дидрихсон, он осуществил откачку воздуха из неё и применил в лампе несколько волосков (в случае перегорания одного из них, следующий включался автоматически).
В том же году, может чуть позже, русский электротехник Павел Николаевич Яблочков, работая над «электрической свечой», открыл, что каолин, который он использовал для изоляции углей свечи, электропроводен при высокой температуре. После чего он создал «каолиновую лампу», где «нить накала» была изготовлена из каолина. Особенностью данной лампы было то, что она не требовала вакуума, и «нить накала» не перегорала на открытом воздухе. Однако Яблочков с русской душой считал, что лампы накаливания неперспективны, и не верил в возможность их применения в широком масштабе.
«Каолиновая лампа» Яблочкова была быстро забыта, но позже немецкий физик Вальтер Нернст создал аналогичную лампу, где «нить накала» была изготовлена из магнезии. Но этим лампам не суждено было завоевать наши потолки. Лампа Нернста также не требовала вакуума, но существенной особенностью «каолиновой лампы» и лампы Нернста является то, что «нить накала» надо было разогреть до высокой температуры, чтобы лампа зажглась. В первых лампах «нить накала» подогревалась спичкой, впоследствии стали использовать электрические нагреватели, но и это не позволило лампам долго продержаться в лидерах.+
В 1878 году английский изобретатель Джозеф Уилсон Суон получил британский патент на лампу с угольным волокном. В его лампах волокно находилось в разреженной кислородной атмосфере, что позволяло получать очень яркий свет. Но это еще не та лампа, о которой грезило человечество.
Во второй половине 1870-х годов американский изобретатель Томас Эдисон проводит исследовательскую работу, в которой он пробует в качестве нити накала различные металлы. В 1879 году он патентует лампу с платиновой нитью.
В 1880 году он вновь возвращается к угольному волокну и создаёт лампу с временем жизни 40 часов — это было очень даже не плохо для того времени, хоть и ничтожно мало. Интересно, что подбирая материал для нити, Эдисон провёл, вы только вдумайтесь, около 1500 испытаний различных материалов, а затем ещё около 6000 опытов по карбонизации различных растений. Эдакий фанат своего дела.
Кстати, одновременно Томас Эдисон изобрёл бытовой поворотный выключатель. Та сказать, вдогонку.
Все-таки, несмотря на столь непродолжительное время жизни, лампы Эдисон вытесняют использовавшееся до тех пор газовое освещение. Некоторое время изобретение даже носило обобщённое имя «Эдисона-Суона».
В 1890-х годах Александр Николаевич Лодыгин изобретает несколько типов ламп с нитями накала из тугоплавких металлов. Лодыгин предложил применять в лампах нити из вольфрама (именно такие применяются сегодня в лампочках) и молибдена и закручивать нить накаливания в форме спирали. Он предпринял первые попытки откачивать из ламп воздух, что сохраняло нить от окисления и увеличивало их срок службы во много раз.
Кстати, первая американская коммерческая лампа с вольфрамовой спиралью впоследствии производилась по патенту Лодыгина.
Также Лодыгиным были изготовлены и газонаполненные лампы (с угольной нитью и заполнением азотом).
С конца 1890-х годов появились лампы с нитью накаливания из окиси магния, тория, циркония и иттрия, также применялась нить из металлического осмия и тантала.
Вначале 20 века, в 1904 году австро-венгерские специалисты Шандор Юст и Франьо Ханаман получили патент на использование в лампах вольфрамовой нити. И в Венгрии были произведены первые такие лампы, вышедшие на рынок через одну венгерскую фирму в 1905 году.
В 1906 году Лодыгин продаёт патент на вольфрамовую нить компании General Electric. В том же 1906 году в США он построил и пустил в ход завод по электрохимическому получению вольфрама, хрома и титана. Надо сказать, что из-за высокой стоимости вольфрама патент Ладыгина находит только ограниченное применение.
Как мы знаем, прогресс не стоял на месте и в 20 веке. И уже в через пару лет Вильям Дэвид Кулидж изобретает улучшенный метод производства вольфрамовой нити, которая, впоследствии вытесняет-таки все другие виды нитей. Так появилась на свет сегодняшняя лампочка.
