Кто первым изобрел лампу накаливания

Хронология изобретения

История лампы накаливания начинается в XIX веке. До представления миру полезного изобретения оставалось еще около 50 лет. Однако английский ученый Гемфри Дэви в своей лаборатории уже проводил опыты с накаливанием проводников электрическим током. Все же он не был тем, кто изобрел лампочку, пригодную для освещения. На протяжении двух десятков лет ряд ведущих европейских и американских физиков пытались усовершенствовать опыт Гемфри Дэви, накаливая металлические и угольные проводники.

Часовщик из Германии Генрих Гебель был первым, кто придумал лампу с элементами накаливания, воспользовавшись методом изготовления барометров. Изобретение было представлено в 1854 году на выставке в Нью-Йорке. Сама конструкция была сделана из одеколонных флаконов и стеклянных трубочек, в которых Гебель с помощью ртути создавал вакуум. Внутрь он помещал обугленную бамбуковую нить, которая в колбе с выкачанным воздухом могла гореть до 200 часов.

С 1872 года в Петербурге работу над лампой накаливания начинают русские электротехники А. Н. Лодыгин и В. Ф. Дидрихсон. Между толстыми медными стержнями они расположили тонкую угольную палочку. За это изобретение А. Н. Лодыгин получил Ломоносовскую премию. В 1875 году В. Ф. Дидрихсон меняет угольную палочку на деревянную. Через год морской офицер и талантливый изобретатель Н. П. Булыгин усовершенствовал конструкцию, придуманную соотечественниками. Внешне она почти не изменилась, однако благодаря покрытию угольных стержней слоем меди увеличивалась сила тока.

Многие считают изобретателем первой лампы Томаса Эдисона. Однако до того, как устройство попало в руки американского изобретателя, патент на него уже имели ученые в пяти европейских странах. В каком году Эдисон начал свои разработки электрического освещения, точно неизвестно.

В 70-х годах XIX века лампочка Лодыгина попала в США. Томас Эдисон не привнес ничего нового в устройство русского изобретателя, однако он придумал надстройку конструкции: патрон и винтовой цоколь, выключатели и предохранители, счетчик энергии. С работы Эдисона начинается промышленная история изобретения.

Современные лампы накаливания

Несмотря на устаревание ламп накаливания, их дальние родственники, вакуумные радиолампы, все еще используются в звуковоспроизводящей аппаратуре. Лампы накаливания для освещения применяются только в быту (с малым потреблением энергии), в других сферах они активно заменяются более экономичными моделями.

Хотя изобретатель лампочки даже не предполагал такого массового использования прибора искусственного освещения, своим открытием он полностью изменил мир. Лампы накаливания отправились и в далекий космос, и в самые глубокие места мирового океана.

В последние годы в магазинах осветительных приборов можно купить винтажные модели ламп накаливания Эдисона. Они имеют внешний вид в стиле ретро и могут стать отличными элементами декора как в жилом доме, так и общественном месте (ресторане, кафе), стать стильным дополнением оригинального интерьера. Некоторые из моделей не имеют даже нитей накаливания, а в корпус от обычной лампы вставлены светодиоды.

Эра Эдисона

Надо сказать, что помимо гениального склада ума, у Томаса Эдисона имелся очевидный талант коммерсанта. Он первым сообразил, какие грандиозные финансовые выгоды сулит массовый выпуск ламп накаливания. Над усовершенствованием конструкции лампы Эдисон начал работу в 1878 году и сразу заявил, что он решил проблему электролампы. На тот момент Эдисон являлся изобретателем телефонного аппарата и фонографа, поэтому ему сразу же поверили. Высказывание Эдисона отразилось на бирже. Акции газовых компаний стремительно поползли вниз в цене.

Однако Эдисон слегка погорячился. Решить проблему моментально не удалось. У изобретателя была идея по созданию выключателя для нормальной работы лампы, таким образом, чтобы не было излишнего перегрева элемента накала. Но они срабатывали не в нужный момент, что было неприятно глазу и приводило к мерцанию. Конструкция была неприменима в массовом выпуске. Лаборатория во главе с Эдисоном проводила множественные опыты с экспериментами из разных материалов нити накаливания и разных сред, куда её помещали.

