Кто первым в мире и когда придумал и изобрел?

С древних времен люди искали способы освещения в ночное время. Например, в Древнем Египте и Средиземноморье использовались аналоги керосиновой лампы. Для этого в особые глиняные сосуды вставлялся фитиль из хлопчатобумажной ткани и наливалось оливковое масло.

Жители побережья Каспийского моря использовали похожее устройство, только вместо масла в сосуд наливали нефть. В Средние века глиняные светильники сменили свечи из пчелиного воска и сала.

Но во все времена ученые и изобретатели искали возможность создать долговечный и безопасный осветительный прибор.

После того как человечество узнало об электричестве, исследования вышли на качественно новый уровень.

За изобретение первых электрических ламп, подходящих для коммерческого использования, мы должны благодарить трех ученых из разных стран. Независимо друг от друга они проводили свои эксперименты и в итоге добились результата, перевернувшего мир.

ВАЖНО! В 70-е годы XIX века было получено три патента на новейшие устройства – угольные лампы накаливания в вакуумных колбах.

В 1874 г. выдающийся ученый Александр Николаевич Лодыгин запатентовал свою лампу накаливания в России.

В 1878 г. Джозеф Уилсон Суон подал заявку на британский патент.

В 1879 г. американский патент получил изобретатель Томас Эдисон.

Именно Эдисон создал первую промышленную компанию по производству ламп накаливания. Большой заслугой стало то, что он сумел добиться длительной продолжительности работы – более 1200 часов – благодаря использованию карбонизированного бамбукового волокна.

В начале 80-х годов XIX века Эдисон и Суон организовали в Британии совместную компанию. Она так и называлась «Эдисон и Суон». В то время она стала самым крупным производителем электрических ламп.

В 90-е годы Александр Лодыгин переехал в Америку, где и предложил использовать вольфрамовую или молибденовую спираль. Это был очередной технологический прорыв. Лодыгин продал свой патент компании General Electric, которая начала производить электрические лампы с вольфрамовой нитью.

А уже в 1920 году один из работников компании Уильям Дэвид Кулидж рассказал миру, как можно производить вольфрамовую нить в промышленных масштабах. В том же году другой ученый из General Electric по имени Ирвинг Ленгмюр предложил наполнять колбу лампочки инертным газом.

Именно это значительно повысило период работы лампы накаливания, а также увеличило светоотдачу.

Этими устройствами человечество пользуется по сей день.

Как произошло открытие

Потребность в электрическом освещении долгое время волновала великие умы. Разными учеными мира делались отдельные открытия и небольшие достижения, поэтому нельзя однозначно сказать, кто придумал лампочку.

Честь открытия лампы принадлежит не только Томасу Эдисону. Например, немец Г. Гебель в 1854 году создал электрическую лампочку, похожую на современную: обугленную нить из бамбука поместил в цилиндр из стекла.

Генрих Гебель

В верхней части вакуум создавался парами ртути. Долговечность таких изделий составляла несколько часов. Через 5 лет он создал первую практичную лампу.

По вопросу в каком году изобрели лампочку мировая и российская точка зрения различны. В России первые изобретатели лампы накаливания, применявшейся для освещения – П.Н. Яблочкин и А.Н. Лодыгин.

Они разработали несколько типов техники освещения. Яблочкин в 1875-1876 гг. первым спроектировал дуговую лампу, но ее посчитали малоэффективной. Лодыгин в 1874 году оформил первый официальный патент на лампу, работающую по принципу накаливания. Так в России появились собственные разработки.

Первые преобразования энергии в свет

Появлению первой лампы накаливания предшествовало величайшее событие ХVIII века — обнаружение электрического тока. Первым исследовал электрические явления и занялся проблемой получения тока из разных металлов и химических веществ итальянский физик Луиджи Гальвани.

В 1802 году русский физик-экспериментатор В. В. Петров сконструировал мощную батарею и с ее помощью получил электрическую дугу, которая могла вырабатывать свет. Однако недостатком открытия Петрова являлось слишком быстрое перегорание древесных углей, которые использовались в качестве электрода.