Оставалась только проблема с быстрым испарением нити в вакууме, но и она была решена американским учёным, известным специалистом в области вакуумной техники Ирвингом Ленгмюром, который, работая с 1909 года в фирме «General Electric». Ленгмюр ввёл в производство наполнение колбы ламп инертными, точнее - тяжёлыми благородными газами (в частности - аргоном), что существенно увеличило время их работы и повысило светоотдачу.
Надо сказать, что сегодня привычная нам лампочка постепенно, но верно собирается уйти в прошлое..
Сегодня в связи с необходимостью экономии электроэнергии и сокращения выброса углекислого газа в атмосферу во многих странах введён или планируется к вводу запрет на производство, закупку и импорт ламп накаливания с целью вынуждения замены их на энергосберегающие.
Лампочка накаливая – предмет, знакомый всем. Электричество и искусственный свет уже давно стали для нас неотъемлемой частью действительности. Но мало кто задумывается, как появилась та самая первая и привычная нам лампа накаливания.
Наша статья расскажет вам, что собой представляет лампа накаливания, как она работает и как появилась в России и во всем мире.
Что собой представляет
Лампа накаливания — электрический вариант источника света, основная часть которого представляет собой тугоплавкий проводник, играющий роль тела накала. Проводник размещен в колбе из стекла, которая внутри бывает накаченной инертным газом или полностью лишенной воздуха. Пропуская через тугоплавкий тип проводника электрический ток, данная лампа может испускать световой поток.
Свечение лампы накаливания
Принцип функционирования базируется на том, что когда электрический ток течет по телу накала, данный элемент начинает накаливаться, нагревая вольфрамовую нить. Вследствие этого нить накала начинает испускать излучение электромагнитно-теплового типа (закон Планка). Для создания свечения температура накала должна составлять пару тысяч градусов. При снижении температуры спектр свечения будет становиться все более красным.
Все минусы, имеющиеся у лампы накаливания, кроются в температуре накала. Чем лучше нужен световой поток, тем большая температура потребуется. При этом вольфрамовая нить характеризуется пределом накала, при превышении которого этот источник света навсегда выходит из строя.
Обратите внимание! Температурный предел нагрева для ламп накаливания — 3410 °C.
Конструкционные особенности
Поскольку лампа накаливания считается самым первым источников света, то вполне закономерно, что ее конструкция должна быть достаточной простой. Особенно, если сравнивать с нынешними источниками света, которые ее постепенно вытесняют с рынка.
В лампе накаливания ведущими элементами считаются:
- колба лампы;
- тело накала;
- токовводы.
Обратите внимание! Первая подобная лампа имела именно такое строение.
Конструкция лампы накаливания
На сегодняшний день разработано несколько вариантов ламп накаливания, но такое строение характерно для самых простых и самых первых моделей.
В стандартной лампочке накаливания, кроме вышеописанных элементов имеется предохранитель, который представляет собой звено. Оно состоит из ферроникелевого сплава. Его вваривают в разрыв одного из двух токовводов изделия. Звено размещается в ножке токоввода. Оно нужно для того, чтобы предупредить разрушение стеклянной колбы во время прорыва нити накала. Это связано с тем, что при прорыве вольфрамовой нити создается электрическая дуга. Она может оплавить остатки нити. А ее фрагменты могут повредить колбу из стекла и привести к возникновению возгорания.
Предохранитель же разрушает электрическую дугу. Такое ферроникелевое звено размещается в полости, где давление равняется атмосферному. В данной ситуации дуга гаснет.
Такое строение и принцип работы обеспечили лампе накаливания широкое распространение по миру, но из-за их высокого энергопотребления и непродолжительному сроку службы, она сегодня стали использоваться гораздо реже. Связано это с тем, что появились более современные и эффективные источники света.
История открытия
В создание лампы накаливания в том виде, в котором она известна на сегодняшний день, сделали свой вклад исследователи, как из России, так и из других стран мира.
