Учебник | Лампа накаливания

За свою жизнь Томас Алва Эдисон (1847—1931) получил 1093 патента, но создание системы электрического освещения стало одним из главных достижений Эдисона. Трудиться над ней он начал в 1878 г., будучи ещё молодым, но уже широко известным в Америке изобретателем. Эта работа длилась немногим более года, и в ней особенно ярко проявились особенности таланта этого незаурядного человека.

Предложения, связанные с изготовлением электрической лампы накаливания, делались и ранее, в том числе выдающимся русским электротехником Александром Николаевичем Лодыгиным (1847 — 1923). Эдисон внёс в конструкцию лампы много важных усовершенствований. Он добился значительно лучшего удаления воздуха из лампы, благодаря чему накалённая нить светилась, не перегорая в течение многих недель.


Одна из первых ламп накаливания Лодыгина. 70-е гг. XIX в. Политехнический музей. Москва.
Также миру свои варианты ламп накаливания предлагали Уоррен де ла Рю (1840 год), немец Генрих Гёбель (1854 год) и английский химик Джозеф Уилсон Суон (1860 год), однако они не могли похвастаться долговечностью и надёжностью.

Лампа накаливания Эдисона также вытеснила другого своего предшественника – «свечу Яблочкова» - электрическую угольную дуговую лампу, изобретённый в 1876 году Павлом Яблочковым. «Свеча Яблочкова» в своё время произвела настоящий фурор, мировая печать, особенно французская, английская, немецкая, пестрела заголовками: «Вы должны видеть свечу Яблочкова»; «Изобретение русского отставного военного инженера Яблочкова — новая эра в технике»; «Свет приходит к нам с Севера — из России»; «Северный свет, русский свет, — чудо нашего времени»; «Россия — родина электричества» и т. д. Свечи зажглись во многих городах мира, это был настоящий триумф русского инженера.


Электрическая свеча Яблочкова. 1876 г. Политехнический музей. Москва.
К сожалению, «свеча Яблочкова» горела всего полтора часа; по истечении этого времени приходилось вставлять в фонарь новую свечу. Несмотря на то, что впоследствии были придуманы фонари с автоматической заменой свечей, новые лампы накаливания могли гореть 800-1000 часов и постепенно перехватывали инициативу. Всё это оказало сильное влияние на дальнейшую работу Павла Николаевича и с этого времени он целиком переключился на создание мощного и экономичного химического источника тока. В ряде схем химических источников тока Яблочков впервые предложил для разделения катодного и анодного пространства деревянные сепараторы. Впоследствии такие сепараторы нашли широкое применение в конструкциях свинцовых аккумуляторов.

Итак, к 1879 году Эдисон в Америке довел до практического совершенства лампу накаливания. Одновременно с лампой в лаборатории инженера было разработано всё, что необходимо для системы электрического освещения: генераторы, регуляторы, выключатели, предохранители, провода, кабели и даже изоляционная лента. И вот 1 января 1880 г. на демонстрацию новой системы освещения в Менло-Парк были приглашены 3 тыс. человек: государственные деятели, учёные, журналисты, бизнесмены. Показ электрического освещения для домов и улиц прошёл очень удачно. Учёный стал получать тысячи писем с заказами на осветительное оборудование. Вскоре электрическое освещение по системе Эдисона получило распространение не только в США, но и в других странах мира.

В 1890-х годах А. Н. Лодыгин изобретает несколько типов ламп с нитями накала из тугоплавких металлов. Лодыгин предложил применять в лампах нити из вольфрама (именно такие применяются во всех современных лампах) 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. Первая американская коммерческая лампа с вольфрамовой спиралью впоследствии производилась по патенту Лодыгина. Также им 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 (лампа Нернста) или нить из металлического осмия (лампа Ауэра) и тантала (лампа Больтона и Фейерлейна).

В 1904 году австро-венгерские специалисты Шандор Юст и Франьо Ханаман получили патент за № 34541 на использование в лампах вольфрамовой нити. В Венгрии же были произведены первые такие лампы, вышедшие на рынок через венгерскую фирму Tungsram 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, титана. Из-за высокой стоимости вольфрама патент находит только ограниченное применение.

В 1910 году Вильям Дэвид Кулидж изобретает улучшенный метод производства вольфрамовой нити. Впоследствии вольфрамовая нить вытесняет все другие виды нитей.

Остающаяся проблема с быстрым испарением нити в вакууме была решена американским учёным, известным специалистом в области вакуумной техники Ирвингом Ленгмюром, который, работая с 1909 года в фирме «General Electric», ввёл в производство наполнение колбы ламп инертными, точнее — тяжёлыми благородными газами (в частности — аргоном), что существенно увеличило время их работы и повысило светоотдачу.

