какое осветительное устройство человек придумал раньше других
История развития осветительных приборов
Издавна люди использовали искусственные источники света. Самым первым источником был огонь, который можно было использовать как в качестве стационарного источника света, так и переносного. Чтобы огонь можно было переносить, использовали факелы, конструкция которых усовершенствовалась и изменялась. Факел – самое древнее изобретение.
Устройство для удерживания факела, появившееся в средние века из кованых зажимов, закрепляющихся на плоскости стенки, послужили прототипом для современного бра. Лампадарий, представлявший собой круглую чашу, заполненную горючей жидкостью и медленно опускавшимся в нее фитилем, можно считать первым светильником. А первым свечкам – брускам твердого, перетопленного животного жира с фитилем внутри примерно пять тысяч лет.
С появлением свечки разновидность осветительных приборов неуклонно росла. Это и роскошные бра, и элегантные подсвечники, шикарные люстры. Стеклянные люстры берут свое начало в 17 веке, во времена зарождения российской стеклянной индустрии.
Первый электронный источник света появился в 1809 году, для этого сэр Хэмфри Деви использовал угольные электроды и батареи. Изобретатели не прекращали экспериментировать с разными материалами и в 1897 году Томас Эдисон и Джозеф Свен – светильники световых технологий, изобрели лампу накаливания, нить не обязательно должна была быть угольной.
Двадцатый век стал веком изобретений, в том числе и в области освещения и осветительных приборов. Свечи или керосиновые лампы стали вытеснятся электрическими осветительными приборами, дизайнеры максимально проявляли свою фантазию благодаря новым технологиям, разнообразие ламп, люстр, светильников еще не было таким огромным.
История света. От костра до светодиодных ламп
История света — интересная тема для всех, кто задумывается об окружающих наш мир вещах и явлениях. Дома, на работе, на улице, в транспорте нас окружают десятки и сотни привычных и незаметных вещей, делающих нашу жизнь проще и интересней. Этим незаменимым вещам и предметам мы и посвящаем цикл статей.
Что мы делаем, только-только переступив порог дома? Закрываем дверь? Снимаем обувь? Да. И заодно делаем небольшой жест рукой, нажимаем выключатель и комнату заливает яркий свет. Всё так просто.
Но, конечно, так было далеко не всегда.
История света. Часть №1. От костра до керосиновой лампы
История света — Костер
Заглянем в гости к нашим самым дальним предкам. Огонь в костре, дар Прометея, самый первый источник света. Он согревал и давал свет нашим предкам, защищал их от хищников. За очагом нужно было постоянно следить и подкармливать дровишками. Ведь спичек и зажигалок в то время не изобрели, и разжечь заново огонь в очаге было непростой задачей.
История света — Глиняная плошка с маслом или жиром
А это уже глиняная плошка с маслом или жиром, в котором плавает фитиль. Масло, поднимаясь по фитилю, постепенно сгорает. Пользовались такими масляными лампами, начиная с эпохи палеолита, это тоже очень древнее изобретение. Такая лампа давала мало света, много копоти и часто служила источником пожаров.
История света — Факел
Факел, палка, на которую намотана пропитанная смолой ткань. В древности часто использовались на кораблях, для передачи сообщений в темное время суток. В давние времена – самый мощный источник света. Факел не затухал от дождя и ветра и часто использовался войсками.
История света — Свечи
Свеча. Сало, или воск, да любой подходящий жир, внутри фитиль. Так незамысловато устроена свеча. Примерно с 15 века она обретает привычные для нас очертания. От одной свечки света мало. Поэтому используются канделябры.
История света — Канделябры и щипцы для снятия нагара
Они могут быть рассчитаны на 5-10-20 и более свечей. В замках и богатых имениях появляется специальный человек, который следит за освещением, снимает нагар при помощи специальных щипцов и меняет свечи.
История света — Фонарь
В начале 19 века на улицах европейских столиц появляются фонари, которые горят необычным ровным и ярким пламенем. В них горит газ ацетилен. Вначале они собирают около себя толпы зевак, а по вечерам к каждому фонарю приходит фонарщик, который зажигает огонь в светильнике.