Александр Лодыгин
До момента, когда изобретатель Александр Лодыгин из России начал трудиться над разработкой ламп накаливания, в ее истории нужно отметить некоторые важные события:
- в 1809 году известный изобретатель Деларю из Англии создал свою первую лампу накаливания, оснащенную платиновой спиралью;
- через почти 30 лет в 1938 году уже бельгийский изобретатель Жобар разработал угольную модель лампы накаливания;
- изобретатель Генрих Гёбель из Германии в 1854 году уже представил первый вариант рабочего источника света.
Лампочка немецкого образца имела обугленную нить из бамбука, которая помещалась в вакуумированный сосуд. В течение пяти последующих лет Генрих Гёбель продолжал свои наработки и в конечном счете пришел к первому опытному варианту рабочей лампочки накаливания.
Первая практичная лампочка
Джозеф Уилсон Суон, знаменитый физик и химик из Англии, в 1860 году явил миру свои первые успехи в области разработки источника света и за свои результаты был вознагражден патентом. Но некоторые трудности, которые возникли с созданием вакуума, показали неэффективную и не долгосрочную работу лампы Суона.
В России, как уже отмечалось выше, исследованиями в области эффективных источников света занимался Александр Лодыгин. В России он смог добиться свечения в стеклянном сосуде угольного стержня, из которого предварительно был откачен воздух. В России история открытия лампочки накаливания началась в 1872 году. Именно в этом году Александру Лодыгины удались его эксперименты с угольным стержнем. Через два года он в России получает патент под номером 1619, который был выдан ему на нитевой вид лампы. Нить он заменил на стержень из угля, находившийся в вакуумной колбе.
Ровно через год В. Ф. Дидрихсон значительно улучшил вид лампы накаливания, созданную в России Лодыгином. Усовершенствование заключалось в замене угольного стержня на несколько волосков.
Обратите внимание! В ситуации, когда один из них перегорал, происходило автоматическое включение другого.
Джозеф Уилсон Суон, который продолжал свои попытки усовершенствовать уже имеющеюся модель источника света, получает патент на лампочки. Здесь в качестве нагревательного элемента выступало угольное волокно. Но здесь оно располагалось уже в разреженной атмосфере из кислорода. Такая атмосфера позволила получить очень яркий свет.
Вклад Томаса Эдисона
В 70-х года позапрошлого столетия в изобретательскую гонку по созданию работающей модели лампы накаливания включился изобретатель из Америки — Томас Эдисон.
Томас Эдисон
Он проводил исследования в вопросе применения в виде элемента накаливания нитей, произведенных из разнообразных материалов. Эдисон в 1879 году получает патент на лампочку, оснащенной платиновой нитью. Но через год он возвращается к уже проверенному угольному волокну и создает источник света со сроком эксплуатации в 40 часов.
Обратите внимание! Одновременно с работой по созданию эффективного источника света, Томас Эдисон создал поворотный тип бытового выключателя.
При том, что лампочки Эдисона работают всего лишь 40 часов, они начали активно вытеснять с рынка старый вариант газового освещения.
Результаты работ Александра Лодыгина
В то время, как на другом конце мира Томас Эдисон проводил свои эксперименты, в России аналогичными изысканиями продолжал заниматься Александр Лодыгин. Он в 90-х годах 19 века изобрел сразу несколько видов лампочек, нити которых были изготовлены из тугоплавких металлов.
Обратите внимание! Именно Лодыгин первым решился использовать вольфрамовую нить в качестве тела накаливания.
Лампочка Лодыгина
Кроме вольфрама он также предлагал использовать нити накаливания, изготовленные из молибдена, а также скручивать их в форме спирали. Такие свои нити Лодыгин размещал в колбах, из которых откачивался весь воздух. Вследствие таких действий нити предохранялись от кислородного окисления, что делало срок службы изделий значительно продолжительным.
Первый тип коммерческой лампочки, произведенный в Америке, содержала вольфрамовую нить и изготавливалась по патенту Лодыгина.
Также стоит отметить, что Лодыгиным были разработаны газонаполненные лампы, содержащие угольные нити и заполненные азотом.
Таким образом, авторство первой лампочки накаливания, отправленной в серийное производство, принадлежит именно российскому исследователю Александру Лодыгину.
