Как появилась электрическая лампочка. Кто первым придумал электрическую лампочку накаливания. Мощность ламп и срок службы

Над источником искусственного света трудилось большое число ученых на протяжении нескольких десятилетий 19 века. Их усилия увенчались успехом, а разработки служат человечеству до сих пор. История создания лампочки не однозначна. Некоторые считают ее изобретением Лодыгина, другие – изобретением Эдисона. Эти два исследователя оставили значительный след в мире электротехники, но были лишь одними из многих изобретателей, занимавшихся опытами с электроосвещением.

Угольные монстры

Дуговые угольные лампы создавались различными специалистами с начала 50-х годов XIX века. Изначально их использовали в прожекторах на кораблях и маяках, а также, в виде экспериментов, в уличном освещении. Из-за большого износа и малой долговечности угольных стержней, а также необходимости в большом количестве подводимого электричества, в настоящее время они не применяются. Тогда, на заре электрической эры, их создавали как замену масляным, керосиновым и газовым светильникам.

Все приборы на основе горения имели более низкий ресурс и представляли собой пожароопасный прибор с низким коэффициентом полезного действия. Все прожекторы на основе керосиновых ламп давали весьма слабый свет на очень небольшом расстоянии от источника. На их фоне даже примитивные угольные лампы казались настоящим чудом, а их создатели – колдунами и шаманами.

Лампы накаливания: начало пути

Историкам известно, первым создать лампу удалось англичанину Деларю еще в 1809 году. Она имела платиновую спираль и стоила баснословных денег, что мешало практическому применению открытия. Многими учеными независимо друг от друга велись опыты по усовершенствованию прибора. В 1838 году бельгиец Жобар удешевил конструкцию лампы, применив как нить накала не дорогую платину, а дешевый уголь. Однако такое устройство было ненадежным и недолговечным, так как в атмосфере нить в колбе мгновенно перегорала.

Проводя опыты с усовершенствованием угольной лампы, немецкий изобретатель Генрих Гебель смог откачать часть воздуха из колбы лампы, создав первую вакуумную лампу, в которой нить горела значительно дольше. Однако угольный проводник являлся ненадежным источником свечения, и многие ученые сосредоточили усилия на его усовершенствовании.

В начале 1870-х годов русский ученый Александр Николаевич Лодыгин изобрел электрическую лампочку с вольфрамовой нитью накала. Он начинал, как и все, с опытов над угольными нитями, но со временем пришел к использованию вольфрама.

Опыты Лодыгина

Лодыгину удалось частично откачать воздух из колб своих ламп, что позволило существенно повысить их срок службы. Чуть позднее гениальный русский ученый предложил заполнять баллоны инертными газами, что делало их еще более эффективными и долговечными.

За свое практическое открытие Лодыгину была вручена престижная Ломоносовская премия Петербургской академии наук.

Чтобы защитить права на свое изобретение, он запатентовал его в Российской, Австро-Венгерской, Британской империях, Португалии, Франции, Италии, Бельгии, Швеции.

Александр Николаевич никогда не был альтруистом и понимал, что производство ламп сулит большую прибыль, поэтому организовал компанию «Русское товарищество электрического освещения Лодыгин и К°». Однако уже в 1906 году он продал свой патент на вольфрамовую лампу накаливания американской компании General Electric. В то время вольфрам был крайне редким и дорогим материалом, поэтому повсеместного распространения лампы Лодыгина не получили.

Наследие русского гения

Только с 1910 года, когда Вильям Дэвид Кулидж изобретает сравнительно дешевый способ получения вольфрама в промышленном производстве, вольфрамовые лампы Лодыгина снова становятся актуальными. Они оказались более долговечными и практичными, обладая более высоким КПД, в сравнении с угольными изделиями.

Александр Николаевич Лодыгин тем временем долго путешествовал по Западу, знакомился с техническими новинками. По возвращению в Россию, работая в строительном управлении Петербургской железной дороги, он пытался внедрять заграничные изобретения. Преподавание в Электротехническом институте позволило ему распространять полученные знания. Ученый задумал электрифицировать всю Россию, однако Первая мировая война и последовавшая за ней революция не дали воплотится в жизнь его начинаниям. После прихода к власти большевиков Лодыгин эмигрировал в США, однако за границей его идеи также не нашли отклика. В 1923 году он скоропостижно скончался в Нью-Йорке.

