А. Н. Лодыгин
В 1840 году англичанин Де ла Рю создаёт первую лампу накаливания с платиновой спиралью. Но из-за высокой стоимости используемой платины, такая лампа оказалась не целесообразной. Однако в будущем послужила прототипом для современных ламп накаливания.
КПД и долговечность
Практически вся подаваемая в лампу энергия преобразуется в излучение. Утраты за счёт теплопроводности и конвекции малы. Для людского глаза, но, доступен только малый диапазон длин волн этого излучения. Основная часть излучения лежит в невидимом инфракрасном спектре и воспринимается в виде тепла. Коэффициент полезного деяния ламп накаливания добивается при температуре около 3400 K своего наибольшего значения 15 %. При фактически достижимых температурах в 2700 K (рядовая лампа на 60 Вт) КПД составляет 5 %.
С возрастанием температуры КПД лампы накаливания растет, но при всем этом значительно понижается её долговечность. При температуре нити 2700 K время жизни лампы составляет приблизительно 1000 часов, при 3400 K всего только несколько часов, при увеличении напряжения на 20 %, яркость растет вдвое. Сразу с этим время жизни уменьшается на 95 %.
Уменьшение напряжения питания хотя и понижает КПД, но зато наращивает долговечность. Так снижение напряжения вдвое (напр. при поочередном включении) уменьшает КПД примерно в 4-5 раз, но зато наращивает время жизни практически в тысячу раз. Этим эффектом нередко пользуются, когда нужно обеспечить надёжное дежурное освещение без особенных требований к яркости, к примеру, на лестничных площадках. Нередко для этого при питании переменным током лампу подключают поочередно с диодом, по этому ток в лампу идет исключительно в течение половины периода.
Потому что цена потребленной за время службы лампой накаливания электроэнергии в 10-ки раз превосходит цена самой лампы, существует наилучшее напряжение, при котором цена светового потока мала. Наилучшее напряжение несколько выше номинального, потому методы увеличения долговечности методом снижения напряжения питания с экономической точки зрения полностью убыточны.
Ограниченность времени жизни лампы накаливания обоснована в наименьшей степени испарением материала нити во время работы, и в основном возникающими в нити неоднородностями. Неравномерное испарение материала нити приводит к появлению истончённых участков с завышенным электронным сопротивлением, что в свою очередь ведёт к ещё большему нагреву и испарению материала в таких местах. Когда одно из этих сужений истончается так, что материал нити в этом месте плавится либо стопроцентно испаряется, ток прерывается, и лампа выходит из строя.
Больший износ нити накала происходит при резкой подаче напряжения на лампу, потому существенно прирастить срок её службы можно используя различного рода устройства плавного пуска.
Вольфрамовая нить накаливания имеет в прохладном состоянии удельное сопротивление, которое всего в 2 раза выше, чем сопротивление алюминия. При перегорании лампы нередко бывает, что сгорают медные проводки, соединяющие контакты цоколя с держателями спирали. Так, рядовая лампа на 60 Вт в момент включения потребляет выше 700 Вт, а 100-ваттная - более кв. По мере прогрева спирали её сопротивление растет, а мощность падает до номинальной.
Для сглаживания пиковой мощности могут использоваться терморезисторы с очень падающим сопротивлением по мере прогрева, реактивный балласт в виде ёмкости либо индуктивности, диммеры (автоматические либо ручные). Напряжение на лампе вырастает по мере прогрева спирали и может употребляться для шунтирования балласта автоматикой. Без отключения балласта лампа может утратить от 5 до 20 % мощности, что тоже может быть прибыльно для роста ресурса.
Низковольтные лампы накаливания при той же мощности имеют больший ресурс и светоотдачу благодаря большему сечению тела накаливания. Потому в многоламповых светильниках (люстрах) целенаправлено применение поочередного включения ламп на наименьшее напряжение заместо параллельного включения ламп на напряжение сети. К примеру, заместо параллельно включенных 6 ламп 220В 60Вт применить 6 поочередно включенных ламп 36 В 60Вт, другими словами поменять 6 тонких спиралей одной толстой.
Разновидности ламп
Лампы накаливания делятся на (размещены по порядку возрастания эффективности):
- Вакуумные (самые обыкновенные)
- Аргоновые (азот-аргоновые)
- Криптоновые (приблизительно +10% яркости от аргоновых)
- Ксеноновые (в 2 раза ярче аргоновых)
- Галогенные (наполнитель I либо Br, в 2,5 раза ярче аргоновых, большой срок службы, не обожают недокала, потому что не работает галогенный цикл)
- Галогенные с 2-мя пробирками (более действенный галогенный цикл за счет наилучшего нагрева внутренней пробирки)
- Ксенон-галогенные (наполнитель Xe + I либо Br, более действенный наполнитель, до 3х раз ярче аргоновых)
- Ксенон-галогенные с отражателем ИК излучения (потому что большая часть излучения лампы приходится на ИК спектр, то отражение ИК излучения вовнутрь лампы приметно увеличивает КПД, выполняются для охотничьих фонарей)
- Накаливания с покрытием модифицирующим ИК излучение в видимый спектр. Ведутся разработки ламп с высокотемпературным люминофором, который при нагреве испускает видимый диапазон.
Выражение "Россия - родина слонов" появилось в конце сороковых годов, в самый разгар борьбы с низкопоклонством перед Западом. Кампания по борьбе с низкопоклонством, как это частенько случается в нашей стране, шла с некоторыми перегибами - следует признать, что далеко не все эпохальные научные открытия и технические изобретения сделаны именно в России. Но если Россия и не родина воздушного шара, самолета и даже радио, то лампы накаливания - однозначно, русское изобретение.