Первую дуговую лампу, способную гореть продолжительное время, сконструировал англичанин Гемфри Дэви в 1806 году. Он проводил опыты с электричеством, изобрел электрическую лампочку с угольными стержнями. Однако она светила настолько ярко и неестественно, что применения ей не нашлось.

Лампа накаливания: прототипы

Изобретение лампы накаливания приписывают нескольким ученым. Некоторые из них работали в одно время, но в разных странах. Ученые, трудившиеся в более позднее время, внесли существенные доработки в изобретения своих предшественников. Таким образом, создание лампы накаливания — труд нескольких людей.

Непосредственные разработки конструкций с элементами накаливания начались в 30-х годах XIX века. Бельгийский ученый Жобар представил миру первую конструкцию с угольным сердечником. Его угольная лампа не получила широкого призвания лишь потому, что горела не более 30 минут. Однако и это было прогрессом в то время.

В это же время английский физик Уоррен де ла Рю представляет свою лампу с платиновым элементом в виде спирали. Платина светила ярко, а вакуум внутри стеклянной колбы позволял использовать ее в любых погодных условиях. Изобретение Уоррена де ла Рю стало прототипом других конструкций, хотя само не получило дальнейшего развития из-за сильной дороговизны.

Другой английский физик Фредерик де Молейн чуть изменил детище де ла Рю, установив вместо спирали платиновые нити. Однако они быстро перегорали. Чуть позже физики Кинг и Джон Старр усовершенствовали конструкцию английских коллег. Англичанин Кинг заменил платиновые нити угольными палочками, увеличив продолжительность их горения. А американец Джон Старр придумал конструкцию с углеродной горелкой и вакуумной сферой.

Характеристики, достоинства и недостатки

В XXI веке многие постепенно переходят на энергосберегающие и светодиодные лампы, но у ламп накаливания есть и свои преимущества:

• Мгновенное возгорание и отсутствие перебоев в работе;
• Они могут работать как от постоянного, так и от переменного тока;
• Широкий ассортимент: можно выбрать лампочку с подходящей температурой, напряжением, яркостью;
• Небольшие размеры;
• Экологичность;
• Невысокая цена.

Лампы могут выглядеть по-разному

К недостаткам устройств относятся:

• Невысокий КПД;
• Хрупкость;
• Низкий срок службы;
• Пожароопасность.

Несмотря на недостатки, лампы накаливания были крайне популярны несколько десятков лет и быстро заменили привычные источники освещения.

На заре открытия

В основе работы первых ламп накаливания был положен принцип свечения проводников, когда через них пропускается электрический ток. О самом этом свойстве подобных материалов было известно задолго до изобретения лампочки. Проблема была в том, что очень долго изобретатели не могли найти подходящий материал для спирали накаливания, который обеспечил бы длительное и эффектное, да к тому же ещё и недорогое освещение.

Предыстория появления ламп накаливания:

• 1840 год. Английский изобретатель Де ла Рю придумывает первую лампу накаливания, где в качестве материала для спирали использована платина.
• 1841 год. Ирландец Ф. Де Моллен получает патент на лампу со спиралью из платины, помещённой в вакуум. Это был первый из патентов именно на электрическую лампу.
• 1844 год. Американец Дж. Старр получил сначала американский, а затем и английский патент на лампу накаливания, где в качестве спирали использована угольная нить.
• 
  1854 год. Немецкий изобретатель Генрих Гёбель разработал первую из современных ламп с обугленной нитью из бамбука в качестве спирали, которую он погрузил в сосуд с вакуумом.
• 1860 год. Британский физик и химик Дж. У. Суон запатентовал вакуумированный сосуд. Но в те годы получить вакуум было непросто, и эти сложности привели к техническим проблемам: его лампочка горела недолго и не отличалась эффективностью.

Читайте также:  Опыты с вакуумом

Борьба за патенты

Так как работа по созданию электрических источников света велась во многих странах, патенты на похожие изобретения получили сразу несколько ученых. Однако в США множественное открытие стало причиной борьбы за получение патента на лампу с элементами накаливания.

За первенство в правообладании электрической лампочкой боролись 2 маститых изобретателя — англичанин Джозеф Суон и американец Томас Эдисон. Англичанин запатентовал лампу с угольным волокном, которая стала использоваться в промышленном производстве на британских островах. Томас Эдисон работал над усовершенствованием нитевой лампы Александра Лодыгина. В качестве нитей он перепробовал множество металлов и остановился на угольном волокне, доведя срок горения лампы до 40 часов.