Особенности работы лампочки Лодыгина
Для современных ламп накаливания, которые являются прямыми потомками модели Александра Лодыгина, характерны:
- отменный световой поток;
- отличная цветопередача;
Цветопередача лампы накаливания
- низкий показатель конвекции и проводимости тепла;
- температура накала нити — 3400 K;
- при максимальном уровне показателя температуры накала коэффициент для полезного действия составляет 15 %.
Кроме этого данный тип источника света в ходе своей работы потребляет много электроэнергии, по сравнению с другими современными лампочками. Из-за конструкционных особенностей такие лампы могут работать примерно 1000 часов.
Но, несмотря на то, что по многим критериям оценки данная продукция уступает более совершенным современным источникам света, она, благодаря своей дешевизне, все еще остается актуальной.
Заключение
В создании эффективной лампы накаливания участвовали изобретатели из разных стран. Но только российский ученый Александр Лодыгин смог создать самый оптимальный вариант, которым мы, собственно, и продолжаем пользоваться по сегодняшний день.
Секреты установки точечных светильников в натяжной потолок: насколько это сложно?
Угадайте, сколько времени способна проработать лампа накаливания?
Общеизвестно, что лампы накаливания довольно быстро перегорают. Но, как оказалось, существует по крайней мере одна такая лампа, которая уже проработала более 100 (точнее, 115) лет. Она находится в г. Ливермор (США, Калифорния) на станции местной противопожарной службы. Именно там эта лампочка-долгожительница была включена летом 1901 г. и с тех пор работает практически непрерывно. Сейчас она загнесена в Книгу Гиннеса в качестве самой долговечной лампы накаливания. Перед этим специалисты из «General Electric» провели специальный технический аудит, который подтвердил, что это именно та лампочка, которая была включена 115 лет назад.
Столь высокой долговечности «столетней», или как её ещё прозвали, «Ливерморской» лампы способствует режим её работы: она горит практически непрерывно, количество включений/выключений минимально (за 100 лет её выключали всего несколько раз) на сниженной мощности (4 Вт), при очень сильном «недокале», и соответственно с крайне низким КПД. Эта лампа используется для ночного (дежурного) освещения. За время службы её несколько раз переподключали на новые места. Самое позднее такое переподключение произвели в 1976 г. Тогда «Ливерморскую» лампу выключили на 22 минуты.
Неизвестно, сколько эта столетняя лампа ещё проработает, но после того, как она все же перегорит, Ливерморская лампа будет помещена в музей Рипли.
Современные источники света
Программы по энергосбережению предполагают замену светильников с традиционными источниками света, каким является Ливерморская лампа, на светодиодные, и светодиодные панели оптимально подходят для решения таких задач в сфере внутреннего освещения. Светодиодные панели (LED панели) применяются для освещения бытовых, административно-офисных, торговых, развлекательных и производственных помещений. Стоит сказать, что лед панели применяют в настоящее время в большей степени для торгово-офисных зданий, но они прекрасно вписываются в современный интерьер жилых помещений. Кроме того, светодиодные панели купить в Украине достаточно легко, для этого всего на всего надо зайти в интернет-магазин "Сила света".
Суд над электричеством
На заре электрификации преимущество электрического освещения не было столь очевидным, как нам кажется сейчас, с высоты почти полуторавекового опыта. К тому же в дело вмешались экономические интересы. Массовая замена газовых осветительных приборов на электрические грозило серьезными убытками (и даже разорением) английским газовым компаниям, которые развязали против электрического освещения настоящую информационную войну.
В 1879 году Британским парламентом было принято решение об учреждении специальной комиссии, которая должна была разобраться с огромным потоком правдивой и ложной информации и вынести вердикт относительно перспектив развития осветительной индустрии с использование электричества. Этой комиссии были даны самые серьезные полномочия. Явка свидетеля, вызванного на заседание данной комиссии, как и дача им правдивых показания были также обязательны, как если бы речь шла о вызове в суд. Работа самой комиссии также была построена по образцу суда. Вот только ответчик был крайне необычный – природное явление, известное под общим названием «электричества».