Да, в наши дни старые добрые "лампочки Ильича" постепенно вытесняют люминесцентные, галогенные, светодиодные и всякие прочие энергосберегающие лампочки. Но, тем не менее, лампы накаливания остаются и в наши дни самым популярным источником света.
Когда же вспыхнула первая лампа накаливания? Есть экстравагантная гипотеза, что произошло это... в Древнем Египте. Стены гробниц египетских фараонов покрыты фресками, но нет ни малейших следов копоти от дыма светильников и факелов. Может быть, источником света для древних художников служили именно лампы накаливания? Ведь гальванические элементы были известны египтянам. Но не одной древнеегипетской лампочки археологи пока что не обнаружили.
Давайте от гипотез перейдем к достоверным фактам. Все началось в Санкт-Петербурге в 1802 году.
 В.В. Петров |
Учёные, благодаря, которым появилась на свет современная лампочка, по странному стечению обстоятельств, родились в один тот же год - 1847-ой. Это Александр Николаевич Лодыгин, Павел Николаевич Яблочков и Томас Алва Эдисон.
Русский изобретатель Лодыгин работал и над летательными аппаратами и над водолазными костюмами, но в историю вошел как изобретатель лампы накаливания. Сначала попробовал использовать для освещения электрическую дугу, но быстро убедился, что это тупиковый путь. И Лодыгин стал раскалять различные металлы, пропуская через них электрический ток. В конце концов он остановился на угольных стержнях. После ряда экспериментов у него получилась почти современная лампочка - стеклянная колба из которой откачан воздух, внутри - угольный стержень, помещенный между двумя электродами. В 1872 году он подал патентную заявку на свое изобретение, а годом позже основал "Товарищество электрического освещения Лодыгин и компания". Впрочем, товарищество быстро разорилось - угольные лампы Лодыгина были еще слишком несовершенны и не могли составить конкуренцию газовым фонарям и светильникам. До появления привычных нам электрических люстр, торшеров, плафонов оставались десятилетия. Но Лодыгин остался в истории как изобретатель лампы накаливания.
Но вскоре конкуренцию лампе Лодыгина составило изобретение другого русского инженера - "свеча" Павла Николаевича Яблочкова. "Свеча" представляла два угольных стержня, поставленные параллельно и разделенные прослойкой каолина - белой глины, тугоплавкого вещества, не проводящего электричество. Изобретение Лодыгина представляло собой по сути дела современную дуговую ламу. В своем изобретении Яблочков нашел практическое применение "электрической дуге", открытой в начале девятнадцатого столетия профессором Петровым. Свое изобретение он запатентовал во Франции в 1876 году. "Русская свеча" имела грандиозный успех на Парижской выставке 1878 года. Все газеты пестрели заголовками о сенсационной новинке - "русском свете". "Свечи" Яблочкова использовались для освещения парижских улиц, в Лондоне ими осветили набережную Темзы. А вот в качестве домашнего светильника лампы Яблочкова использовать было затруднительно. Слишком ярким был их свет - почти 300 свечей. Да и тепла они выделяли слишком много. Но изобретение Яблочкова не забыто и в наши дни - схожий принцип используется в современных дуговых лампах, которые, устанавливаются, например, в прожектора.
И Яблочков и Лодыгин были талантливыми инженерами и изобретателями, но оказались плохими бизнесменами. А Томасу Эдисону деловой хватки было не занимать. Он решил усовершенствовать изобретение Лодыгина - продлить срок жизни угольной нити. Он последовательно перебрал уголь шести тысяч растений со всего мира, пока выбрал одну из разновидностей бамбука. Одновременно он усовершенствовал способ откачки воздуха из колбы. Внес он ряд изменений и в генераторы и электрические кабели. Патент на лампу накаливания ему получить не удалось - приоритет Лодыгина был неоспорим, но все усовершенствования были запатентованы.
Эдисон тщательно продумал коммерческое применение электрических ламп. Сначала он детально изучил газовую промышленность - главного конкурента. А затем разработал план электростанции и схему проводки тока к домам и фабрикам. С учетом стоимости материалов и электроэнергии цена первой американской лампочки составила 40 центов. Затем он установил в своей усадьбе сразу 700 ламп. Это был сильный рекламный ход - о новом виде освещения писали все американские газеты. Платной рекламы уже не требовалось.
Но честь создания современной версии лампы накаливания принадлежит не Эдисону, а все тому же Лодыгину. В 1880-ые годы он свел дружбу с революционерами-народовольцами. После того, как его новые друзья стали один за другим попадать за решетку, изобретатель счел за благо перебраться в Америку. Там он продолжил совершенствовать свое изобретение - искать новые тугоплавкие материалы, которые сделают его лампы более долговечными. В конце концов он остановил выбор на вольфраме. В 1907 году он вернулся в Россию, преподавал в Электротехническом институте, работал в строительном управлении Петербургской железной дороги. После Февральской революции он снова уехал в Америку. В 1920 году он получил приглашение вернуться на родину и принять участие в разработке плана ГОЭЛРО (плана электрификации России). Но это предложение он отклонил совсем не по политическим причинам – к этому времени он был пожилым больным человеком. Изобретатель лампы накаливания скончался 16 марта 1923 года в Бруклине. А лампы накаливания продолжают свою жизнь. И достоянием истории они станут еще не скоро.
История лампы накаливания. Почему Томас Эдисон?
Во второй половине 1870-х годов идея электрического освещения с помощью проводников накаливаемых электрическим током была уже не нова. Многие ученые, инженеры и изобретатели работали (проводили исследования и эксперименты) в этом направлении, т.к. им были ясно видны большие перспективы практического применения электрических ламп накаливания. И не удивительно поэтому, что во многих странах нашлись свои изобретатели первой лампы накаливания: в Великобритании - Сван, в России - Лодыгин, в Германии - Гебель, в США - Эдисон. Были и другие имена, некоторые из них я упоминал в своих сообщениях об электрической лампочке.