Джозеф Суон подал в суд на американского коллегу по поводу нарушения авторских прав, поэтому лампа, представленная Эдисоном, впоследствии носила название лампа Эдисона-Суона. Когда позже из Японии были привезены бамбуковые волокна, продолжительность горения которых доходила до 600 часов, ученые снова оказались в суде, так как стали использовать этот материал в своих изобретениях. Дело закончилось тем, что Эдисон и Суон основали совместную компанию по производству электрических лампочек, которая быстро вышла в мировые лидеры.

Читайте также:  Установка точечных светильников в подвесной потолок — схемы соединения, расчёт количества ламп

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.

Принцип работы первой лампы накаливания

Выбирая материал для ламповой нити, Томас провел около 1500 экспериментов с различными структурами, а также около 6000 исследований по карбонизации различных растений.

Одновременно усовершенствовалась конструкция лампы. В этом случае изобретатель использовал угольную нить, по которой проводился электрический ток. В этом помогала динамо-машина.

Лампа накаливания с угольной нитью

Принцип действия такого светильника предполагает преобразование электроэнергии в световой поток. Все это происходит внутри колбы с вакуумом, что обеспечивает защиту от излишнего перегрева и длительную работу. Стеклянный колпак при этом герметично зафиксирован на металлической основе, к которой подключаются электропровода.

Как выглядел первый вариант лампы

Фредерик де Молейн в 1841 году запатентовал лампочку, в которой был углерод, с платиновой нитью внутри. Через три года исследования в отношении проводников провалились из-за быстрого плавления платиновой спирали. В 1845 году ученый Кинг сделал замену платиновой нити на угольную палочку, получив патент.

В 1854 году в Америке прошла выставка по электротехнике, на которой Генрих Гебель представил свою лампу. В качестве проводника использовалась бамбуковая нить, а в качестве корпуса — флакон от туалетной воды. В него добавляли ртуть, а затем выливали из емкости для создания вакуумного пространства. Недостаток этой лампочки в ее хрупкости и малом времени работы.

У Томаса Эдисона колба лампы накаливания была стеклянной, с полностью откачанным воздухом, а нить накала была из угольного стержня. Создав собственную компанию, он начал производить электролампы и прочие механизма электросистемы.

Какими светильники были до появления электричества?

Основным источником света до открытия электричества служил огонь. У первобытного человека это был костер, который сочетал в себе несколько бытовых функций. Переносной светильник – следующий этап развития освещения. В таком качестве использовали факелы и лампады, применяя как горючий материал растительные и животные жиры, смолу, ветки смолистых деревьев. Как стационарный источник света использовались лучины – тонкие и длинные кусочки сухого дерева, которые горели на подставке.

Чтобы сделать освещение более равномерным и замедлить процесс горения, был изобретен фитиль – специальная нить из растительных волокон, которая помещалась в чашу с горючим веществом.

Важно знать! Лампады или так называемые масляные лампы были изобретены еще в античной Греции за несколько тысячелетий до нашей эры.

До появления первой лампочки в мире широко использовали свечи: они стали практичным аналогом лампад, поскольку были более экономны и менее пожароопасны. Поначалу для них использовали густой животный жир, после заменили его пчелиным воском.

К концу XVIII века благодаря достижениям химии получило распространение газовое освещение. В качестве ресурса использовались горючие газы, помещенные в специальные стеклянные емкости для безопасности.

В конце XIX века широкое распространение получили керосиновые лампы – устройства из стекла и горелки, наполненные горючим. Их до сих пор иногда используют из практических или эстетических соображений.

Ее внешний вид

Самая первая — опытная — электролампочка представляла собой вытянутую трубку, внутри которой размещались платиновые полоски, на которые подавался ток. Конструкция не сильно изменилась впоследствии: нити закрутились в спирали, трубка приобрела форму груши.

Вам это будет интересно Зачем нужен дроссель для люминесцентных ламп

Для сравнения: лампа Лодыгина была выполнена в виде тонкой угольной палочки, которую зажали медные стержни. Все это было помещено в круглый шар из стекла.