Тем временем лампу накаливания активно внедряет в быт американец Томас Эдисон. Он же получает лавры «единственного изобретателя» и «электрического гения» в США.

Осветительные приборы Эдисона

На вопрос, кто изобрел лампочку, каждый американец даст однозначный ответ: Томас Алва Эдисон.

После посещения своего друга Вильяма Валаса в 1878 году Томас Эдисон начинает работы над электрическими лампами накаливания (ему подарили динамо-машину и несколько дуговых ламп).

Эдисон потратил целый год на усовершенствование лампы, установил решающее значение вакуума в колбе. Он не придумал ничего революционного, но смог снизить себестоимость лампы и сделать ее поистине массовым товаром. Уже в конце 1883 года его компания выпускала ¾ ламп накаливания в США. Начав с себестоимости в 110 центов за лампу, Эдисон смог снизить этот показатель в 5 раз . И, хотя американец провел тысячи опытов с разными материалами, будущее было за вольфрамом.

К заслугам Эдисона в сфере освещения стоит отнести разработку формы стеклянной колбы для лампы, которая без изменений сохранилась и по сей день. Также он создал винтовой цоколь с патроном, вилку с розеткой и предохранители. Изобретатель не имел специального образования и не верил в теоретические знания и научные методы, однако в продвижении электрического освещения создал и сделал больше, чем все ученые XIX века.

Опровержения и факты

Некоторые газетчики и недобросовестные ученые подменяют исторические факты, ссылаясь на художественную или рекламную литературу из прошлого. Так, бытуют легенды, что Томас Эдисон никогда никаких изобретений сам не делал, а только воровал чужие идеи. Изобретенная им резьба и сам патрон для ламп освещения будто бы придумал не он, а его сотрудник Стерижер. Некоторые говорят и о том, что даже вилка с розеткой – не его заслуга.

Недобрая слава за Эдисоном закрепилась ввиду его чрезмерного увлечения патентами и прибылью от изобретений. Известен его конфликт с молодым инженером из Сербии Николой Тесла. Судился Эдисон и с братьями Люмьер за право на киноаппарат. Это при том, что великий американец не имел ни высшего, ни специального технического образования.

Однако заслуга Эдисона в продвижении различных технических средств велика. Он жил в довольно консервативном XIX веке и, тем не менее, смог внедрить электричество для освещения улиц и домов, снизил его себестоимость, смог наладить производство дешевых и сравнительно долговечных ламп. Его декоративные лампы мы видим в ресторанах до сих пор.

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.

Лампы накаливания в мире производятся все меньше, в развитых странах их заменяют как на производствах, так и в быту. Однако, благодаря их повсеместной популярности на протяжении более века, они всё ещё остаются востребованными.

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.

История ламп накаливания уходит своими корнями в девятнадцатый век. Рассмотрим основные моменты, связанные с этим уникальным изобретением человечества.

Особенности

Лампа накаливания это предмет, который знаком многим людям. В настоящее время трудно себе представить жизнь человечества без использования искусственного и электрического света. При этом редко кто задумывается над тем, как выглядела первая лампа, в какой исторический период она была создана.

Для начала рассмотрим устройство лампы накаливания. Этот источник электрического света представляет собой проводник с высокой температурой плавления, который находится в колбе. Из нее предварительно выкачан воздух, вместо него колба заполнена инертным газом. Проходя через лампу, электрический ток испускает поток света.

Суть функционирования

Каков принцип работы лампы накаливания? Он заключается в том, что при протекании электрического тока через тело накала, элемент нагревается, при этом разогревается сама вольфрамовая нить. Именно она испускает по закону Планка излучение теплового и электромагнитного типа. Чтобы создавать полноценное свечение, необходимо накалить вольфрамовую нить до нескольких сотен градусов. По мере уменьшения температуры спектр приобретает красный цвет.

Первые лампы накаливания имели множество недостатков. Например, сложно было регулировать температуру, в результате чего лампы быстро выходили из строя.

Технические особенности

Что собой представляет конструкция современной лампы накаливания? Так как она стала первым у нее достаточно простая конструкция. Основными элементами лампы считают:

• тело накала;
• колба;
• вводы тока.