Члены комиссии заседали на судейских местах, свидетели «обвинения» и «защиты» давали свои показания и отвечали на вопросы, причем весь ход заседаний тщательно стенографировался. В качестве вещественных доказательств было предъявлено изрядное количество разных электроприборов, работа которых демонстрировалась здесь же. Так же комиссии было представлено к рассмотрению множество чертежей, графиков, диаграмм и т.д.
Аргументы свидетелей «обвинения», то есть противников электрического освещения сводились в основном к тому, что электрических свет «холоден, бесчувственен и мертв» (так заявил один художник), «он искажает цвета, поэтому при нем трудно подбирать одежду, а кроме того при электрическом освещении лицо кажется бледнее, чем на самом деле» (мнение одной леди). Торговцы с недавно электрифицированного, Биллингсэтского рынка утверждали, что при электрическом освещении рыба теряет товарный вид и у них падают продажи. Кроме того, практически все противники электрификации жаловались на раздражающее мигание осветительных электроприборов и вызываемое ими ощущение рези в глазах.
Сторонники электрификации, они же, «свидетели защиты электричества» объясняли, что, смотреть включенные лампы разглядывать не следует, как никто не смотрит прямо на солнце в погожий день. Эффект «мигания» объяснялся техническим браком, качественно изготовленные электрические фонари светили ровно (и это было продемонстрировано). Что же касается искажение цветовосприятия, то традиционные на тот период свечи и газовые фонари искажали цвета ещё сильнее, а так ненавидимый дамами эффект «бледной мертвенности» кожи лица наблюдался только, если помещение (пространство) освещалось газовым и электрическим фонарем одновременно.
Комиссия заседала долго, но затем вынесла окончательный вердикт. Было решено, что имеющиеся знания о закономерностях электричества и развитие электротехники достигло уровня достаточного для массового производства и внедрения электроприборов. Электрическому освещению была предоставлена возможность конкурировать с газовым и другими традиционными его видами (свечным, керосиновым и т.д.) Специальным пунктом постановления было запрещено привлекать газовые компании к организации электрического освещения, поскольку они «абсолютно некомпетентны в области электротехнике».
Рекордсмены мощности
Абсолютное первенство по мощности непрерывно излучаемого света удерживает дуговая лампа, наполненная под давлением инертным газом – аргоном. Она потребляет 313 кВт электроэнергии и излучает световой поток силой 1,2 мегаканделл. Эту лампу изготовила в 1984 г. Канадская компаниия «Вортек индастриз».
Из серийной продукции наиболее мощным осветительным прибором в истории был прожектор, который производился в военных целях с 1939 по 1945 гг компанией «Дженерал электрик». Конструкция его разрабатывалась в НИЦ Херста (Великобритания, Лондон). Этот прожектор потреблял 600 кВт электроэнергии. Яркость его дуги достигала 46,500 кд/кв. см. Отражатель параболической формы имел диаметр 3,04 м. В результате создавался луч света, интенсивностью 2,7 мегакандел.
Долговечность против эффективности
Когда лампы накаливания только были изобретены, с ними проводилось множество экспериментов и исследований. Именно в этот период удалось установить, что максимально возможный КПД (здесь: процентное отношение энергии испускаемого света видимого спектра к потребляемой электроэнергии) составляет 15% и достигается при температуре нити накаливания 3400К. Однако ресурс таких ламп составлял всего несколько часов, и все попытки его увеличить не увенчались успехом. Однако, если нить разогревается «всего» до 2700К, рабочий ресурс лампы составляет примерно 1000 часов. Правда, её КПД при этом снижается до 5%.
Именно такие лампы и производились массово на протяжении более 100 лет. Используются они и сейчас. Только 5% от потребляемой электроэнергии преобразуется в световое излучение. Остальные 25% энергии выделяются в виде тепла. Так, что лампы накаливания корректнее называть не «осветительным», а «отопительным» устройством.
Зависимость яркости горения лампы от величины напряжения
Прежде на территории РФ стандартным напряжением для бытовых сетей было 220 V. Но в 2005 г. был принят новый ГОСТ и теперь стандартным считается напряжение в 230V. Причем допустимым считается 10%-е отклонение от номинального значения в любую сторону. То есть в конкретной бытовой розетки и конкретный момент времени напряжение может составлять от 207 до 253V, и это будет считаться нормальным. Прежний стандартный номинал в 220V входит в данный диапазон, поэтому массовой замены электрооборудования не потребовалось.