История света — Керосиновая лампа
Керосиновая лампа. В резервуаре залит керосин, фитиль можно поднимать и опускать, регулируя яркость света, а пламя закрыто стеклом. Очень популярны были лампы Летучая Мышь. Они устойчивы и не боятся ветра. Летучая Мышь популярна и поныне, её заправляют специальным маслом.
Все эти лампы, фонари и свечи обладали одним существенным недостатком. Использование открытого пламени приводило к пожарам, часто целые городские кварталы выгорали от разбитой керосинки. На шахтах происходили взрывы, гибли люди.
История света. Часть №2. История лампочки
Прогресс не стоит на месте.
Год 1800. Начинается новый век.
Итальянец Алессандро Вольта составляет из кружочков цинка и серебра столбики, между кусочками металла он располагает бумагу, смоченную в растворе соли. Получается первая батарейка.
Гальваническая батарея
1802 год. Русский ученый, Василий Владимирович Петров, сооружает огромную гальваническую батарею, состоящую из 4200 элементов. Подсоединив к батарее угольные стержни, он получает электрическую дугу – мощнейший источник света.
Затем ученые заметили, что ток, проходя через тонкую металлическую проволоку, разогревает её до такой степени, что она начинает испускать свет. И чем мощней батарея, тем ярче светится проволока. Пока не перегорает. Ведь для нормального свечения нужны температуры порядка 2500-3000 градусов.
История света — Угольная лампочка
Тогда проволоку поместили в стеклянный баллон, из которого откачали воздух. Теперь можно было поднимать яркость лампочки, не боясь, что нить перегорит. Затем начались опыты с материалом нити. В качестве рабочего тела использовали драгоценную платину, тугоплавкий вольфрам, редкоземельный ренний.
В 1874 году российский инженер А.Н. Лодыгин предложил использовать в лампе угольный стержень.
Затем, во второй половине 70-х годов 19 века знаменитый американский изобретатель Томас Эдисон доводит электрические лампы накаливания до коммерческого использования.
История света — Вольфрамовая нить
В лампах Томаса Эдисона так-же используются угольные нити, но благодаря наработкам, лампочки светят уже по 40-50 часов, до того, как перегорят.
В начале двадцатого века электрическая лампочка приобретает знакомый нам вид. В качестве нити накала используется скрученная в спираль вольфрамовая нить, внутри колбы вакуум или инертный газ, появляется цоколь с резьбой.
В двадцатом веке было изобретено великое множество самых разных лампочек, начиная от крошечных, подсвечивающих электронные часы, заканчивая монстрами в 50000 ватт (1000 обычных лампочек),которые используются в прожекторных установках.
Самая обычная лампочка — Лампа накаливания.
Но нас интересует вот что: Самая обычная лампочка.
Именно она, такая простая на вид, давала и сейчас дает свет миллионам людей на Земле. Начиная с двадцатых годов двадцатого века было произведено… Много, очень много, десятки миллиардов лампочек освещали жилища и улицы.
История света — Устройство лампы накаливания
Итак, как она устроена?
Не правда ли, просто?
История света — Разновидности ламп накаливания
Какие еще бывают лампы накаливания?
Много их. Это и лампочки с матовым или цветным стеклом колбы и декоративные лампочки « под старину»со специальной нитью, горящей вполнакала, галогенные, малыши, освещающие микроволновку и холодильник, мощные прожекторные и крошечные лампы подсветки панели приборов, с рефлектором, с зеркальным напылением колбы.
История света — Достоинства и недостатки ламп накаливания
Есть у лампочек накаливания и другие достоинства. Они дешевы, могут комплектоваться регулятором яркости, моментально загораются. Спектр света ламп накаливания наиболее приятен для человеческого глаза, устойчивы к перепадам напряжения, температуре окружающей среды, экологичны, так-как не содержат ртути.
Ну а недостатки, точнее один большой и главный недостаток. Это низкий коэффициент полезного действия или КПД. В лампах накаливания он равен примерно трем – четырем процентам. То-есть платя коммунальщикам 100 рублей за освещение, за сам свет на деле вы отдаёте 3-4 рубля. А остальное – тепло.