Так почему же тогда в общественном сознании практически всего человечества утвердилось устойчивое мнение, что изобретателем лампы накаливания является именно Томас Эдисон?
Это тем более удивительно и непонятно, если учесть, что в самой Америке, уже в начале 1880-х годов было несколько изобретателей, а также представлявших их компаний, стремящихся занять лидирующие позиции на еще только зарождающемся и весьма перспективном рынке электрического освещения. Повторюсь - именно на рынке освещения, а не лампочек.
В то время централизованных электрических сетей не существовало, и лампочки сами по себе были не нужны. Поэтому, обычно, предлагалось комплексное решение проблемы освещения здания (например, большого магазина) или комплекса зданий, которое (решение) включало в себя практически все оборудование и материалы, начиная от электрических генераторов и заканчивая лампочками накаливания. А ведь еще не было практически ни какой соединительной электрической арматуры, все элементы которой еще надо было изобрести и организовать производство. Я уже не говорю о всяких там нормах, нормативах, правилах эксплуатации и техники безопасности, и т.д. и т.п., которых также еще не существовало.
Вот любопытный документ - небольшая статья опубликованная в журнале Popular Science май 1881 стр.24. Это анонс книги Electric Lighting by Incandescence изданной в Нью-Йорке в 1881 году, автор которой Уильям Сойер (William Sawyer), сам был одним из пионеров в разработке ламп накаливания.
Прошло немного более года, с тех пор как 1-го января 1880 года в Менло-Парке (США) Томас Эдисон провел первую публичную демонстрацию электрического освещения, а уже выходит книга (можно даже сказать, монография), где кроме рассказа о своих достижениях в этой области, автор делает обзор мирового состояния этого направления электротехники. Появление этой книги, кроме всего прочего, свидетельствует, что в США в конце 1870-х годов над лампой накаливания работал не только Эдисон, но и как минимум еще один исследователь - Уильям Сойер. За неимением самой книги, процитирую и прокомментирую некоторые фрагменты из её анонса, т.к. они весьма любопытны.
In these chapters Mr. Sawyer has given a resume of the present condition of electric lighting by incandescence, describing the chief apparatus that has been so far devised. He begins his exposition with a consideration of the various electric generators, as these necessarily are at the foundation of any system of electric lighting. Of these the two important classes are those of the Gramme type, in which he includes those of Maxim and Brush; and those of the new Siemens type, in which he places his own and Edison"s. The Wilde, De Meritens, and Lontin machines are also described, the first being characterized as the "germ of a perfect generator," in that in the intensity of the magnetic field is uninfluenced by the resistance of the external circuit, and a larger part of the entire current can therefore be used than in accumulative machines.
В этих главах г-н Сойер сделал обзор нынешнего состояния электрического освещения накаливанием, описывая основные аппараты, которые были до сих пор разработаны. Он начинает свое изложение с рассмотрения различных электрических генераторов, так как они всегда находятся в основе любой системы электрического освещения. На тот момент существовало два основных типа генераторов: т.н. Gramme type, к которым относились аппараты Максима и Браша, и новые Сименса типа, к которым автор книги (Уильям Сойер) относит свои генераторы и Эдисона. Описаны также машины Wide, De Meritens и Lontin, первая из которых характеризуется как "зародыш совершенного генератора".
Как не трудно заметить, к 1881 году уже существует несколько предложений по генераторам, которые можно использовать для целей электрического освещения. А какие известные, даже для современного человека, имена: Сименс, Максим, Эдисон. The review of incandescent lamps includes those of Starr and King, Lodyguine, Konn, and Kosloff, Bouliguine, Fontaine, Farmer, Sawyer, Edison, and Maxim, in which the carbon is protected from the atmosphere, and those of Reynier and Werdermann, in which it burns in the air. Of the former, only the last three are regarded as practicable lamps, and these the Maxim is considered as, in all essential particulars, a duplication of that of Edison.
Обзор ламп накаливания включает в себя лампы Starr и King, Лодыгина (Lodyguine), Кона и Козлова, Булыгина (Bouliguine), Fontaine, Farmer, Сойера (Sawyer), Эдисона, и Максима, в которых углерод защищен от атмосферы, и те в которые он горит в воздухе - Ренье (Reynier) и Werdermann. Из первых, только последние три считаются практическими лампами, а лампы Максима во всех существенных частностях, дублируют Эдисона.
Весьма интересно и любопытно. Во-первых, русский след в электрическом освещении с помощью ламп накаливания существенен (Lodyguine, Konn, Kosloff, Bouliguine), в 1881 году ни кем не оспаривается и признается даже американцами. А во-вторых, уже через год после демонстрации изобретения Эдисона, в США существуют еще как минимум две лампы накаливания: Сойера и Максима.
With regard to the duration of the carbon, Mr. Sawyer holds that the hope of making it permanent is chimerical, as no material will stand the strain to which an incandescent conductor is subjected, and that the part of wisdom, therefore, is to provide for its renewal.
Что касается долговечности (продолжительности) углерода, г-н Сойер утверждает, что надежда сделать его постоянным является несбыточной (химерической), поскольку ни один материал не сможет противостоять напряжению, которому накаливаемый проводник подвергается, и что часть мудрости, таким образом, обеспечить его восстановление (замену).
Не знаю, что в этом случае подразумевалось под словом renewal, но рискну предположить, что в связи с недолговечностью угольных нитей и высокой стоимостью ламп мудрость (wisdom) как раз и заключалась в том, чтобы сделать накаливаемый элемент сменным (заменяемым), а сами лампы многоразовыми. Такой подход к тому времени был не новый - достаточно вспомнить русские лампы Кона-Дидрихсона и Булыгина. И хотя в дальнейшем такое направление не получило развития, на этапе становления электрического освещения подобные лампы оказались востребованными.