В настоящее время разработаны различные модификации, в лампу введен предохранитель, представляющий собой звено. Для производства этой детали используют железоникелевый сплав. Звено сваривают в ножку ввода тока для того, чтобы не допустить при накаливании вольфрамовой нити разрушения стеклянной колбы.

Рассматривая основные преимущества и недостатки ламп накаливания, отметим, что с момента своего появления лампы были существенно модернизированы. Например, благодаря использованию предохранителя снизилась вероятность быстрого разрушения лампы.

Основным минусом подобных осветительных элементов является их высокое потребление энергии. Именно поэтому в настоящее время они стали применяться значительно реже.

Как появились искусственные источники света

История ламп накаливания связана со многими изобретателями. До того времени, когда русский физик Александр Лодыгин стал работать над ее созданием, уже были разработаны первые модели ламп накаливания. В 1809 году английский изобретатель Деларю разработал модель, которая была оснащена платиновой спиралью. История ламп накаливания связана и с изобретателем Генрихом Гебелем. В образце, созданном немцем, обугленная бамбуковая нить помещалась в сосуд, из которого предварительно выкачивали воздух. Гебель занимался модернизацией своей модели лампы накаливания на протяжении пятнадцати лет. Ему удалось получить рабочий вариант лампочки накаливания. Лодыгин добился качественного свечения угольного стержня, помещенного в стеклянном сосуде, из которого был удален воздух.

Вариант практичной модели

Первые лампы накаливания, которые можно было производить в больших объемах, появились в Англии в конце девятнадцатого века. Джозефу Уилсону Суону даже удалось получить патент на собственную разработку.

Говоря о тех, кто придумал лампу накаливания, также необходимо остановиться на экспериментах, проводимых Томасом Эдисоном.

Он пытался использовать в качестве нитей накаливания различные материалы. Именно этот ученый предложил в качестве нити накаливания платиновую нить.

Такое изобретение лампы накаливания стало новым этапом в сфере электричества. Изначально лампы Эдисона функционировали только в течение сорока часов, но, несмотря на это, они достаточно быстро вытеснили газовое освещение.

В тот период, когда Эдисон занимался своими исследованиями, в России Александру Лодыгину удалось создать сразу несколько различных видов ламп, в которых роль нитей играли тугоплавные металлы.

История ламп накаливания свидетельствует о том, что именно русский изобретатель впервые стал применять в виде тела накаливания тугоплавкие металлы.

Помимо вольфрама Лодыгин также проводил эксперименты с молибденом, скручивая его в виде спирали.

Специфика работы лампы Лодыгина

Для современных аналогов характерен прекрасный световой поток, а также качественная цветопередача. Их коэффициент полезного действия составляет 15% при наибольшем значении температуры накала. Такие источники света для своей работы потребляют существенное количество электрической энергии, поэтому их функционирование осуществляется не больше 1000 часов. Это с лихвой окупается невысокой стоимостью ламп, поэтому, несмотря на многообразие искусственных источников освещения, представленным на современном рынке, они по-прежнему считаются популярными и востребованными среди покупателей.

Интересные факты из истории лампы накаливания

В конце девятнадцатого века Дидрихсону удалось внести существенные изменения в модель, предлагаемую русским изобретателем Лодыгиным. Он провел полную откачку из нее воздуха, использовал в лампе сразу несколько волосков.

Подобное усовершенствование позволяло использовать лампу даже в том случае, когда один из волосков перегорал.

Английскому инженеру Джозефу Уилсону Суону принадлежит патент, подтверждающий создание им лампы с угольным волокном.

Волокно располагалось в кислородной разряженной атмосфере, в результате чего свет получался более ярким и равномерным.

Во второй половине девятнадцатого века Эдисон помимо самой лампы изобретает поворотный бытовой выключатель.

Масштабное появление ламп на рынке

С конца девятнадцатого века стали появляться лампы, в которых в качестве нити накаливания использовались оксиды иттрия, циркония, тория, магния.

В начале прошлого века венгерскими исследователями Шандором Юстом и Франьо Ханаманом был получен патент на применение вольфрамовой нити в лампах накаливания. Именно в этой стране были изготовлены первые экземпляры таких ламп, которые вышли на масштабный рынок.

В США в этот же временной период были построены и запущены заводы, занимающиеся получением титана, вольфрама, хрома, путем электрохимического восстановления.

Высокая стоимость вольфрама внесла свои корректировки в скорость внедрения ламп накаливания в повседневную жизнь.