Прорыв помог осуществить молодой сотрудник-физик из Принстонского института по фамилии Аптон. Физики стали изучать уже полученные патенты и открытия в этой области. И натолкнулись на идею о свойствах сопротивляемости металлов применительно к технологии накаливания. Выяснилось, что металлы с наиболее высоким коэффициентом сопротивления легче нагреваются и не горят. К началу 1880 года стали появляться первые результаты. Лучше всего работала конструкция из сочетания вакуумной лампы и угольных стержней из бамбука в виде нити. Так появилась первая эффективно работающая электрическая лампа.

Кроме проблемы улучшения лампы накаливания, Эдисон занимался также и проблемой питания лампы. Его лаборатории принадлежат изобретения цоколя, выключателя для лампы. Через 2 года коммерческий талант Эдисона раскрылся во всю ширину. Была основана компания Edison Electrical Light Company с сетью станций и филиалами магазинов по всему Нью-Йорку, лампы интенсивно рекламировались и продавались. Таковы были первые аналоги современных лампочек.

У Эдисона в Англии был серьёзный соперник, который тоже работал над проблемой усовершенствования электрической лампы. Англичанин Свон понял, что с помощью насоса можно делать вакуум лучшего качества. Но его угольный стержень был слишком толстым и оставлял копоть, поэтому на практике такую лампу было сложно использовать.

Проанализировав успехи Эдисона, Свон стал использовать его открытия в своих лампах. Он открыл собственную компанию по производству ламп. Эдисон не оставил такую наглость без внимания и подал иск о нарушении авторского законодательства. Некоторое время продолжались споры, но оба исследователя решили примириться и объединить усилия в одной компании. Так, появилась Edison Swan United, крупный производитель электроламп во всем мире.

Разновидности

Прежде чем ознакомиться с видами ЛН, нужно изучить их характеристики:

1. Мощность бытовых ламп колеблется от 25 до 150 Вт, а других – до 1000 Вт.
2. Температура разогрева тела накала – до 2900 – 3000° С.
3. Светоотдача – от 9 до 19 Лм/1 Вт. Эта характеристика имеет свой диапазон, например, лампочка на 40 Вт может излучать световой поток 415 – 460 Лм.
4. Напряжение 220 – 230 В и 127 В.
5. Диаметр цоколя – 14 мм для Е14, 27 мм для Е27, 40 мм для Е40.
6. Тип цоколя – винтовой, штырьковый (с одним или двумя контактами).
7. Срок эксплуатации – 1000 часов (если напряжение 220В) или 2500 часов (при 127В).

Основные параметры разных видов ламп накаливания отличаются.

В продаже имеются устройства разного виды, которые различают по форме, наполнению или покрытию колбы, назначению и т. д.

С учетом наполнителя и покрытия внутренней поверхности колбы выделяют такие разновидности лампочек:

1. Вакуумные – это самые простые устройства с низкой мощностью.
2. Аргоновые – наполненные аргоном.
3. Криптоновые – закачан одноименный газ.
4. Ксенон-галогенная с инфракрасным отражателем.
5. Лампы с покрытием из люминофора, который преобразует инфракрасные лучи в видимый свет.

В зависимости от функционального излучения различают такие типы ламп:

общего назначения. Это самая большая группа устройств, которые применяются для общего, местного и декоративного освещения. Прибор местного назначения имеет такую же конструкцию, как общего. Отличается он тем, что рассчитан на меньше напряжение. Устанавливают местные лампочки в переносные светильники, станки и т. д.;

• декоративные лампочки отличаются от обычных формой колб и размещением тела накаливания. Часто применяются для украшения дизайна в стиле ретро;
• иллюминационные. Колбы этих устройств окрашены в разные цвета с помощью неорганического пигмента или цветных лаков. Обычно их мощность низкая – до 25 Вт;
• зеркальные. Колба лампы накаливания имеет особую форму, изнутри она частично покрыта тонким слоем распыленного алюминия. Эти устройства излучают более направленный световой поток;
• сигнальные. Это маломощные лампочки, которые устанавливают в светосигнальные приборы. Сейчас их заменяют светодиодами;
• транспортные. Это большая группа ламп, которые используются для установки в автомобили, мотоциклы, самолеты, морские судна и т. д. Они прочные, имеют специальный цоколь и рассчитаны на электрическую сеть от 6 до 220 В;
• двухспиральные. Их применяют в автомобилях (одна нить отвечает за ближний свет, а вторая за дальний), самолетах, железнодорожных светофорах.