Ниже приведен рисунок демонстрирующий эволюцию лампы накаливания Сойера и Мэна, созданного на основе анализа их патентов. Стоит обратить внимание на тот факт, что дата подачи заявки и дата выдачи первого патента №205144 (заявка подана 16 мая 1878 года, патент выдан 18 июня 1878 года) являются более ранними, чем у первого патента Эдисона на электрическую лампочку (№223898 от 27 января 1890 года). Патенты Сойера и Мэна сыграли важную роль в 1880-х - 1890-х годах, т.к. они явились альтернативой патентам Эдисона, и по ним с 1886 года производили лампочки Thomson-Houston Electric Company, а после 1892 года компания Джорджа Вестингауза вплоть до окончания срока действия патентов Эдисона в 1897 году.
Эволюция лампы накаливания Сойера и Мэна (William Edward Sawyer and Albon Man) Рисунки из патентов США №№205144, 219771, 317676.
Что касается стоимости освещения с помощью ламп накаливания, делается вывод, что она составляет не более одной седьмой части газового освещения при равном количестве света, в то время как стоимость завода, ремонта и т.д., будет гораздо меньше. Что касается будущего такого освещения, и ее отношения с другими видами освещения, г-н Сойер высказывается следующим образом:
"Применение электричества в общественном и частном освещении будет реализовано в ближайшем будущем, и это уже не подлежит сомнению. Кажется невероятно, что электричество сможет когда-либо полностью заменить газ, однако, ни кого не удивляет, что светильный газ способен существенным образом повлиять на потребление светильных масел. Существует комната, и, несомненно, она будет продолжать оставаться местом для всех методов искусственного освещения для многих последующих лет, однако мы станем свидетелями все более широкого использования электроэнергии - общественные здания и частные дома, улицы и площади будут лучше освещены, чем в настоящее время, и новая форма света идет в ногу с прогрессом старых и испытанных институтов".
В данном отрывке интересна оценка стоимости электрического освещения по сравнению с газовым, и оптимистический, но сдержанный, прогноз по поводу его развития. Справедливо указывается, что достаточно долгое время электрическое освещение будет сосуществовать с другими видами искусственного освещения, постоянно, однако, завоевывая все большую популярность. Сдержанный оптимизм можно объяснить пониманием Сойера того объема работ, который необходимо выполнить для широкого применения электричества в освещении.
На сайте Национального Музея Смитсоновского института американской истории (The Smithsonian"s National Museum of American History) есть очень интересный раздел посвященный истории электрического освещения. Ниже изложу часть американской истории лампы накаливания, основываясь в основном на материалах этого сайта.
Edison was neither the first nor the only person trying to invent an incandescent electric lamp. In the U.S., Moses Farmer, William Sawyer and Albon Man, and Hiram Maxim were all pursuing the goal, as were St. George Lane-Fox and Joseph Swan in England.
Эдисон не был ни первым, ни единственным человеком пытавшийся изобрести электрическую лампу накаливания. В США Моисей Фармер, Уильям Сойер и Albon Man, и Хайрем Максим достигли этой цели, равно как и St. George Lane-Fox и Joseph Swan в Англии.
Здесь снова упоминается имя британского изобретателя и оружейника американского происхождения Хайрема Стивенса Максима (англ. Hiram Stevens Maxim, 5 февраля 1840 - 24 ноября 1916 гг.), который также сыграл важную роль в становлении электрического освещения. Максим совместно с Вильямсоном и др. еще в 1877 основал компанию The United States Electric Lighting Company занимающуюся электрическим освещением, правда, в основном с использованием дуговых ламп. После появления в 1880-м году Эдисоновских ламп, Максим быстро перестроился, и уже в 1881 году на выставке в Париже успешно продемонстрировал несколько моделей и свои лампы накаливания.
Одна из причин, почему Максим был в состоянии так быстро представить свой новый продукт, это то, что он в начале 1880 года нанял Людвига Бема (Ludwig Boehm) - стеклодува Эдисона из Менло-Парка. Патентных споров с Эдисоном ему избежать не удалось, однако лампы оказались очень удачными и производились в течение нескольких лет, даже после того как Максим в 1881 году переехал в Англию и практически перестал заниматься электричеством, сосредоточившись на своем главном изобретении - пулемете.
Надо сказать, что Хайрем Максим и The United States Electric Lighting Company также предлагали комплексное решение электрического освещения, т.е. у них имелось все необходимое оборудование, начиная от электрических генераторов и заканчивая лампочками. В производстве ламп накаливания у них был полностью разработан весь технологический процесс.
Кроме конструктивных особенностей непосредственно ламп, патентуются также процесс производства углеродных нитей, способ вакуумирования ламп, усовершенствования в генераторах тока и даже канделябр (люстра) для новых источников света. Ниже приведены рисунки ламп Хайрем Максим взятых из его патентов.
Компании Уильяма Сойера - The Sawyer & Man Electric Co. и Хайрема Максима - The United States Electric Lighting Company просуществовали относительно недолго. После бурного начального этапа развития электрического освещения в первой половине 1880-х годов, когда в этот сегмент рынка устремились множество игроков, началась череда слияний и поглощений, и как это часто бывает, даже основоположники пали под натиском более удачных конкурентов.
Одними из таких удачливых конкурентов были профессора Элиу Томсон (Elihu Thomson) и Эдвин Хьюстон (Edwin Houston), которые в конце 1870-х годов начали экспериментировать с усовершенствованием существующих дуговых ламп и динамо-машин. В 1880 году после того как к ним обратилась группа бизнесменов из Новой Британии, Томсон и Хьюстон согласились на образование компании, которая стала заниматься коммерческим производством систем освещения (обе лампы - дуговые и накаливания), основанные на собственных патентах.