В 1910 году Кулидж разработал новую технологию изготовления тонких вольфрамовых нитей, что способствовало удешевлению производства искусственных ламп накаливания.

Проблему ее быстрого испарения удалось решить американскому ученому Ирвингу Ленгмюру. Именно им было введено в промышленное производство наполнение инертным газом стеклянных колб, что увеличило срок эксплуатации лампы, удешевило их.

Коэффициент полезного действия

Практически вся энергия, которая получается в лампу, постепенно переходит в тепловое излучение. КПД достигает 15 процентов при температурном показателе 15 процентов.

По мере повышения значения температуры происходит увеличение коэффициента полезного действия, но это вызывает существенное снижение эксплуатационного срока службы лампы.

При 2700 К срок полноценного использования искусственного источника света составляет 1000 часов, а при 3400 К - несколько часов.

Для того чтобы повысить долговечность лампы накаливания, разработчики предлагают уменьшать значение напряжения питания. Безусловно, при этом КПД также будет снижаться примерно в 4-5 раз. Такой эффект инженеры используют в тех случаях, когда требуется надежное освещение минимальной яркости. К примеру, это актуально для вечернего и ночного освещения строительных площадок, лестничных пролетов.

Для этого осуществляют последовательное подключение переменного тока лампы с диодом, что гарантирует подачу тока в лампу на протяжении половины всего периода подачи тока.

Учитывая, что цена обычной лампы накаливания существенно меньшее ее среднего срока эксплуатации, приобретение таких источников освещения можно считать достаточно выгодным мероприятием.

Заключение

История появления той модели электрической лампы, к которой мы привыкли, связана с именами многих русских и иностранных ученых и изобретателей. На протяжении двух столетий этот искусственный источник освещения подвергался преобразованиям, модернизации, целью которых было увеличение эксплуатационного срока службы прибора, снижение его стоимости.

Самый большой износ нити накала наблюдается в случае резкой подачи на лампу напряжения. Для решения этой проблемы, изобретатели стали снабжать лампы разнообразными устройствами, гарантирующими их плавный запуск.

В холодном виде вольфрамовая нить обладает удельным сопротивлением, которое всего в два раза превышает показатель алюминия. Для того чтобы избегать пиковых значений мощности, разработчики используют терморезисторы, сопротивление которых падает по мере повышения температуры.

У низковольтовых ламп при равной мощности ресурс эксплуатации и светоотдача намного выше, поскольку они имеют большее сечение тела накаливания. В светильниках, рассчитанных на множество ламп, эффективно последовательное соединение нескольких ламп меньшего напряжения. К примеру, можно вместо шести ламп мощностью 60 Вт, включенных параллельно, использовать всего три.

Безусловно, в наши дни появились различные модели электрических ламп, которые имеют гораздо более результативные характеристики, чем обычные лампочки, изобретенные во время Лодыгина и Эдисона.

Современную жизнь сложно представить без электрификации и, в частности, без электрической лампы. Многие уверены, что изобретателем лампочки является Томас Эдисон, но на самом деле история создания этого прибора достаточно долгая и не такая простая, как кажется. Большое количество ученых трудилось над изобретением, без которого сейчас невозможно представить жизнь.

История изобретения

Люди стали освещать свои дома с тех пор, как научились добывать огонь. По мере развития человечества в качестве источников искусственного освещения применялись самые разные вещества:

• растительные масла;
• животный жир;
• нефть;
• лучина;
• природный газ.

Самый первый способ освещения придуман еще древними египтянами, которые пользовались специальными сосудами, куда наливали масло и опускали хлопчатобумажные фитили. С тех пор как люди стали добывать нефть, настала эра керосиновых ламп, пришедшим на смену лучинам и свечам. Последним этапом развития в этой области стало изобретение электрических ламп.

Этапы развития

На вопрос, кто изобрел лампу накаливания, трудно ответить однозначно, так как в создании этого необходимого прибора участвовало большое количество ученых. В разное время и на различных этапах свои знания, труды и умения приложили многие ученые умы:

Жерар Деларю и Генрих Гебель

Французский ученый впервые попытался создать аналог современной лампочки еще в 1820 году. В качестве нити накала использовали платиновую проволоку, способную отлично нагреваться и ярко светить.