Известно еще несколько видов специальных ламп накаливания (прожекторные, коммутаторные, фотолампа и т. д.), которые сейчас все больше замещаются экономками.

Изобретатель первой лампочки

Первые попытки создать постоянный источник света, который работал бы от электрической сети. Примечательно, что тех, кто придумал лампу накаливания, оказалось аж трое.

Российский ученый Лодыгин Александр Николаевич — изобретатель, создавший лампу накаливания. В ней применялся прокаливаемый без кислорода угольный стержень, помещенный в герметично запаянный сосуд. Вакуум внутри не позволял нитям накаливания быстро окисляться, что продляло их срок службы. Впоследствии Лодыгин предложил использовать вольфрамовые нити или скрученные в спирали молибденовые.

Лодыгин — первый, кто изобрел лампочку и получил патент

Англичанин Джозеф Уилсон Суон получил патент в 1878 году. Это был усовершенствованный вариант лампы Лодыгина: внутри колбы находилась разреженная кислородная атмосфера, что повышало срок ее службы.

Когда же Томас Эдисон впервые продемонстрировал электрическую лампочку? Его патент датируется 1879 году. Изобретатель предложил использовать платиновую нить, но уже через год он вернулся к угольному волокну. Благодаря упорной работе и тысячам опытов Эдисону удалось получить лампу, которая работала более 1,2 тысяч часов. Также изобретатель активно продвигал свое изобретение, участвовал в создании централизованного электроснабжения и освещения, организовал первую компанию по производству ламп.

Эдисона называют «отцом» электрических ламп

Не стоит считать, что ученые «украли» идею друг у друга. Кто же тогда изобрел первую электрическую лампочку, напоминавшую современную? Схожие опыты проводились в разных странах независимо друг от друга, получить практически одинаковый результат не составило труда.

Популярное

Математика
26 августа 2019

Найди закономерность

Закономерность — это регулярные устойчивые взаимосвязи в количествах, свойствах и явлениях объектов. В математической закономерности нужно найти алгоритм, согласно которому в цепочке чисел происходит их повторение, изменение или замещение в соответствии с установленным правилом.

Любовь к учебе
6 сентября 2019

Как решать ребусы?

Разгадывание ребусов – отличное времяпровождение для любителей всевозможных головоломок и загадок. Это захватывающий процесс, суть которого заключается в том, чтобы расшифровать слово, фразу или предложение с помощью картинок и символов-подсказок: цифр, букв, запятых и прочих знаков.

Навыки
15 декабря 2019

15 сложных загадок на логику.

Логическая загадка любой сложности заставит вас подумать о давно забытых предметах, вспомнить содержание детских сказок и смириться с тем, что ваш ребенок находит ответы быстрее вас. Хотите проверить? Мы подготовили специальную подборку сложных логических загадок!

Этапы развития

Если вас по-прежнему интересует кто придумал лампу накала, то обратите внимание на хронологию, которая представлена в таблице:

Как видите, история развития лампы с нитью накала длинная, в ее создании участвовали изобретатели из разных стран.

Жерар Деларю и Генрих Гебель

В 1840 году астроном из Англии Ж. Деларю изобрел конструкцию, которая состояла из вакуумной трубки и платиновой спирали внутри нее. Его открытие стало первой в мире лампочкой, где нить накала представлена в форме спирали. Прибор излучал яркое свечение и мог использоваться практически при любой температуре. Однако его себестоимость была высокой, а срок службы коротким, поэтому она не была популярной.

В 1854 году Г. Гебель сконструировал первый прототип лампы накала. Это устройство с вакуумной колбой и элементом накаливания из обугленного бамбука. Вместо колбы использовались флаконы от парфюмов. Вакуумная среда создавалась за счет добавления и выливания ртути. Этот прибор был хрупким, недолговечным, но уже более практичным, чем его предшественники.