Лампа Лодыгина была непохожа на современные

Лампа Эдисона же представляла собой колбу, из который был выкачан воздух. Горел тонкий угольный стержень. Однако изобретатель не остановился на одной лампочке: благодаря его улучшениям (изобретению винтового цоколя, патрона, предохранителей, выключателей и т.д.) увеличилось время работы ламп.

История создания электрической лампочки

Конечно, история создания лампы неотделима от развития такой науки, как электротехника. Она берет начало с открытия в XVIII веке электрического тока. Это открытие поспособствовало тому, что выдающиеся ученые со всего мира занялись изучением и развитием электротехники, которая к тому времени выделилась в самостоятельную науку.

• XIX век стал веком глобальных открытий. В 1800 году был изобретен гальванический элемент – химический источник тока. Его еще называют вольтовым столбом в честь итальянского ученого Алессандро Вольта.
• В следующем году в Санкт-Петербурге руководство Петербургской медико-химической Академии приобрело электрическую батарею. Это мощное устройство было куплено в кабинет профессора Василия Петрова. Состояла батарея из 420 пар гальванических элементов. Целый год профессор Петров проводил с ней эксперименты, пока в 1908 году не открыл знаменитую электрическую дугу. Она представляет собой разряд, возникающий между угольными стержнями-электродами, разведенными на определенное расстояние. Тогда же и было предложено использовать электрическую дугу как источник света.
• Первым шагом к созданию современных ламп накаливания стало изобретение в 1809 году первой лампы с платиновой спиралью в основе. Сделал это англичанин Деларю.
• Через несколько десятилетий, в 1854 году немецкий ученый Генрих Гебель создал похожее устройство. Главным отличием было то, что он использовал обугленную бамбуковую нить, помещенную в вакуумный сосуд. То есть, этот вариант был уже гораздо ближе к известной всем нам электрической лампе. Гебель продолжал совершенствовать свое изобретение еще пять лет, создав устройство, которое называют первой практической лампой. К сожалению, получить патент он не мог, т. к. был эмигрантом без денег и связей. Тем не менее, он использовал свое изобретение для освещения принадлежавшего ему магазина часов.
• 
  
  Что касается массового электрического освещения, то здесь несомненный вклад внес наш соотечественник, выдающийся ученый Павел Николаевич Яблочков. Свои эксперименты он начал в России, а затем продолжил в Париже после эмиграции. Именно он создал простую, недорогую и долговечную «электрическую свечу». В 1876 году ученый представил свое изобретение на выставке в Лондоне. В том же году лампы, созданные Яблочковым стали появляться сначала на самых посещаемых улицах Парижа, а затем распространились на весь мир.

НА ЗАМЕТКУ! Отличительной чертой «свечи Яблочкова» было то, что для нее не требовалось вакуума. Нить накала, изготовленная из каолина, не перегорала и не теряла своих свойств на открытом воздухе.

И, конечно, говоря об истории электротехники, нельзя не вспомнить ученых, перевернувших мир – Александре Лодыгине и Томасе Эдисоне. Именно они, проводя эксперименты независимо друг от друга, в 70-е годы XIX века создали электрическую лампу.

Этапы развития

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

Дата в годах	Событие, связанное с развитием лампы накала
1803	Петров из России получил вольтовую дугу, используя мощную батарею.
1808	Г. Дэви (Англия) тоже использовал дуговой разряд для освещения, но недолго.
1838	Жобар из Бельгии изобрел лампу, которая была оснащена угольными стержнями.
1840	Английский астроном Деларю представил свое изобретение в виде лампы с платиновыми проводниками.
1841	Благодаря стараниям Ф. Молейна из Англии появились устройства с платиновыми стержнями и углеродным наполнителем.
1845	Кинг заменил проводники из платины на угольные электроды.
1854	Г. Гебель изобрел прототип современной лампочки с нитью накала из обугленного бамбука.
1860	Д. Свон (Англия) представил лампочку, где в качестве проводников использовалась углеродная бумага.
1874	А. Лодыгин получил право на осветительное устройство с угольными электродами.
1875	Дидрихсон занялся оптимизацией лампочки Лодыгина.
1875 – 1876	П. Яблочков изобрел каолиновую лампочку.
1878	Д. Свон запатентовал прибор с угольной нитью.
1879	Т. Эдисон получил права на лампу с платиновыми электродами.
1890	Лодыгин запатентовал устройство с молибденовой и вольфрамовой спиралью.
1904	Ш. Юст, Ф. Ханаман закрепили за собой права на лампочку с вольфрамовой спиралью (аналогичную лампочке Лодыгина).
1906	В. Кулидж предложил выпускать лампочки с вольфрамовыми проводниками в форме зигзага, двойной или тройной спирали.