«Прабабушка» современных ламп навсегда осталась опытным образцом, и автор изобретения к нему больше не вернулся.

Немецкий исследователь Генрих Гебель представил собственное изобретение в 1854 году. В основе создания электрической лампочки лежали бамбук и сосуд с откаченным воздухом. В сосуд помещалась бамбуковая нить, служащая в качестве лампы накаливания.

Именно Гебель считается первым человеком, который изобрел электролампочку , используемую для освещения. Ученый впервые сумел догадаться, что вакуумное пространство позволит лампе накаливания гореть дольше. Благодаря использованию вакуума время работы прибора удалось продлить на несколько часов. Чтобы создать полностью безвоздушное пространство, ученому потребовались годы.

Русский ученый Александр Лодынин

Несмотря на предыдущие опыты, первым изобретателем лампочки считается русский ученый Александр Лодынин . Именно он реализовал мечту человечества о постоянном источнике освещения. Свое изобретение российский инженер впервые представил в 1872 году, а через год на петербургских улицах зажглись первые лампочки Лодынина.

Этот источник освещения мог работать до получаса, и для того времени это был прогресс. Если выкачать воздух, лампа продолжала работать. То есть это был первый источник освещения, работающий в постоянном режиме.

Лодынину был вручен патент на лампу с угольной нитью накала. Впоследствии ученый проводил опыты по использованию для стержня различных тугоплавких материалов. Он первым предложил применить для этих целей вольфрам, а также откачивать воздух из лампочки, наполняя ее инертным газом.

Изобретатель Павел Яблочков

Еще одному русскому изобретателю - Павлу Яблочкову удалось продлить работу электрических ламп до полутора часов. Павел Николаевич, посвятивший всю свою жизнь электротехнике, сумел создать не только первую лампочку, но и стал «отцом» электрической свечи. Благодаря этому появилась возможность освещать города по ночам.

Электрическое изобретение Яблочкова имело невысокую стоимость и могло освещать пространство в течение полутора часов. После сгорания лампу заменяли новой. Эта обязанность лежала на дворниках. Позднее появились фонари с автоматической заменой свечи.

Именно изобретение Яблочкова проложило путь к массовому внедрению электричества для уличного освещения.

Новизна изобретения Яблочкова заключалась в том, что в его лампах находилась каолиновая нить накала, не требовавшая наличия вакуума для продолжительного горения. При этом устройство русского электротехника требовало предварительного разогрева проводника, например, при помощи спички.

Американец Томас Эдисон

Когда говорят об изобретателе, создавшем лампу накаливания, всегда упоминают Томаса Эдисона. Но мало кто знает, что американец всего лишь усовершенствовал изобретенный до него прибор, вовремя оформил на него патент и запустил массовое производство. Поэтому Эдисон в большей степени бизнесмен, чем ученый, а первым изобрел лампочку россиянин Александр Лодынин.

В Америке об изобретении Лодынина стало известно благодаря морскому офицеру Хотинскому. Побывав в лаборатории Эдисона, он передал ему изобретения Лодынина и Яблочкина.

Американец доработал новинку, применив вместо угольного стержня буковую нить. Чтобы придумать, как усовершенствовать работу лампы , ему пришлось предпринять около 6000 попыток, но цель была достигнута - его лампочка могла гореть почти сто часов. Эдисон запатентовал изобретение как свое, чем вызвал протест у Яблочкова.

Американский ученый внес и свой вклад в прибор, который стал необходимым для всего человечества. Он создал цоколь и патрон для лампы, а также поворотный выключатель, без которого электрическая свеча не будет работать.

Из истории создания видно, что к изобретению лампочки причастны многие передовые ученые того времени. Кто бы ни был первооткрывателем, без этого удивительного изобретения мир был бы совсем иным.

Упорное заблуждение, отчасти подогреваемое энциклопедиями, будто бы электрическая лампочка была создана американским изобретателем Томасом Эдисоном, а не русскими инженерами и электротехниками Павлом Яблочковым и Александром Лодыгиным, до сих пор весьма популярно в массах. Что же, попытаемся и мы пролить свет на это совсем уж темное дело.