Русский ученый Александр Лодыгин

Во второй половине 18 века известный ученый А. Лодыгин изобрел и запатентовал нитевой источник света с угольными электродами. В качестве нагревательного элемента использовали спирали из вольфрама или молибдена. Чтобы продлить срок эксплуатации лампочки, изобретатель предложил откачать из нее воздух, тогда проводники будут медленнее окислятся. Эти осветительные элементы сразу же начали использовать для освещения улиц и зданий в России.

Чуть позже лампочку Лодыгина усовершенствовал В. Дидрихсон, который установил в колбу несколько последовательно сгорающих нитей.

История изобретения электролампы

Каждый ученик на уроке физики проходил тему истории изобретения электричества. Принято считать что изобретение конструкции действующей электрической лампы принадлежит Томасу Эдисону, который опубликовал своё открытие в 1879 году. Однако за этим изобретением стоит гораздо больше упорного труда, чем нам кажется.

Появлению современных электрических ламп предшествовало большое количество подготовительных исследований в разных странах мира изобретателями-учёными. Совершенствовались достижения предыдущий поколений, проводились эксперименты с разными типами среды, в которую помещалась нить накаливания, изменялась и совершенствовалась лампочка. История изобретения насчитывает множество этапов.

Задача перед учёными стояла простая и сложная одновременно — получить такую конструкцию, которая бы могла использоваться в повседневной жизни. Одним из перспективных направлений оказалось исследование эффекта накаливания различных материалов.

Если пропускать электрический ток через некоторые металлы, они будут накаливаться и давать источник света. Вопрос был только в одном – как не допустить перегревания, плавки материала или его горения. Множество опытов проводилось в этом направлении. Учёные понимали, что достижение баланса между элементом накаливания и средой, в которой он нагревается, будет означать гигантский прорыв.

Что же такое горение? Прежде всего, это прямой контакт с кислородом. Поскольку он содержится в окружающей среде, единственный способ избежать возгорания элемента накаливания — ограничить контакт нагревательного элемента с воздухом. Следовательно, нужна ёмкость, лампа.

• Первым изобретателем, придумавшим лампочку, стал англичанин Молейнс. У него нить накала была изготовлена из платины с углеродом. В 1845 году уроженец США Старр запатентовал вакуумную лампу, в ней была установлена углеродная нить накаливания. Учёные пробовали сочетать различные конфигурации в сочетании с разнообразными материалами нагревательного элемента, но все они не нашли массового применения поскольку были выявлены те или иные недостатки.
• Первая лампочка с нитью накала из дорогого металла — платины изобретена в начале XIX века. Изобретение не нашло применения, хотя платина отлично справлялась со своей функцией накала и свечения;
• Первый раз в качестве накаливающей составляющей был применён угольный стержень. Исследования о том, насколько эффективно его свечение проводил бельгийский учёный по фамилии Жобар.
• В качестве светящегося элемента пытались приспособить и дерево, например, бамбук. Такие опыты проводил учёный по фамилии Гебель. Кроме экспериментов с лампой накаливания, Гебель впервые придумал способ использования в качестве лампы прозрачные ёмкости с вакуумом.
• История изобретения лампы насчитывает также ещё одного исследователя Суона, который развил открытие Гебеля в своих экспериментах. В 1860 году он запатентовал световую лампу, в которой элемент накаливания был в вакууме. Но это изобретение не нашло массового использования из-за проблем эффективного получения вакуума.

Нехватка энергии приводит к прорывам в энергетике

В XIX веке два немца — стеклодув Генрих Гейслер и врач Юлий Плюкер изобрели трубку Гейслера. Тип разрядной лампы не получил большой популярности до начала двадцатого века, когда новаторы пошли по пути улучшения производительности источников света. Разрядные лампы стали отправной точкой многочисленных технологий получения света, в том числе неоновых ламп, натриевых ламп низкого давления и люминесцентных ламп.