Это была The American Electric Company, которая просуществовала до 1883 года, когда была реорганизована и переименована в The Thomson-Houston Electric Company. Продажи систем освещения на основе дуговых ламп были весьма успешны, и чтобы диверсифицировать свой бизнес в другие сегменты электрического рынка, в 1886 году была приобретена The Sawyer & Man Electric Co. и начато производство ламп накаливания на основе их патентов.
Компания Хайрема Максима - The United States Electric Lighting Company была куплена другим известным изобретателем и весьма успешным бизнесменом Джорджом Вестингаузом (George Westinghouse) в 1888 году.
Таким образом, к 1890 году, в результате всех этих слияний и поглощений, Эдисон, Томсон-Хьюстон и Вестингауз образовали т.н. Большую Тройку "Big 3" американской осветительной индустрии. Однако на этом слияния не закончились. В 1892 году известный американский банкир и финансист Джон Пирпонт Морган (John Pierpont Morgan) инициировал слияние Edison General Electric Company и Thomson-Houston Electric Company, в результате чего образовалась знаменитая компания General Electric.
Исчезновение имени Эдисона из названия компании, у истоков которой он стоял, весьма символично. К тому времени Томас Эдисон вчистую проиграл Вестингаузу спор (схватку) о том, какой ток, постоянный или переменный, стоит использовать для освещения (и не только).
Как известно, Эдисон был приверженцем постоянного тока, однако, уже к концу 1880-х годов стало ясно, что перспектив у этого вида тока, в случае его широкого промышленного производства и передачи на большие расстояния, практически нет. Эдисон же продолжал с большим упорством продвигать свои системы постоянного тока, хотя на него некоторое время работали два молодых гения: 28-летний Никола Тесла и 22-летний Михаил Доливо-Добровольский - приверженцы переменного тока и будущие изобретатели, соответственно, двухфазного и трехфазного двигателей переменного тока.
Не добившись взаимопонимания с Эдисоном, Доливо-Добровольский переехал в Германию к Сименсу, а Тесла в 1888 году перебежал к его основному конкуренту - Вестингаузу. В том же году в лаборатории Вестингауза был изобретен электросчетчик переменного тока, после чего исход схватки стал предрешен.
Вся эта борьба сторонников переменного и постоянного тока, сама по себе очень интересна, и заслуживает отдельного описания, но к счастью, до меня это сделали другие. Подробнее об этом можно почитать, например в статье Об Эдисоне и черном пиаре, опубликованной в журнале "Наука и жизнь", N 7, 2001 г.
Есть еще очень любопытный момент в этом противостоянии. Американские патенты Лодыгина №№494149, 494150 и 494151 зарегистрированы 28 марта 1893 года, но заявки на них поданы ещё 14 сентября 1888 года, т.е. в период наивысшего накала борьбы между сторонниками постоянного и переменного токов. Если посмотреть на заголовок в описании этих патентов, то можно прочесть следующее: ALEXANDRE DE LODYGUINE, OF PARIS, FRANCE, ASSIGNOR, BY MESNE ASSIGNMENTS, TO THE WESTINGHOUSE ELECTRIC AND MANUFACTURING COMPANY, OF PITTSBURG, PENNSYLVANIA.
Думаю, это надо понимать так, что Лодыгин в эти годы работал на Westinghouse Electric, или (и) передал компании все права на эти патенты. В связи с этим фактом отрицательный ответ на вопрос «Alexander de Lodyguine vs. Thomas Edison - а было ли противостояние?» из предыдущего сообщения, выглядит не столь очевидным. Противостояние было, но не Lodyguine vs. Edison, а AC vs. DC, где Лодыгин играл в команде AC (Alternating Current), вместе с другими выдающимися электротехниками того времени, против команды DC (Direct Current), возглавляемой Томасом Эдисоном.
Что же получается:
* лампу накаливания придумал не Эдисон;
* не был он первым и в практическом применении и производстве этих ламп, хотя первым сделал это производство массовым;
* битву с основным конкурентом за продвижение своей системы освещения перед началом массового его применения Эдисон проиграл;
* вольфрамовую нить компания General Electric внедряла уже без участия великого изобретателя.
И, тем не менее, практически весь мир называет простую лампу накаливания именно лампочкой Эдисона, а не Свана, Лодыгина, Максима, …, и даже не . Почему?
Почему Томас Эдисон?
Ответов на этот вопрос можно найти много. С одной стороны Томас Эдисон личность известная и значимая в истории современной цивилизации, а с другой, сама лампочка сыграла важную роль в становлении этой же цивилизации. Поэтому, объяснить сей феномен (ответить на этот вопрос) пытались многие. В своем первом сообщении о лампочке сделал это и я, возможно и не очень оригинально, но думаю - правильно.
Но заслуга Эдисона, прежде всего в том, что он изобрел и создал надсистему для этой лампы и поставил ее производство на поток, что привело к сильному удешевлению стоимости. Он придумал для лампы винтовой цоколь и патрон к ней, изобрел предохранители, выключатели, первый счетчик энергии. Именно с лампочки Эдисона, электрическое освещение стало действительно массовым, придя в дома простых людей.
Массовое производство лампочек - несомненно, большая заслуга Эдисона. Первоначально продавая свои лампы ниже себестоимости по цене 1 доллар 25 центов, ему удалось, путем внедрения механизации в производственные процессы, настолько снизить себестоимость, что через три года продавая их по 22 цента за штуку, каждая лампа приносила прибыль в три цента, и новые доходы компенсировали все предыдущие потери.
Винтовой цоколь для электрических лампочек придуманный Эдисоном (т.н. Цоколь Эдисона или E27) до сих пор является одним из общепринятых мировых стандартов. Все остальное оборудование и необходимы аксессуары были также разработаны командой Эдисона, т.к. практически ни чего этого раньше не существовало. Вот некоторые компоненты из системы электрического освещения, которые придумал Эдисон.