За каждым из вышеназванных изобретателей тянется более или менее длинный шлейф изобретений. У Александра Николаевича Лодыгина никто не отнимает его прав на водолазный аппарат и индукционную печь. Павел Николаевич Яблочков не только сконструировал первый генератор переменного тока, но и первым применил переменных ток для промышленных целей, создал трансформатор переменного тока, а также электромагнит с плоской обмоткой и впервые использовал статические конденсаторы в цепи переменного тока. Были и другие изобретения, которые не сохранились до наших дней, кроме упоминания о них.

Поручик в отставке Яблочков, как говорят, проснулся знаменитым в апрельский день 1876 года, когда на Лондонской выставке демонстрировал свечу собственного изобретения. На невысоких металлических постаментах, на приличном расстоянии друг от друга стояли четыре обернутые в асбест свечи, от которых вели провода. В соседнем помещении стояла динамо-машина. При повороте ее рукоятки обширное помещение заливал очень яркий, немного голубоватый электрический свет. Публика пребывала в полном восторге от русского изобретения, и вскоре в печати на всех европейских языках появился модный термин "свеча Яблочкова". Да что там Европа и даже США, "русский свет" залил покои короля Камбоджи и сераль персидского шаха.

"Свеча Яблочкова" и "русский свет" — это, безусловно, не лампочка накаливания. И приоритет русского изобретателя в этом вопросе вроде бы никто не оспаривает. Но нам не до лампочки, или, наоборот, именно до нее, родимой! Подлинным царем (как увидим ниже и самым настоящим) электрической лампочки с полным правом должен именоваться Александр Лодыгин.

Внесенные им улучшения и изменения фактически могут приравниваться к открытию, несмотря на то, что у него были предшественники. С некоторой условностью изобретение Лодыгина можно сравнить с открытием Колумбом Америки, в которую плавали викинги и даже древние финикийцы, но для всего остального мира это, по большому счету, было неважно.

Выходившая большим тиражом газета New York Herald от 21 декабря 1879 года писала: "Вплоть до 1873 года электрическое освещение лампами накаливания обнаружило, однако, слабый прогресс, и изобретатели рассматривали метод накаливания как заслуживающий значительно меньшего внимания, чем применение вольтовой дуги. В указанном году, тем не менее, интерес к методу освещения накаливания усилился благодаря изобретению мистера Лодыгина, построившего лампу, в которой были преодолены многие трудности, казавшиеся ранее непреодолимыми".

Впрочем, неизвестно точно, с какого времени парижские и американские газеты именовали нашего соотечественника на французский лад Alexandre de Lodyguine или Alexander de Lodyguine . Особенную пикантность добавляла аристократическая приставка "де", что и не удивительно, ведь Александр Николаевич вел свой род от знатной дворянской фамилии Российской империи. Несмотря на бедность родителей, генеалогия рода Лодыгина не уступала правящей царской семье, поскольку происходил он от общего с Романовыми предка — Андрея Кобылы.

Предыстория вмешательства в чисто "русскую историю" янки Эдисона такова. В 1877 году морской офицер А. Н. Хотинский принимал в Америке крейсеры, строящиеся по заказу Российской империи. При посещении им лаборатории Т. Эдисона он передал последнему лампу накаливания Лодыгина и "свечу Яблочкова". Эдисон подобрал наиболее удачный материал — обугленный бамбук, помещенный в вакуум — для волоска лампы, который обеспечивал достаточнуюпродолжительность работы, и в ноябре 1879 года получил патент на свое изобретение. Яблочков выступил в печати с обвинением в нарушении его авторских прав. На протяжении следующего десятилетия лампочку продолжали улучшать, но Эдисон продолжал числиться ее изобретателем.

Если бы Эдисон, украв идею русских лаптей, превратил бы их в кроссовки типа Nike , вот это было бы под стать изобретению Лодыгина. Но Томас Алва Эдисон всего-навсего улучшил стельки или разгладил шнурки, а выдал как за свое детище. Не будем слишком строги к предприимчивому янки, заколачивавшему длинный американский доллар. В конце концов, что действительно придумал этот изворотливый малый и за что мы его даже не благодарим, когда, каждый раз, поднимая телефонную трубку, на разных языках произносим: "Алло!"

А вот царскому родственнику Лодыгину не везло по жизни. Романовы — самая богатейшая династия в мире, а его родители едва-едва сводят жизнь с концами. Да и сам Александр, свет Николаевич, тоже малость подкачал. Голова и руки вроде на месте, Бог и талантом не обидел, но почему же так отчаянно не везет?