Был проведен эксперимент по измерению светового потока, испускаемого лампой накаливания при различных значениях напряжения, которые задавались посредством ЛАТРа. Для проведения опыта взяли матовую лампу 230V 60W Osram CLAS A FR60 230V E27. Согласно информации на упаковке, она обеспечивает интенсивность потока света в 710Лм. Результаты измерений реальной светимости, при различных величинах напряжения, возможных в сети (207 – 253V) оказались весьма примечательны.
При отклонении реального напряжения от номинала на 10% (напоминаем, такое отклонение считается допустимым) в любую из сторон, яркость свечения этой лампы менялась, минимум, на 30%. Так при самом низком из допустимых значений напряжения в 207V, эта, номинально 60-и ватная лампа светила как 40-а ватная. Правда и при напряжении строго соответствующем номиналу в 230V, лампа не развивала интенсивности потока света в 710 Лм., которые были заявлены в её параметрах. И это все же лампа от мирового лидера данной отрасли, "OSRAM". Есть основания считать, что с лампами других производителей, в том числе и отечественных, дело обстоит ещё печальнее.
Отметим, что современные лампы на светодиодах подобной зависимости от напряжения в сети не подвержены. Даже при очень серьезных перепадах напряжения (в том числе и считающихся «аварийными») светодиодные лампы продолжают светить одинаково. Устройство таких ламп обязательно предполагает наличие драйвера питания, как раз и выполняющего функции «стабилизатора».
До изобретения электрического источника света люди освещали помещения восковыми свечами, масляными лампами, керосиновыми светильниками. Представляем интересные факты о лампе накаливания.
История создания
Созданием лампочек занимались по отдельности два изобретателя - Александр Лодыгин, уроженец России, и Томас Эдисон из США. Оба ученых сделали большой прорыв и вклад в электротехнике.
В 1872 году Лодыгин поместил угольный стержень в стеклянный сосуд из которого предварительно откачал воздух. В 1874 изобретатель получил патент на свою угольную лампу. Позже Лодыгин предложил провести замену угольного стержня на вольфрамовый. Нить из этого материала до сих пор используется в современных лампах.
Томас Эдисон очень долго работал над тем, чтобы создать лампу, которую можно будет использовать долго, и в 1878 году у него это получилось. В первой его лампочке была использована обугленная стружка, полученная из японского бамбука. Также изобретатель создал цоколь и патрон, использованные в лампочке.
В производстве вольфрамовую нить в лампочках начали повсеместно использовать в начале 20 века - в 1909 году. И уже через несколько лет лампочки начали заполнять газами - азотом, криптоном или аргоном, а нить приобрела современный вид - спиральный.
Современная лампа накаливания
В современных лампочках в основном используют вольфрамовую нить в качестве тела накала. Электрический ток проходит через нить, она нагревается до 2500 о С и излучает свет, очень близкий к дневному.
Защиту от воздействия атмосферного воздуха осуществляет стеклянная колба. Основание изготовляется из свинцового стекла, а колба - из известкового. На данный момент большая часть ламп заполняется инертными газами, исключение - маломощные лампочки (25 Вват), с которых выкачивают воздух (вакуумные).
Один из частей лампы - цоколь - является неким проводником между сетью и лампочкой. Благодаря ему лампа крепится в патроне. Внешние элементы патрона - это контакты, а внутренние - электроды (токовые вводы).
Колба разных ламп имеет различную форму: грушевидную, овоидную, рефлекторную, в форме свечи. Также лампы накаливания различаются по мощности и по применению.
Некоторые физические особенности
Сама же лампа накаливание больше является не источником света, а источником тепла. Коэффициент полезного действия лампы составляет всего 5 процентов, остальные 95 уходят на тепловой эффект. Жизнь лампы при этом около тысячи часов.