Еще один ответ на вопрос Почему Эдисон? можно найти в книге "Эдисон" из серии Жизнь замечательных людей (Том 15), автор - Михаил Яковевич Лапиров-Скобло, издательство Молодая Гвардия, 1960 год. Первое издание этой книги вышло в 1935 году.
Британская энциклопедия 1929 года в статье, посвященной освещению, подчеркивала, что не Эдисон был первым изобретателем лампы накаливания. В качестве первых изобретателей лампы накаливания статья называет А. Н. Лодыгина (Россия, 1872) и Джозефа Свана (Англия, 1877). Величайшая заслуга Эдисона была в том, что он первый создал практически осуществимую, а потому и широко распространившуюся систему электрического освещения лампами накаливания с прочной, обладающей высоким сопротивлением нитью накала, с высоким и устойчивым вакуумом и с возможностью подведения электрического тока к огромному количеству независимых друг от друга и от расстояния точек освещения.
Еще один интересный ответ на вопрос «Почему Томас Эдисон?» можно найти в статье «Очерк развития ламп накаливания» из энциклопедии «Промышленность и техника», изданной в начале 20-го века, и являющейся русским переводом соответствующего немецкого издания. В 3-м томе этой энциклопедии и приведен этот очерк, который является отражением, так сказать, европейского (вернее, немецкого) взгляда на историю ламп накаливания. Ниже процитирую наиболее интересные фрагменты из этого очерка, которые касаются именно роли Эдисона в истории создания и внедрения лампы накаливания.
Очерк развития ламп накаливания: "Надо впрочем, заметить, что лампы накаливания могли развиваться только медленно, если бы даже и продолжались начатые исследования. Для их роста недоставало источника жизни всяких изобретений - уверенности в практической применимости и выгоде. Пока имелись в распоряжении только гальванические элементы, лампами накаливания, как и дуговыми лампами, можно было пользоваться только для научного демонстрирования или, в исключительных случаях, в виде курьеза.
С изобретением и распространением динамомашин изобретатели получили новый толчок совершенствовать освещение накаливанием для практического применения, причем на первом месте стояла задача о дроблении электрического света, которая заставляла электротехников пуститься по старой дороге для достижения искомой цели.
В 1873 г. пытался устроить лампы накаливания русский изобретатель Лодыгин, причем к нему присоединились для этих исследований два других наших соотечественника Конн и Булыгин.
Все эти исследования не привели, однако, к новым практическим результатам. Впрочем они доказали, что уголь - самое подходящее вещество для накаливания, а применение этого вещества естественно привело к тому, что накаливаемое тело стали помещать в безвоздушном пространстве для устранения перегорания. В этом и заключаются основные особенности современных ламп накаливания, а потому описываемую работу изобретателей следует признать за имеющую основное значение. За нею последовало приспособление ламп накаливания к практическому применению.
Не следует ставить слишком низко и эту заключительную работу; надо только признать, что освещение накаливанием изобретено уже давно и благодаря прежним изобретениям оно стало быстро распространяться с конца семидесятых годов. Теперь рассмотрим вкратце, как развивалась эта вторая часть изобретения - приспособление ламп накаливания для практического пользования.
В конце семидесятых годов за это дело принялись с нескольких сторон в Америке и Англии. Оно приобрело большую популярность и слух, что кто-либо стремится достигнуть дробления электрического света через освещение накаливанием, побуждал заняться тем же второго исследователя, третьего и т. д.
Так как у накаливаемого тела должно быть сравнительно малое поперечное сечение, то явился вопрос, как получить из угля такой проводник; нечего было и думать вырезывать его из ретортного угля, этого хрупкого и непрочного материала. Простой способ приготовлять такие угольные проводники нашли два американских электротехника, Соойер и Ман. Они вырезали из бумажного картона маленькие дуги и обугливали их в печи в графитовом порошке. Это было в начале 1878 г.
Осенью 1879 г. неожиданно выдвинулся в этой области изобретений Томас Эдисон и закончил практическую выработку лампы накаливания. До этого времени Эдисон придерживался металлических проволок в качестве накаливаемого тела, но когда он увидел результаты изобретений Сойера и Мана, то вступил на верную дорогу, и благодаря своей выдающейся технической гениальности, какой он обладает вместе с изобретательской талантливостью, ему удалось в несколько недель привести лампу накаливания в полную пригодность для практического применения.
Сначала он заменил ломкий бумажный уголек лучшим, приготовляемый из обугленных бамбуковых волокон, и вместе с тем нашел, что накаливаемому телу следует придавать возможно большое сопротивление, чтобы, возвышая напряжение у этого тела, уменьшить силу тока, необходимую для накаливания.
В том же году Эдисону удалось устроить первую практическую установку освещения накаливанием (а именно на пароходе Колумбия со 115 лампами накаливания), и после этого подобные установки стали быстро распространяться.
Достойно сожаления, что несомненно важным участием Эдисона в практической выработке лампы накаливания пользуются для непристойной рекламы, выставляя его, как изобретателя этой лампы. Еще раньше, чем Эдисон приступил к своей изобретательской работе, его компаньоны разглашали, что он работает над изобретением, которое скоро вытеснит газовое освещение; этим они достигли желаемого, а именно быстрого падения курса акций газовых обществ. Это часто повторялось и при дальнейших Эдисоновских изобретениях (надо только вспомнить о преувеличенных рекламах о фонографе несколько лет тому назад) и вероятно не к выгоде для Эдисона, для которого эти авторы реклам являются подрывателями его славы.