Производство ламп накаливания поставили на широкий поток. В интернете и прессе широко освещаются новости о лампах-долгожителях, например столетней лампе. Именно так называют самую долгогорящую лампу в мире. Она находится в пожарной части города Ливермор, Калифорния, и непрерывно горит с 1901 г. до настоящего времени. В пожарном департаменте утверждают, что эта лампа непрерывно горит как минимум 113 лет и за весь этот срок выключалась только несколько раз. Необычно высокий ресурс лампе обеспечила в основном работа на малой мощности (4 ваттa), в глубоком недокале, при очень низком КПД. Благодаря своей долговечности «Столетняя лампа» была занесена в Книгу рекордов Гиннеса и часто приводится в качестве доказательства существования «планируемого устаревания» ламп накаливания более позднего производства.


Столетняя лампа
Устаревание лампы накаливания, а стало быть, и её выход из строя, по мнению немецкого журналиста Гельмута Хёге явление намерененное. Он указывает на международный электроламповый картель — общество Phobus S. A. — с административным центром в Женеве (Швейцария), существовавший в 1924—1941 годах, объединявшего в себе более 40 производителей из разных стран, доля продукции которых на мировом рынке достигала 80 % и имеющий влияние на ценовую, патентную политику.

В 1924 году между участниками картеля была достигнута договорённость об ограничении времени жизни ламп накаливания в 1000 часов. При этом все производители ламп, состоящие в картеле, были обязаны вести строгую техническую документацию по соблюдению мер, предотвращающих 1000-часовое превышение цикла жизни ламп. Ситуация описывается в фильме 2010 года «Купить, выбросить, купить. Заговор вокруг лампочки». Также данный сговор описывался в документальном фильме канала Рен-ТВ цикла «Военная тайна». Обвинения небезосновательны.

Кстати о Родине. Случилась революция, электрификация СССР (ленинский план ГОЭЛРО) идёт полным ходом. За лампой накаливания закрепляется прозвище «лампочка Ильича». В наши дни так чаще всего называют простую лампу накаливания, свисающую с потолка на электрическом шнуре без плафона. Словосочетание появилось после поездки В. И. Ленина в деревню Кашино в 1920 году по случаю запуска местной электростанции с разводной сетью, выполненной из старых телеграфных проводов.


Лампочка Ильича, фото Аркадия Шайхета
(1925 г., село Ботино, Шатурский район)
Более полувека лампы существенно не менялись. Появлялись новые типы ламп, расширялась сфера использования. В компьютерной среде начинается использование электронных (электровакуумных) ламп – приборов, работающий за счёт управления интенсивностью потока электронов, движущихся в вакууме или разрежённом газе между электродами. Примером компьютера с подобными лампами может быть знаменитый ENIAC. Позднее транзисторы заменили вакуумные лампы в большинстве электронных устройств, совершив революцию в создании интегральных схем и компьютеров.
Российская экспортная радиолампа 6550C
Технологии не стояли на месте. Желание экономить электричество привело в итоге к созданию энергосберегающих ламп, которые бывают тёплого и холодного света, действительно меньше потребляя энергии, однако более чувствительны к перепадам напряжения. Кроме того к люстре с такими лампами нельзя устанавливать диммер – устройство для плавной регулировки яркости света, излучаемого лампами накаливания или светодиодами.


Энергосберегающая лампа

Диммер
Кстати, о светодиодных лампах. Светодиодные лампы или светодиодные светильники в качестве источника света используют светодиоды, применяются для бытового, промышленного и уличного освещения. Светодиодная лампа является одним из самых экологически чистых источников света. Принцип свечения светодиодов позволяет применять в производстве и работе самой лампы безопасные компоненты. Светодиодные лампы не используют веществ, содержащих ртуть, поэтому они не представляют опасности в случае выхода из строя или разрушения. Люстры со светодиодами частенько идут в комплекте с пультом дистанционного управления.


Светодиодная лампа
С наступлением нового XXI века импорт, закупки и производство ламп накаливания постепенно ограничивают. 1 сентября 2009 года в Евросоюзе в соответствии с директивой 2005/32/EG вступил в силу поэтапный запрет на производство, закупку магазинами и импорт ламп накаливания (за исключением специальных ламп). С 2009 года запрещены лампы мощностью 100 Вт и более, ламп с матовой колбой 75 Вт и более (с 1 сентября 2010 года) и др.

В России начиная с 2009 года также появляются подобные инициативы. Распоряжением Правительства РФ от 28.10.2013 N 1973-Р предполагается постепенное ограничение оборота на территории Российской Федерации ламп накаливания в зависимости от их энергетической эффективности и сферы их использования, а также стимулирование спроса на энергоэффективные источники света. Однако конкретные сроки запрета документ не предусматривает. Так что ещё послужит нам лампочка Ильича…

13.02.2016
© kool

Источники:

Энциклопедия Аванта+, том 14, «Техника»,
Ru.Wikipedia.Org.

В начало

Учебник | Лампа накаливания