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

Александр Лодыгин – изобретатель из России

В 1872 году в Санкт-Петербурге Александр Николаевич Лодыгин приступил к опытам по электрическому освещению.

Его первые лампы представляли собой тонкую угольную палочку, зажатую между объемными стрежнями из меди. Все это находилось в закрытом стеклянном шаре.

Это было еще несовершенное устройство, тем не менее, они начали активно использоваться для освещения зданий и улиц Петербурга.

В 1875 году в товариществе с Коном была выпущена усовершенствованная электрическая лампа. В ней угольки заменялись автоматически, кроме того, они располагались в вакууме. Эта разработка принадлежит электротехнику Василию Федоровичу Дитрихсону.

В 1876 году другой исследователь, Булыгин также внес коррективы. В его разработке уголек выдвигался по мере сгорания.

В конце 70-х годов лампа накаливания, созданная Лодыгиным и запатентованная в России, Франции, Великобритании, Австрии и Бельгии, попала, наконец, и в США. Лейтенант Хотинский отправился к побережью Америки, чтобы принять корабли, построенные для Российского флота. Именно Хотинский посетил лабораторию и показал «лампу Лодыгина» и «свечу Яблочкова» американскому исследователю Томасу Эдисону.

Доподлинно неизвестно, как это повлияло на ход мыслей Эдисона, который и сам в то время работал над созданием искусственного освещения. Как бы то ни было, именно Эдисон довел конструкцию лампы накаливания до качественно нового уровня, а также популяризовал ее, организовав массовое производство. Это помогло значительно снизить стоимость, что позволяло покупать лампу даже беднякам.

Александр Лодыгин также не останавливался в своем рвении усовершенствовать лампу накаливания. После переезда в США, в 1890 году, Лодыгин получил еще один патент – на лампу с металлической нитью из тугоплавких металлов — осьмия, иридия, родия, молибдена и вольфрама. Это был настоящий прорыв в области электротехники. Изобретение имело оглушительный успех, и в 1906 году патерн на него был куплен компанией General Electric. К слову, компания эта принадлежала Томасу Эдисону.

Изобретение, сделанное А.Н. Лодыгиным

Начал работы ученый с разработки светильника с угольными электродами. За достигнутые результаты он получил премию Академии наук, но опыты продолжил. В 1874 году Александр Николаевич Лодыгин запатентовал лампу с нитевым накальным телом. Суть изобретения заключалась в накале платиновой (вольфрамовой) нити в вакуумной колбе.

Горение – химическая окислительная реакция с участием кислорода. Вакуум подразумевает отсутствие кислорода, следовательно, скорость окисления резко снижается. Благодаря такому свойству лампы Лодыгина получили увеличенный ресурс. К 1890 году разработаны похожие на сегодняшние лампы с закрученными в спираль нитями накала, производимыми из вольфрама или молибдена, что снижало их стоимость по сравнению с платиновыми.

к содержанию ↑

Создание лампочки Эдисоном

Во всем мире принято считать, что электрическую лампочку изобрел ученый Томас Альва Эдисон.

На протяжении многих лет Эдисон ставил эксперименты в области электротехники. В течение почти двух лет он искал идеальный вариант для нити накаливания.

Исследователь провел эксперименты более чем с шестью тысячами углеродсодержащих материалов. Методично перебирая и исследуя разнообразные вещества, Эдисон пришел к выводу, что лучшим вариантом является японский бамбук, из которого создан футляр для веера.

В 1879 году появилась первая заметка в газете, гласящая об изобретении Томасом Эдисоном лампы накаливания с угольным стержнем. Названа она была «Эдисоновский свет». Такая лампа могла непрерывно гореть в течение сорока часов. В том же году Эдисон запатентовал свое изобретение.