История лампочки — Люминесцентные лампы
Начиная с 2008 года, в некоторых странах Европы начался постепенный вывод из эксплуатации ламп накаливания. С 2009 года Евросоюз запретил производство и импорт ламп мощностью более 100 ватт.
На смену лампам накаливания пришла ртутная газоразрядная лампа или если по-простому, лампа дневного света. Такие источники света известны достаточно давно, они более экономичны, по сравнению с лампами накаливания, но из-за специфического спектра (старые лампы давали мертвенно-белый мерцающий свет) находили применение в основном на производстве. Да еще лампы дневного света требовали для включения дополнительных приборов. В плафоне должен находился дроссель и стартер, без которых лампа не работает. Но прогресс не стоит на месте, технологи смогли добиться определенных результатов. Лампы теперь стали компактней, надежней, появилась возможность выбора спектра освещения, от холодного голубоватого, до привычных теплых оттенков.
История света — Устройство люминесцентной лампы
Устройство люминесцентной лампы более сложное, по сравнению с обычной лампочкой Ильича.
В стеклянной трубке, покрытой изнутри люминофором, находятся инертный газ и пары ртути. Той самой, как в градуснике. Не разбивать. На концах трубки находятся электроды, электрический ток, проходя по ртутным парам (ртуть – металл, проводит ток) заставляет атомы ртути испускать невидимый нам ультрафиолет, а люминофор преобразует УФ излучение в видимый нами свет.
В современных лампах дневного света, который предназначены для замены ламп накаливания, стеклянная трубка свернута в цилиндрическую спираль, а необходимые электронные компоненты упрятаны в цоколе. Размеры цоколя стандартны, и позволяют легко производить замену ламп.
Единственное, на что следует обратить внимание при покупке, это цветовая температура лампы.
Цветовая температура измеряется в Кельвинах и обычно указывается на упаковке.
Для жилых помещений, спальни, детской предпочтительней лампы, дающие 2700 – 3500К, этот оттенок кажется более теплым и естественным, а для кухни, гаража, прихожей необходимы лампы в 4500-5000К, такой спектр кажется более приближенным к дневному освещению.
А еще следует помнить, что такие лампы более энергоэффективны, их КПД выше, следовательно, для замены лампочки Ильича потребуется менее мощная лампа. К примеру, 20 ваттная люминесцентная лампочка светит так — же ярко, как и 100 ваттная пожилая родственница.
История света — Достоинства и недостатки люминесцентной лампы
Достоинства люминесцентных ламп– экономичность, рассеянный свет, большой выбор тепловых оттенков, долгий срок службы ( если имеем дело с качественной продукцией европейских брендов)
Недостатки – цена — экономная лампа не всегда успевает окупить себя, сгорая на работе. Наличие ртути, что подразумевает под собой необходимость сдавать такие лампочки в специальные пункты приема. Люминесцентные лампы не любят частых включений, привередливы к качеству поступающего из розетки электричества.
История света — Светодиодные лампы
Появились они сравнительно недавно и несмотря на дороговизну, сумели завоевать рынок.
Причины – огромный срок службы (40000-60000 тысяч часов), экономичность, КПД у лучших представителей 12-15 %, нет нужды использовать светофильтры для получения необходимого цветового оттенка – диоды перекрывают весь цветовой диапазон видимого человеком спектра, нет мерцания, лампы мгновенно включаются – отсутствует необходимость разогрева, яркость свечения регулируется, из отдельных элементов можно создавать светильники любой сложности. Диодные лампы почти не нагреваются, не боятся морозов, в них нет ртути, низкие габариты и вес.
История света — Устройство светодиодных ламп
Устройство светодиодных ламп достаточно сложное.
Помимо обычных цоколя и колбы, внутри лампы находится драйвер – специальная микросхема, обеспечивающая питание светодиоду, радиатор, который забирает и рассеивает лишнее тепло, ну и сам полупроводниковый элемент, который преобразует электроэнергию в видимый свет.
А еще электроника этого светильника не любит перепады напряжения и высокие температуры.