Проект создания электролета заинтересовал французское правительство, хотя предназначался родной сторонушке. Комитет национальной обороны Франции выделяет Лодыгину 50 тысяч франков, но по пути у рассеянного изобретателя то ли французские апаши, то ли русские жиганы украли чемодан. Да и черт бы с бумажками, хотя на них нанесены водяные знаки, выкрали все чертежи. Вместо того чтобы стать во главе конструкторского бюро, Александр Николаевич удовольствовался профессией слесаря. И лихорадочно принялся восстанавливать по памяти утраченные расчеты. Получилось вполне по пословице: не было бы счастья, да несчастье помогло. Так родилась идея электрической лампочки.

Мы уже упоминали о реакции Лодыгина на фокусы Эдисона, ведь свое прошение на привилегию, как тогда на Руси называли патент, Александр Николаевич подал еще в 1872 году. Минимум за пятилетку до наглого трудоголика Эдисона. Но, согласитесь, дело не только в бумажках… Восемь фонарей с лампочкой Лодыгина освещали улицы Санкт-Петербурга уже в 1873 году — а это уже весьма наглядный аргумент. Но, как обычно, поставить на место зарвавшегося янки помешала и русская лень, и русская дурь. Александр Лодыгин заигрался в политику, примкнув к "народовольцам", которые с бомбами охотились на русского царя. Чудом избежав ареста, в 1880 году Лодыгин был избран членом Российского технического общества. Кажется, за предложение заменить вакуум в колбе на инертный газ.

И все-таки ему пришлось покинуть Отчизну. И пока талантливый изобретатель изображал негодование прогнившим царским режимом, его американский коллега не объявлял бойкота воротилам Уолл-стрита. Его небольшой свечной… простите, лампочный заводик ежедневно штамповал по 500 штук электрических лампочек. Политический эмигрант Лодыгин не в состоянии был отслеживать судьбу своих заявок в Бюро патентов США, и как только сроки их рассмотрения заканчивались, Эдисон, не скупившийся на ловких стряпчих, тут же подавал собственное прошение и моментально получал свой копирайт.

В 1809 году англичанин Деларю строит первую лампу накаливания (с платиновой спиралью). В 1838 году бельгиец Жобар изобретает угольную лампу накаливания. В 1854 году немец Генрих Гёбель разработал первую «современную» лампу - обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде. В последующие 5 лет он разработал то, что многие называют первой практичной лампой. В 1860 год английский химик и физик Джозеф Уилсон Суон продемонстрировал первые результаты и получил патент, однако трудности в получении вакуума привели к тому, что лампа Суона работала недолго и неэффективно.

11 июля 1874 года российский инженер Александр Николаевич Лодыгин получил патент за номером 1619 на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещённый в вакуумированный сосуд.

В 1875 году В. Ф. Дидрихсон усовершенствовал лампу Лодыгина, осуществив откачку воздуха из неё и применив в лампе несколько волосков (в случае перегорания одного из них следующий включался автоматически).

Английский изобретатель Джозеф Уилсон Суон получил в 1878 году британский патент на лампу с угольным волокном. В его лампах волокно находилось в разреженной кислородной атмосфере, что позволяло получать очень яркий свет.

Во второй половине 1870-х годов американский изобретатель Томас Эдисон проводит исследовательскую работу, в которой он пробует в качестве нити различные металлы. В 1879 году он патентует лампу с платиновой нитью. В 1880 году он возвращается к угольному волокну и создаёт лампу с временем жизни 40 часов. Одновременно Эдисон изобрёл бытовой поворотный выключатель. Несмотря на столь непродолжительное время жизни, его лампы вытесняют использовавшееся до тех пор газовое освещение.

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 венгры д-р 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.

КПД и долговечность

Почти вся подаваемая в лампу энергия превращается в излучение. Потери за счёт теплопроводности и конвекции малы. Для человеческого глаза, однако, доступен только малый диапазон длин волн этого излучения. Основная часть излучения лежит в невидимом инфракрасном диапазоне и воспринимается в виде тепла.

Коэффициент полезного действия ламп накаливания достигает при температуре около 3400 K своего максимального значения 15 %. При практически достижимых температурах в 2700 K (обычная лампа на 60 Вт) КПД составляет 5 %.