Нельзя сказать, что Эдисон внес значительные изменения в лампу накаливания, созданную Лодыгиным.

Дуговые лампы появились первыми

Так как свеча Яблочкова удобна в использовании и недорога в изготовлении, в 1877 году налаживают потоковое производство этого устройства: в месяц выпускают более 8000 электросвечей и несколько десятков электрогенераторов для их питания. Свеча Яблочкова распространяется по всей Европе и на Востоке: во дворцах персидского шаха и короля Камбоджи.

Но скоро ее вытесняет лампа накаливания, которая служит дольше и стоит меньше

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.

Русский инженер, и его изобретение

Много людей в разных странах создавали свои творения. Многих преследовала неудача. А вот лампа Александра Лодыгина смогла выдержать все испытания. Она светила целых тридцать минут! Это уже было невиданное достижение. На улицах Петербурга засияли аж две штуки этих «чудо-свечей»! На них специально приезжали посмотреть сотни людей. Это был настоящий фурор, но… Не все было так просто. Широкого распространения своего творения Лодыгин, в силу сложившихся обстоятельств, добиться не смог.

Читайте также:  Обзор металлогалогенных ламп, применяемых в освещении магазинов.

Русскому инженеру не удалось довести до конца свое начатое дело, а вот Томасу Эдисону это удалось. Американский ученый узнал об опытах русского коллеги. Он решил усовершенствовать уже имеющееся изобретение. Его труд заслуживает уважения – ученый провёл 1500 опытов, испытывая различные материалы. Но это еще был не конец — 6000 опытов с угольными нитями – это тот вклад, который вложил изобретатель в историю появления лампочки.

Путь к промышленной реализации

Кто и какие лампочки изобрел первым — это мы уже знаем. Но как они вышли в народ? Создать милую безделушку для десятка ценителей и знатоков — это еще не весь путь изобретения к прилавкам, где ее заметит довольно-таки инертная публика. Люди любят жить по-старинке, без фокусов и прирученных молний в прихожей. Да и лампочка была сыровата. В том виде, в каком ее придумали ученые, она не могла продаваться сотнями тысяч экземпляров. Для массового производства инновации нужно создать условия, а именно массовое производство комплектующих, которые удешевили и упростили бы процесс сборки. Так, Уильям Дэвид Кулидж в 1910 году изобрел способ производить вольфрамовую нить в промышленных масштабах. Именно этого фрагмента недоставало в мозаике реальности: раньше производить вольфрамовую нить было очень дорого, что значительно повышало стоимость лампочек на ее основе, зато с помощью инновационного метода издержки снизились настолько, что лампочку мог позволить себе любой желающий из среднего класса. 

Еще один важный вклад внес американец Ирвинг Ленгмюр в 1932 году. Он предложил заполнять колбы инертным газом (аргоном) для повышения светоотдачи и в целях увеличения срока эксплуатации. За счет газа температура тела накаливания повышается, что делает освещение ярче.

Томас Эдисон был упорным и резким человеком, а потому успешно сопротивлялся нападкам прессы на свое детище. Чтобы выпускать новые лампочки и сделать их конкурентоспособными, он существенно дополнил изобретение, придумав унифицированный цоколь для ламп и бытовые поворотные выключатели. Теперь было понятно, что установить и использовать новый источник света может любая домохозяйка. 

Яблочков как первый изобретатель лампочки

Во второй половине XIX века изобретатель Павел Яблочков занялся разработкой дуговой лампы. В России он мало известен, поскольку свои работы он представлял во Франции, где работал в известной часовой мастерской Бреге.

Когда Яблочков работал над разработкой электрического регулятора, ему пришло в голову разместить в лампе угольные электроды не по горизонтали, как ранее, а параллельно. В таком случае они стали выгорать одинаково, а расстояние между ними постоянно сохранялось.

Но до реализации решения было еще далеко. При размещенных параллельно электродах дуга могла гореть не только на их концах, но и по всей длине. Такая проблема решилась благодаря тому, чтобы в пространство между электродами был уложен изолятор, который сгорал постепенно вместе с электродами.