До изменения в ГОСТ до 2005 года в Российской Федерации использовали стандарт напряжения в сети 220 В. С 2005 сетевое напряжение стало 230 с пределом погрешности в 10 процентов, т.е. нормой напряжения в сетях является от 207 В до 253 В. Одна из важных характеристик ламп накаливание - это световой поток. В отличие от светодиодных ламп, лампы накаливания очень зависят от напряжения в сети.
В ходе эксперимента с германской лампочкой Osram, значение светового потока которой равен 710 Лм при параметрах 230 В и 60 Вт, была выяснено, что зависимость светового потока от напряжения была колоссальная! Измерения при напряжении 207 В показали 416 Лм, а при 253 В- 890 Лм. Так же эксперимент показал не только большой разброс, но и то, что лампа не попадает и в свои характеристики: при 230 В световой поток был меньше, и составлял 628 Лм, и только при 237 В он достиг своему заявленному числу - 710 Лм.
Самая старая лампа
В американском городе Ливермор, что в Калифорнии, находится самая старая лампочка, которой 118 лет. Включили ее в далеком 1901 году на пожарной станции и она работает фактически беспрерывно. Эта лампочка была занесена в Книгу Рекордов Гинеса, как самая долговечная. Изготовлена была в конце 90-х годов 19 столетия.
Сама она - маломощная, мощностью 4 ватта, имеет очень маленький КПД и очень бледная (имеет глубокий недокал). Лампочку все же пару раз выключали - из-за ее «переездов» на другую улицу (1901, 1903 и 1976 гг.), реконструкции здания (1937 г.) и перебоев в электроснабжении (30-70-е года ХХ века). После последнего переезда в 1976 году лампа ни разу не гасла.
Лампочка приобрела известность не только себе, но и своему городу - тысячи людей приезжают на экскурсию, чтобы посмотреть на долгожительницу. В 2001 году в честь столетия лампы проводились торжества. Когда лампочка погаснет, не выбросят, а отдадут в музей.
Всем кто знал, но забыл, и тем,
кто хочет удовлетворить детский интерес,
посвящается.
Помните, как ребенком бежали по квартире к родителям с вопросами: какая такая нитка в лампе перегорела? И вообще, как та самая перегоревшая нитка может светиться? Почему положив лампу в рот, без врача ее нельзя достать? Почему лампа круглая, как груша? И чья все-таки лампа, какого Ильича?
А теперь мы с вами выросли и забыли про все подобные вопросы. Постараемся разобраться без заунывных научных терминов и супер-скучной теории.
Вы заходите в магазин, глаза разбегаются от количества разнообразных ламп на полках. Так кто же автор этого изобретения? На самом деле не одно поколение ученых работали над созданием освещения в наших домах.
В любых исторических фактах со временем появляются неточности, или они умышленно переворачиваются. Поверьте, создание лампы не стало исключением. Многое притянуто за уши, многое – попытка перетянуть одеяло на свою сторону. Я не буду описывать всех, кто в разное время работал над созданием лампы. Давайте остановимся на самых основных вехах развития. Из-за расхождения фактов в огромном количестве изученных источников, где-то буду указывать временной период, чтобы не допускать ошибок.
Все началось в далеком 1802 году, когда в Российской Империи были проведены опыты над таким физическим явлением, как электрическая дуга. Проводил эти опыты ученый Василий Петров. Следствием стало создание дуговой лампы на основе угольных электродов.
К началу второго десятилетия девятнадцатого века, ученый из Англии Гемфри Дэви провел очень похожие опыты. Позднее окажется, что оба, Петров и Дэви, писали научные статьи, в которых описывали возможность использования электрического тока в освещении.
Следующим витком принято считать создание лампы известным астрономом и членом-корреспондентом Петербургской академии наук – Уорреном Де Ла Рю. Его лампа выглядела как трубка с платиновой спиралью. Из трубки был максимально откачан воздух. Уже тогда считалось, что в вакууме свет лучше расходится, да и источник света не окисляется. Общепринятая версия, что лампа эта была представлена в 1820 году, но это не так. Уоррен Де Ла Рю родился в 1815, и получается, что лампу он изобрел в 5 лет. Вот так со временем и коверкаются факты. На самом деле лампа была создана в 1840 году.