С возрастанием температуры КПД лампы накаливания увеличивается, но при этом существенно снижается её долговечность. При температуре нити 2700 K время жизни лампы составляет примерно 1000 часов, при 3400 K всего лишь несколько часов, при увеличении напряжения на 20 % яркость возрастает в два раза. Одновременно с этим время жизни уменьшается на 95 %.

Уменьшение напряжения питания хотя и понижает КПД, но зато увеличивает долговечность. Так, понижение напряжения в два раза (при последовательном включении) уменьшает КПД примерно в 4-5 раз, но зато увеличивает время жизни почти в тысячу раз. Этим эффектом часто пользуются, когда необходимо обеспечить надёжное дежурное освещение без особых требований к яркости, например на лестничных площадках. Часто для этого при питании переменным током лампу подключают последовательно с диодом, благодаря чему ток в лампу идет только в течение половины периода.

Так как стоимость потребленной лампой накаливания за время службы электроэнергии в десятки раз превышает стоимость самой лампы, существует оптимальное напряжение, при котором стоимость светового потока минимальна. Оптимальное напряжение несколько выше номинального, поэтому способы повышения долговечности путем понижения напряжения питания с экономической точки зрения абсолютно убыточны.

Ограниченность времени жизни лампы накаливания обусловлена в меньшей степени испарением материала нити во время работы и в большей степени возникающими в нити неоднородностями. Неравномерное испарение материала нити приводит к возникновению истончённых участков с повышенным электрическим сопротивлением, что ведёт к ещё большему нагреву и испарению материала в таких местах. Когда одно из этих сужений истончается настолько, что материал нити в этом месте плавится или полностью испаряется, ток прерывается и лампа выходит из строя.

Наибольший износ нити накала происходит при резкой подаче напряжения на лампу, поэтому значительно увеличить срок её службы можно, используя разного рода устройства плавного запуска.

Вольфрамовая нить накаливания имеет в холодном состоянии удельное сопротивление, которое всего в 2 раза выше, чем сопротивление алюминия. При перегорании лампы часто бывает, что сгорают медные проводки, соединяющие контакты цоколя с держателями спирали. Так, обычная лампа на 60 Вт в момент включения потребляет свыше 700 Вт, а 100-ваттная - более киловатта. По мере прогрева спирали её сопротивление возрастает, а мощность падает до номинальной.

Для сглаживания пиковой мощности могут использоваться терморезисторы с сильно падающим сопротивлением по мере прогрева, реактивный балласт в виде ёмкости или индуктивности, диммеры (автоматические или ручные). Напряжение на лампе растет по мере прогрева спирали и может использоваться для шунтирования балласта автоматикой. Без отключения балласта лампа может потерять от 5 до 20 % мощности, что тоже может быть выгодно для увеличения ресурса.

Низковольтные лампы накаливания при той же мощности имеют больший ресурс и светоотдачу благодаря большему сечению тела накаливания. Поэтому в многоламповых светильниках (люстрах) целесообразно применение последовательного включения ламп на меньшее напряжение вместо параллельного включения ламп на напряжение сети. Например, вместо параллельно включенных шести ламп 220В 60Вт применить шесть последовательно включенных ламп 36 В 60Вт, то есть заменить шесть тонких спиралей одной толстой.

Разновидности ламп

Лампы накаливания делятся на (расположены по порядку возрастания эффективности):

• вакуумные (самые простые);
• аргоновые (азот-аргоновые);
• криптоновые (примерно +10% яркости от аргоновых);
• ксеноновые (в 2 раза ярче аргоновых);
• галогенные (наполнитель I или Br, в 2,5 раза ярче аргоновых, большой срок службы, не любят недокала, так как не работает галогенный цикл);
• галогенные с двумя колбами (более эффективный галогенный цикл за счет лучшего нагрева внутренней колбы);
• ксенон-галогенные (наполнитель Xe + I или Br, наиболее эффективный наполнитель, до 3х раз ярче аргоновых);
• ксенон-галогенные с отражателем ИК излучения (так как большая часть излучения лампы приходится на ИК диапазон, то отражение ИК излучения внутрь лампы заметно повышает КПД, производятся для охотничьих фонарей);
• накаливания с покрытием, преобразующим ИК излучение в видимый диапазон. Ведутся разработки ламп с высокотемпературным люминофором, который при нагреве излучает видимый спектр.