Изолятор был сделан на основе каолина. А для зажигания электрической лампы между электродами находилась угольная тонкая перемычка, которая в момент включения сгорала, а дуга при этом поджигалась. Но еще была одна проблема – это неравномерное сгорание электродов, которое было связано с полярностью тока. Поскольку плюсовой электрод сгорал быстрее, его поначалу нужно было делать более толстым. А еще было предложено использовать переменный ток.

Дуговая лампа одного из первых ее изобретателей имела такую конструкцию:

• два угольных стержня;
• они разделяются с помощью изоляции в виде каолина;
• стержни укрепляются на подставке, похожей на подсвечник;
• 
  электроды равномерно сгорают, вследствие чего лампа имела яркое и длительно свечение.

Изобретение Яблочкова было представлено в Лондоне на выставке в 1876 году. Затем лампочки этого изобретателя стали появляются на улицах Парижа, затем они распространились по миру. Так продолжалось до тех пор, пока другие изобретатели не представили более дешевую лампочку накаливания, которая быстро вытеснила изобретение Яблочкова.

Металлические нити накаливания

Вместо свечей появились угольные лампы накаливания. А затем конструкцию оснастили металлическими нитями. В конце XIX века немецкий физик Вальтер Нернст изготовил особый сплав для производства нитей накаливания. В него входили такие металлы, как:

• иттрий;
• магний;
• торий.

В это же время А. Н. Лодыгин изобретает быстронакаливаемую нить из вольфрама. Однако потом русский изобретатель продал свое открытие компании, основанной Томасом Эдисоном. Вольфрамовые нити положили начало новой эпохе электрического освещения.

Первое производство ламп

Стойкий источник света быстро приобрел популярность, и предприимчивые бизнесмены поспешили организовать их серийный выпуск. Одним из первых был сам Т. Эдисон. Он добился увеличения времени работы изделия до 1200 часов и выпускал до 130 000 единиц продукции в год.

Француз А. Шайе в 1896 г. переехал в США и открыл фабрику по изготовлению ламп, которые работали на 30% дольше и были более яркими, чем изделия других фирм.

Выпуск продолжался более 10 лет, затем появились варианты с вольфрамовыми нитями и иные усовершенствования. Фабрика Шайе не смогла модернизироваться и прекратила работу в 1941 г.

Рекомендуем к просмотру: Процесс изготовления лампы накаливания

Электрические лампы А. Н. Лодыгина

Александр Николаевич Лодыгин

Их было несколько. Первая – с угольным стержнем диаметром 2 мм из ретортного угля. Такой уголь получали возгонкой – испарением углерода при сжигании без доступа кислорода к топливу, содержащему углерод. Пары оседали на стенках реторты и образовывали слой определенной толщины.

Патенты получены в Великобритании, Франции, Испании, Бельгии и пр.

Но стерженек в воздушной атмосфере сгорал через несколько десятков минут. Сотрудник Лодыгина В.Ф. Дидрихсон предложил откачать воздух из колбы ручным насосом. Рабочий ресурс поднялся до 700-1000 часов. В 1876 г. такими экспериментальными устройствами освещали помещение несколько месяцев.

Второй у Лодыгина была модель с металлической нитью накаливания. «Нитью» могла быть и тоненькая ленточка. Патент США выдан Лодыгину в 1890 г. Металлами для нити были вольфрам, иридий, палладий, осмий – т. е. вещества с высокой температурой плавления. Лодыгина считают родоначальником ламп накаливания с металлической нитью. Суть изготовления этих устройств не изменилась до сих пор.

Спустя 16 лет Лодыгин за незначительную сумму продал технологию изготовления ламп с металлическим телом накала американской компании General Electric. Такой вид информации позднее назвали «ноу хау» – транслитерация кириллицей английского словосочетания know-how – «знаю как». Для организации промышленного производства изобретений Лодыгина компания пригласила Т. Эдисона.

Конструкционные особенности

Конструкции современных ламп отличаются по разным показателям:

• Форме колбы.
• Строению цоколя.
• Газу наполнителю.
• Наличию предохранителя внутри конструкции.
• Материалу тела накала.
• Особенностям, зависящим от назначения.