При выборе светодиодных ламп не стоит забывать, что 7 ватт мощности примерно равны 15 ваттам люминесцентной лампы и 75 свечам лампочки накаливания. Также светодиодные лампы бывают теплого и холодного оттенков, как и люминесцентные светильники. Экономить при покупке не стоит, лучше заплатить немного больше, и забыть о замене лампочек до следующего ремонта.
Производители ламп, которым можно доверять:
А это производители светодиодных ламп среднего ценового сегмента, представленные на российском рынке:
Вот так, практически за век из простого стеклянного баллона с проволочками внутри и резьбой снаружи обычная лампочка превратилась в сложное устройство, содержащие десятки деталей. Для производства современных ламп используются наработки физиков, химиков, технологов, маркетологов. Зачастую комплектующие для одной маленькой лампочки производят в разных странах, и только на сборочном конвейере производителя они соединяются воедино в корпусе светильника. Устройства становятся сложнее, часто дороже, но практически всегда лучше своих предшественников. И это нормально. Прогресс должен быть.
Первая электрическая лампочка
Современный мир невозможно представить без электричества. А ведь сравнительно недавно, каких-то двести лет назад, о нем можно было только мечтать. Освещение домов в темное время суток было доступно лишь состоятельным людям: жизнь простых крестьян и горожан зависела от солнечного света. Изобретение лампочки положило конец этому неравенству. Привычный для нас прибор сконструировали далеко не сразу. Давайте вспомним, какой путь прошли изобретатели, чтобы в домах было всегда светло.
Светильники до появления электрического аналога.
Человек искал пути освещения в ночное время с тех самых пор, как стал “человеком разумным”. Если на экваторе световой день достаточно длинный, то в северных широтах зимой он составляет всего 6-7 часов. Человек — не медведь, он не может спать остальные 16-17 часов. Технология освещения жилищ во всем мире в доэлектрическую эпоху была одна: огонь. Вначале это был просто костер в пещере. Затем, по мере цивилизации и усложнения жизненного уклада, стали появляться прообразы ламп. В огнестойкую емкость заливали подходящий состав и клали фитиль из ткани. В разных странах для этих целей использовали разные жидкости: жиры, растительные и минеральные масла, природный газ. Подобные лампы были пожароопасны и нещадно чадили. Да и свет от них был весьма тусклым.
В Средние века придумали свечи из пчелиного воска. Чадили они меньше. Использование большого количества свечей позволяло хорошо освещать помещения. Но пожароопасность никуда не ушла — необходимо было вовремя их гасить. Естественно, что использование большого количества свечей было доступно только богатым аристократам или мещанам. Простолюдинам по-прежнему оставалось довольствоваться тусклым светом восковой свечки или керосиновой лампы.
Кто и когда первым в мире изобрел электрическую лампочку.
Все изменилось с изобретением электричества. Постепенно изобретатели нашли способ безопасно, ярко и дешево осветить дома всех людей.
В вопросе первенства изобретения лампочки, как и во многих других, отечественная и мировая точка зрения различаются. В России принято считать первооткрывателями Павла Николаевича Яблочкина и Александра Николаевича Лодыгина. Ученые придумали разные типы осветительных приборов. Яблочкин в 1875-1876 годах первым сконструировал дуговую лампу. Однако в дальнейшем ее признали неэффективной. Лодыгин же двумя годами ранее (1874 год) получил первый патент на лампу накаливания.
В мире же считается, что первая лампочка изобретена Томасом Эдисоном. Свой патент американский ученый получил в 1879 году, на пять лет позже Лодыгина. Эдисон после долгих экспериментов сконструировал прибор, горевший почти 40 часов — максимально возможный срок для того времени. Кроме этого, изобретатель добился удешевления производства, чтобы лампочку мог позволить себе каждый человек.
В вопросе первенства изобретения лампы нет однозначного ответа. Множество ученых в разных странах трудились над ней, но далеко не все патентовали свои открытия. Электрическую лампочку однозначно можно назвать коллективным детищем мирового научного сообщества.
История электрической лампочки: этапы открытия.