В Европе начали интересоваться лампами накаливания с 1880 г., а познакомились с ними вполне только тогда, когда Эдисон доказал на деле их преимущества на Электрической Выставке в Париже (в 1881 г.). С этого времени освещение накаливанием стало быстро распространяться." Промышленность и техника Энциклопедия промышленных знаний Том 3. Электричество. С.-Петербург. 1904
Какой язык, какой стиль! Приятно читать. Но кроме стиля, очерк можно воспринимать как практическое пособие по изобретательству, где сразу выдается фундаментальная истина, которая для многих наших современных изобретателей является недостижимой для понимания, а должна восприниматься как божественное откровение.
Источник жизни всяких изобретений - уверенность в практической применимости и выгоде. Так вот «приспособление ламп накаливания (впрочем, как и любых других изобретений) к практическому применению», является важным этапом работы, которую довел до конца именно Эдисон, а не Сойер, Максим или Лодыгин. И это было понятно еще в начале 20-го века.
Светодиод. Если не повредить лампочку , то в случае необходимости ее можно будет поставить обратно, припаяв паяльником . В любом случае, на функциональность выключателя это никак не повлияет.
Поставьте обратно снятую панель выключателя, должен произойти характерный щелчок, который будет означать, что панель надежно защелкнулась.
Сегодня трудно представить себе жизнь без современных удобств. Тепло, энергия, электричество, интернет - что было бы с человечеством, если бы оно лишилось всех этих благ цивилизации? Одно из наиболее важных изобретений - лампа накаливания. До сих пор ведутся споры о том, кто именно ее изобрел. Если спросить американцев, они с уверенностью ответят: Томас Эдисон. Если же спросить у жителя России, он может возразить: Александр Николаевич Лодыгин. Итак, кто же все-таки прав.
Предшественники изобретателей лампочки
Еще в античные времена люди предпринимали попытки создать приборы для освещения темных помещений в ночное время или комнат, которые находятся под землей. Известно, что еще в Средиземноморье и в Древнем Египте применяли оливковое масло, помещая его в глиняный сосуд с фитилями из х/б ткани. А, к примеру, жители побережья Каспийского моря в такого рода сосудах использовали нефть.
В Средние века были придуманы свечи, которые пришли на смену глиняным сосудам. В состав свечей входили говяжье сало и пчелиный воск. Многие столетия выдающиеся гении трудились над изобретением первой керосиновой лампы. В их числе был и сам Леонардо да Винчи.
Изобретатели электрической лампочки
Несмотря на все усилия различных изобретателей, безопасная и пригодная для массового производства конструкция для освещения появилась только в середине XIX века. В связи с бурным развитием технического прогресса уже через четверть века была создана первая электрическая лампочка.
Первая электрическая свеча, которая затем превратилась в лампочку, была изобретена Павлом Николаевичем Яблочковым. Вначале уличное освещение производилось при помощи его прибора. Однако такие свечи были недостаточно экономичными, а стало быть, и невыгодными.
Одна электрическая свеча стоила 20 копеек, а менять их нужно было каждые 1,5 часа.
Позже были созданы фонари, способные менять свечу самостоятельно. Несмотря на неэкономичность и недолговечность электрической свечи, это изобретение внесло значительный вклад в развитие индустрии освещения. В то время эта технология использовалась в театрах и магазинах, в гостиницах и ресторанах.
В период 1840-1860 гг. создать лампу накаливания пытались многие изобретатели, однако на протяжении этих лет ни одна из предпринятых попыток успехом не увенчалась. На эту идею уже были готовы махнуть рукой. Однако в 1873 г. в этой области произошел настоящий прорыв. Александр Николаевич Лодыгин изобрел лампочку, которая выдержала все испытания. Первые лампы горели минут 30, не дольше. Затем, чтобы увеличить срок эксплуатации лампочки, придумали откачивать воздух из стеклянной колбы. В 1873 г. на улицах Санкт-Петербурга загорелись две первые лампы А.Н. Лодыгина загорелись.
Кроме того, изобретение лампы накаливания приписывают Томасу Эдисону - американскому изобретателю. Он создал лампу, обладавшую способностью гореть сотни часов, не теряя при этом своей энергии. Нужно сказать, что Т. Эдисон знал об опытах Лодыгина и о имевшихся недостатках его изобретения,а потому он решил создать более надежную лампочку.
Чтобы изобрести такую лампу, Эдисон провел 6000 экспериментов.
В конечной конструкции своей лампы он применил угольную нить, которая была сделана из крепкого бамбукового волоска. При проведении своих опытов Т. Эдисон испытал почти все сорта бамбука. Главное, что было сделано этим изобретателем - открытие производства электрических лампочек, что позволило поставить эту технологию на поток.
Подводя итоги
Первую запатентованную лампу накаливания, и ту электрическую лампу, которая используется в наши дни, разделяют около 100 лет постоянных усовершенствований, произведенных различными изобретателями из разных стран мира. Каждый из них сделал свой собственный неоценимый вклад в историю изобретения лампочки. А значит, однозначно ответить на вопрос о том, кто же все-таки ее изобрел, не получится.
Люди всегда стремились к свету, искали возможности продления светового дня. На изобретение лампочки в том виде, в каком она существует сегодня, ушли века. Эволюция от освещающего пещеру огня до факела, от опущенных в масло фитилей до свечей, от керосиновых ламп и до современных электрических лампочек стала мощным толчком развития человечества.
Зачем нужно было изобретать лампочку
Люди не так много спят, чтобы засыпать сразу, как только стемнеет. А потому уже в античные времена древним египтянам пришлось изобретать подобие лампочки, чтобы освещать свое жилище. Затем прошел не один век, пока появилось первое освещающее пространство электрическое изобретение.