Производители предлагают на выбор различные по исполнению колбы лампы. Некоторые разновидности показаны на рисунке. Потребитель выбирает подходящую форму, основываясь на допустимой мощности и размера светильников. Для создания направленности потока света внутреннюю часть колбы покрывают слоем алюминия.

Существуют лампы с цоколем и без него.

Классическое резьбовое соединение впервые предложил Соун, творчески развил идею Эдисон – отсюда и буквенная маркировка винтового цоколя Е, по первой букве фамилии изобретателя.

Некоторые модели цоколей представлены на рисунке:

В странах с иным уровнем напряжения в электросетях продают лампы с цоколями, исключающими вкручивание в патроны, предназначенные для других напряжений. Например, в США, где уровень напряжения 110–127 В не удастся вкрутить лампочку для Европы (220–240В).

От состава газа, которым наполняют колбу, зависит светимость и долговечность лампы. Например, галогенный газ способствует разогреванию нити до высоких температур, сохраняя при этом продолжительность службы. Благодаря эффекту появились галогенные лампы, при одинаковой светимости они меньше по размерам и потреблению электроэнергии по сравнению с вакуумными моделями.

Сегодня распространены лампы с наполнением колбы:

• Вакуумные.
• Аргоновые или азотно-аргоновые.
• Ксеноновые.
• Криптоновые.

Плавкий предохранитель защищает колбу от взрыва при сгорании спирали. При обрыве нити, раскаленные капли вольфрама попадали на стенки колбы, она прожигалась, происходил взрыв с разбросом осколков. Предохранителем служит часть подводящего проводника, находящегося в атмосферном воздухе внутри цоколя. Искра, возникающая в вакууме, быстро гасится. В лампе может появляться черный «дымок», но колба остается целой.

к содержанию ↑

Что собой представляет?

Лампа накаливания – электроприбор, свет в котором излучает тело накала, разогреваемое проходящим через него электротоком. Исключают окисление (сгорание) нити накала, размещая его в вакууме, создаваемом в герметичной стеклянной колбе. Напряжение к нити подводится через контакты, размещенные в цоколе.

Заполняя внутреннее пространство колбы галогенным газом. К останкам кислорода добавляют йод и бром. В естественных условиях бром – жидкость, а йод – кристаллы. Это уменьшает износ нити, что позволяет ее нагреть до более высокой температуры. Все это позволяет увеличить длительность службы изделия. Материал спирали в современных источниках света – вольфрам, рений, редко осмий.

к содержанию ↑

Вклад Томаса Эдисона

В конце 1870 годов за усовершенствование электрических светильников взялся известный на весь мир ученый из Америки Томас Эдисон.

С целью продления срока службы нити, предпринимались попытки отключать напряжение, после нагрева спирали до предельно допустимых температур. Для этого в колбу встраивался автоматический выключатель. Однако этот путь не привел к приемлемому результату – было видно мигание.

Акцент исследований сместился на эксперименты с материалом для изготовления нитей накала. Было проведено около 2000 опытов.

В итоге в 1879 году Эдисон получил патент на лампочку платиновой спиралью и временем горения до 40 часов.

Мнение экспертаАлексей БартошСпециалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.Задать вопрос экспертуВажно! Стоит отметить, что Лодыгину на получение патента в Америке банально не хватило денег. Поэтому изобретение приписывается Эдисону.

Основное отличие от приборов Лодыгина – создание вакуума с меньшим количеством, оставшегося в колбе воздуха. В 1880 году, лампы с бамбуковыми электродами горели у Эдисона около 600 часов. Немаловажное значение в распространении ламп Эдисона имела изобретенная им же винтовая конструкция цоколя, позволявшая быстро и безопасно менять вышедшие из строя приборы.

Патентные войны привели к образованию совместного предприятия Суонса и Эдисона, выросшего со временем в мирового лидера по продаже электрических ламп. Увеличение производства сказалось на снижении себестоимости изделия и еще большему распространению.

Таким образом, разработка технологии изготовления лампы накаливания проводилась учеными из России, Германии, США, Бельгии, Великобритании. Объединив лучшее, на практике Томас Эдисон организовал массовый выпуск приборов. Поэтому ему и приписывают авторство.

к содержанию ↑