И Томас Эдисон, и Никола Тесла проводили экперименты с люминесцентными лампами в 1890-х годах, но ни один из них никогда не производил их коммерчески. Вместо этого прорыв Питера Купера Хьюитта в начале 1900-х годов стал одним из предшественников люминесцентной лампы. Хьюитт произвел сине-зеленый свет, проводя электрический ток через пары ртути и включив нагрузку (устройство, подключенное к лампочке, которая регулирует поток тока через трубку). Хотя лампы Купера Хьюитта были более производительны, чем лампы накаливания, они имели мало подходящих использований из-за цвета свечения.

К концу 1920-х и началу 1930-х годов европейские исследователи проводили эксперименты с неоновыми трубками, покрытыми люминофорами. И концу 1930-х годов американские осветительные компании демонстрировали люминесцентные лампы на Всемирной выставке в Нью-Йорке 1939 года. Эти лампы светились более длительное время и были примерно в три раза производительнее ламп накаливания.

●

●

Предшественники ламп

До изобретения электричества, жизнь людей проходила в полумраке. С наступлением темноты жилища погружались во тьму и их обитатели, чтобы хоть как-то разогнать пугающий их мрак, зажигали огонь.

Для освещения домов в разных странах использовались светильники самых разных конструкций, факелы, свечи, лучины, а на открытом воздухе, например, в дороге или в военных лагерях, разводили костры. Люди дорожили этими источниками света, о них придумывали легенды и слагали песни.

Однако пытливый человеческий ум уже в глубокой древности искал альтернативу всем этим приспособлениям. Ведь все они давали мало света, сильно чадили, заполняя помещение дымом, да к тому же ещё и могли погаснуть в любую минуту. Археологи, открывшие удивительные росписи внутри древнеегипетских пирамид, не могли не задаваться вопросом о том, как же древние художники делали эти рисунки при том, что естественный свет в пирамиды не проникал, а копоти на стенах и потолке от факелов или светильников не было обнаружено. Вероятно, что ответ на этот вопрос уже найден в городе Дендера, в храме богини Хатхор. Именно там находятся барельефы, на которых, возможно, запечатлена древняя электрическая лампа наподобие газоразрядного светильника.

Таким образом вплоть до середины XIX века наиболее популярными источниками света оставались масляные и жировые лампы, свечи, фонари и факелы, а в походных условиях — всё те же костры, что и в древности.

Керосиновая лампа, изобретённая в середине XIX столетия, потеснила все прочие источники искусственного освещения, правда ненадолго: до того времени, пока не появилась электрическая лампочка — самая обычная для нас, но совершенно удивительная для людей того времени.

Упущенные возможности развития и продвижения ламп Лодыгина

К 1875 году дела компании Лодыгина пошли под откос. В это время Павел Яблочков создал дуговую угольную лампочку и получил на неё патент. Она обладала более совершенной конструкцией и была менее затратна в производстве. Огромную сумму Яблочков вложил и в продвижение своего детища, чтобы о его лампе заговорили везде. А лампы Лодыгина постепенно начали забываться. Кроме этого, возникли некоторые проблемы с патентами.

Поскольку компания изобретателя быстро обанкротилось, Лодыгину не на что было продлевать свои патенты. Но учёный не стал отчаиваться. Он уехал во Францию, а после перебрался в Америку, одно время живя на эти две страны. Он смог усовершенствовать свои лампы и изобрёл вольфрамовые лампы накаливания. В них нити из угля были заменены на тончайшие нити из вольфрама. Беда была в том, что патенты на вольфрамовые нити и методы их получения Лодыгину было нечем оплачивать. Что и сыграло на руку Томасу Эдисону.

Лампа накаливания Лодыгина с шаровой колбой. Москва, Политехнический музей

Предшественники ламп

Еще в давние времена люди предпринимали попытки сделать приборы, которые будут давать свет ночью. Первые известные «лампочки», которые использовались для освещения, работали на жиру. Для этой цели использовали любое растительное масло или животный жир. В глиняный сосуд наливали жир, окунали туда фитиль из ткани, и поджигали его.

Позже люди начали добывать нефть, тогда на замену «свече в емкости» пришла керосиновая лампа. Потом появились первые свечи на основе пчелиного воска и свиного жира. Однако все вышеописанные источники света имели недостатки, поэтому ученые трудились над изобретением более безопасных и долговечных приборов.