Первоначально для освещения в Древнем Египте использовали оливковое масло, которое заливали в специальные глиняные сосуды с хлопчатобумажным фитилем. На побережье Каспийского моря вместо оливкового масла использовалась нефть, которой там было очень много. Однако это изобретение могло освещать помещение с большим трудом, и поиски продолжались.
От фитиля до керосиновой лампочки
Позже, ближе к средним векам , появились свечки. Их делали из пчелиного воска или растопленного жира животных.
И свечи, и керосиновая лампа оказались далеко не безопасны. Они приводили к многочисленным пожарам, поэтому дальнейшие поиски аналога современной лампочки проводились по пути создания безопасного устройства, дающего свет.
В Новой Англии до 1820 года для изготовления свечей применялся свиной жир. Но свет от нее уже не соответствовал растущим потребностям человека. В это время уже передавали накопленные знания с помощью книг. Очень необходимыми стали освещенные помещения.
В стороне от проблемы не остался и великий Леонардо да Винчи, он тоже потратил годы на изобретение осветительного прибора. Это была керосиновая лампа.
Изобретение первой лампочки
Первая лампочка появилась лишь в 19 веке. Ее изобрел Павел Николаевич Яблочков. Этот российский электротехник придумал и первую электрическую свечу для освещения улиц. В 1873 году свет пришел на улицы Петербурга. Это был настоящий прогресс, ведь освещение стало входить в жизнь людей. В вечернее время стало удобнее ходить по улицам, можно было посещать театры или магазины. Но у электрических свечей был один большой минус: их хватало лишь на полтора часа, затем надо было делать замену на новую.
Начиная с 1840 года по 1870 год во всех странах мира предпринимались попытки создать лампочку, которая могла бы гореть очень долго. Неудача следовала за неудачей, и лишь в 1873 году поставленная цель была достигнута российским инженером Александром Николаевичем Лодыгиным.
Лампочка была изобретена Лодыгиным в близком к современному аналогу виде.
В те же годы американский ученый Томас Эдисон проводил свои опыты. В 1879 году ему удалось создать угольную нить из бамбука. Эдисон сделал 6000 экспериментов с разными видами бамбука, прежде чем была изобретена лампочка, которая могла
В одной из своих статей мы рассказывали, где были предоставлены фото идеи использования витого провода, а также декоративных розеток и выключателей, оформленных под старину. Отлично дополнят ретро-стиль винтажные лампочки накаливания, которые не так давно стали новомодным решением в организации внутреннего и наружного освещения. В этой статье мы рассмотрим основные характеристики, а также фото примеры, показывающие, как смотрятся лампы Эдисона в интерьере домов и квартир.
Стоит ли использовать ретро лампочки?
Если вы не сомневаетесь, покупать ли декоративные лампочки или же лучше остановить свой выбор на светодиодах, то для начала рекомендуем изучить плюсы и минусы использования ламп Эдисона. Итак, преимущества изделий следующие:
- Позволяют отступить от существующих стереотипов в организации освещения, делая интерьер эксклюзивным.
- Создают уютную атмосферу.
- Работают со светорегулятором, благодаря чему можно сделать романтическое освещение в комнате.
Из недостатков хотелось отметить более высокую стоимость винтажных ламп Эдисона, а также уступающие светодиодам характеристики: меньший срок службы, более высокое энергопотребление и хрупкость стеклянной колбы. Подробнее об этом мы сейчас и поговорим.
Основные характеристики
Итак, самые важные технические характеристики ламп Эдисона следующие:
- тип цоколя для подключения к сети: E27, E14;
- номинальное напряжение 220 Вольт;
- срок службы от 2000 до 3500 часов;
- цветовая температура от 2100 до 2700К;
- мощность от 20 до 100 Вт;
Размеры (длина и диаметр) могут быть различными в зависимости от формы колбы.
Отдельно хотелось бы рассказать о вольфрамовой нити, которая находится внутри колбы. Количество нитей может быть различным, вплоть до 20-ти. Соответственно, чем их больше, тем выше стоимость винтажных лампочек накаливания. Форма вольфрамовой нити тоже может быть различной, а именно:
- Спираль
- Шпилька
- Елочкой
- Беличья клетка
- Петля
- Спираль
В интерьере каждый вариант смотрится достаточно оригинально, поэтому вы можете выбрать подходящий дизайн ретро ламп под собственные условия.
Следует также отметить, что существуют светодиодные лампочки Эдисона, характеристики которых отличаются. Во-первых, срок службы у светодиодов составляет от 20 до 30 тыс. часов. Во-вторых, светодиодные ретро лампы потребляют меньше электроэнергии, т.к. при невысокой мощности они гораздо лучше светят.
Ну и завершая описание технических характеристик, хотелось бы отдельно рассказать о производителях винтажных источников света. Популярными брендами, занимающимися производством ламп Эдисона являются фирмы Danlamp (Дания), RIGHI LICHT AG (Швейцария), Calex (Голландия) и Uniel (Китай).
Ознакомиться с отличиями между лампочками от разных производителей вы можете на видео:
Сравнение характеристик и разборка лампы под старину
Фото идеи применения
Вот мы и подошли к наиболее интересной части статьи – обзору удачного использования лампочек накаливания, изготовленных под старину. Итак, к вашему вниманию фото ламп Эдисона в интерьере домов и квартир:
Как вы видите, винтажные источники света отлично смотрятся в сочетании с дизайнерскими светильниками, бра и люстрами. Также оригинально дополнить интерьер можно с помощью гирлянды из лампочек Эдисона (эта идея показана на одном из фото). Рекомендуем вам использовать ретро лампы при организации
Заклинания для вызова потусторонних сил: дьявола, ангела, духов и прочие
Как снять венец безбрачия молитвой
У экс-главы «РусГидро» закончился домашний арест Дод евгений аферы и коррупция
Практикум по астрономии: Методические указания
Элейская школа философии Общим для всех представителей элейской школы является