Далее мы попробуем приоткрыть завесу тайны над тем, кто первый изобрел образ современной лампы - Лодыгин или Эдисон? На самом деле Лодыгин. Но не все так однозначно. В 1872 году появился первый образец лампы, похожей на современную. Она выглядела как шар с откаченным воздухом, в который между проводниками была помещена нить. Да, вы не ослышались, это и был прародитель лампы накаливания, правда в то время нить была угольной. Изобретатель получил патент за номером 1619 только спустя два года, 11 июля 1874 года. Тогда впервые была запатентована нитевая лампа накаливания, и сделал это великий русский инженер Александр Николаевич Лодыгин. Примерно через год В. Ф. Дидрихсон усовершенствовал лампу, добавив в нее еще несколько нитей, в случае перегорания одной, автоматически включалась следующая.
А вот далее в игру вступил и Томас Эдисон. Он потратил астрономическую по тем временам сумму в сто тысяч долларов, и перепробовал более шести тысяч материалов для нити, прежде чем вернется к обугленному бамбуковому волокну. Он изготовил не многим более двух десятков ламп. Но они были нереально дороги в производстве. Позднее он применил нить на основе хлопка, помещенную между платиновыми электродами. Это были очень недолговечные и дорогие лампы, но это не помешало им успешно продаваться следующие несколько десятков лет.
Одновременно с исследованиями Эдисона, Александр Николаевич Лодыгин продолжал работу над усовершенствованием лампы. Лодыгин долго исследовал лампы с нитью из тугоплавких материалов. Получил еще несколько патентов на лампы разных форм и принципов действия. Но произошли события, которые вынудили Александра Николаевича покинуть родину аж на 23 года. В 1884 году начались массовые аресты и расстрелы людей, причастных к революционному движению, среди которых много друзей нашего инженера, и это послужило причиной его отъезда. В этом же году в Париже, куда он уехал, было организованно производство ламп. Изобретатель переживал, что не сможет сам лично участвовать в Третьей электрической выставке в Петербурге, но партию ламп на выставку все-таки отправил. В 1893 году он начал производить лампы яркостью «100-400 свечей», а годом позднее будет открыл фирма по производству ламп « Лодыгин и де Лиль». В 1906 Лодыгин продал патент компании из США – General Electric. Сам же Александр Николаевич переехал в США и продолжил заниматься исследованием тугоплавких металлов, и этом же году открыл в Америке завод по обработке титана, хрома и вольфрама, который стал основным поставщиком вольфрама для ламп накаливания. Кстати есть еще один малоизвестный факт: индукционные печи и печи сопротивления, которые плавили металл на его заводе, он изобрел сам.
С момента продажи патента компании General Electric, она начала развивать производство ламп. Спустя какое-то время инженеры компании сделали лампу такой, какой мы ее видим сегодня. В России лампа накаливания появилась в каждом доме, после того как по плану Владимира Ильича Ленина была проведена электрификация всей страны. Отсюда и название – Лампочка Ильича.
Ответ на вопрос: почему же лампа круглая, на самом деле прост. Просто колба равноудалена от раскаленной нити, чтобы не перегреться с какой-то одной стороны и не лопнуть. К тому же такая форма максимально исключает оседание на какой-то одной стороне продуктов испарения вольфрама. Нить очень тонкая, так что любое резкое движение может привезти к разрыву нити. Колба заполнена инертным газом, чтобы минимизировать окисление и разрушение нити. Внутри цоколя расположены 2 провода, один - это ввод электричества с цоколя(с резьбы), а второй - под цоколем, изолированный от него вывод тока из лампы. Цоколь именно такой формы просто потому, что так проще заменить лампу.
Остался последний вопрос: почему лампу, которую ребенок (а может и не ребенок) засунул в рот, без врача не достать? На самом деле это элементарно. Просто мышцы полости рта устроены так, что открыться на максимальную ширину рот может только после того, как его полностью закрыли, в противном случае возникает мышечный спазм. И тут врачи либо откроют рот до конца специальным приспособлением, либо сделают расслабляющий укол. Не пытайтесь проверить справедливость утверждения на себе, это может быть опасно.
Надеюсь, вы хорошо провели время, до новых встреч на страницах нашего блога!