Рассмотрим историю создания осветительного прибора подробнее. Привычная лампа — это один из простых электротехнических приборов. Электротехника оформилась в отдельную науку почти сразу после открытия электричества во второй половине XVIII века. Историю лампочки стоит начать с изобретения химического источника тока — первого гальванического элемента. Его сконструировал итальянский ученый Алессандро Вольта в 1800 году. Почти сразу Санкт-Петербургская Академия закупила для опытов целую электрическую батарею, состоявшую из 420 пар гальванических элементов. Профессор Василий Петров несколько лет проводил с ней эксперименты. В результате в 1808 году он открыл электрическую дугу: разряд, возникающий между стержнями-электродами, разведенными на определенное расстояние. Петров предположил, что это свечение можно использовать для освещения. К такому же выводу через два года пришел английский ученый Гэмфри Деви. Электроды использовались, как металлические, так и угольные. Последние светили ярче, но быстро сгорали. Также необходимо было постоянно сдвигать электроды для поддержания необходимого расстояния. Ученым не удалось создать осветительный прибор, но их труды послужили основой для дальнейших исследований.
В 1838 году бельгийскому ученому Жобару удалось создать работающий прототип лампы с угольными электродами. Но они быстро сгорали, так как свечение проходило в воздушной среде.
В 1840 году член Петербургский Академии наук Уоррен Деларю (англичанин по происхождению) сконструировал лампу с платиновой спиралью. Устройство работало довольно продолжительное время и успешно освещало помещение, но из-за дороговизны материалов дальше опытного образца производство не пошло.
В 1841 году ирландский ученый Фредерик де Моллейн получил первый на осветительный прибор. Устройство состояло из платиновой спирали, помещенной в вакуум.
В 1844 году американский патент получает Джон Старр. Его лампа работала на основе углеродной нити. В связи со смертью ученого исследования прекратились.
<> Спустя еще десять лет в 1854 году ученый из Германии Генрих Гебель разработал первый прототип современной лампы: в качестве электродов использовались обугленные палочки бамбука, помещенный в колбу с откачанным воздухом. Ученому удалось создать прибор, которым он освещал собственный магазин. К сожалению, Гебель не смог получить патент на свое устройство.
В 1860 году физик-англичанин Джозеф Уилсон Суон представил свой вариант осветительного прибора. Его патентованная лампа работала в вакууме с угольным волокном. Из-за сложностей поддержания нужного разрежения технология не получила дальнейшего распространения.
Наконец, в 1874 году российский инженер Александр Лодыгин изобретает и получает патент на нитевую лампу. В качестве элемента накаливания он выбирает угольный стержень. Нить накала помещалась в герметичный стеклянный сосуд с откачанным воздухом. Такое решение сразу повысило срок службы лампы до 30 минут и позволило использовать ее вне лабораторных стен. Через год ученый Василий Федорович Дидрихсон внес важные улучшения в конструкцию Лодыгина: поместил несколько нитей накаливания в одно устройство. При перегорании одного угольного стержня следующий начинал работать автоматически.
Электротехник Павел Яблочков в 1875-1876 годах совершил открытие, которое привело к изобретению дуговых ламп. Ученый изучал свойства каолина (белой глины) и увидел, что при определенных условиях он светится на открытом воздухе. Конструкция «свечи Яблочкова», как их тогда называли, проста. Она состояла из двух параллельных угольных стержней, покрытых каолином. Стержни стояли на подставке типа подсвечника. Электроды связывала тоненькая угольная перемычка. Она сгорала в момент включения лампы, разогревая каолин, который и светился в дальнейшем. Мировая общественность проявила к изобретению Яблочкова огромный интерес. Практически сразу же его лампы стали применять для освещения улиц Парижа, а потом и других столиц. К сожалению, срок службы «свечи Яблочкова» был невелик, и постепенно их заменили лампы накаливания.
Тем временем Джозеф Уилсон Свон продолжал свои труды и в 1878 году запатентовал новую конструкцию лампы с угольным волокном, помещенным в разреженную кислородную атмосферу.
В конце 80-х годов XIX века Лодыгин эмигрировал в США, где продолжил свои научные труды. В 1890-х годах он придумал использовать тугоплавкие металлы в качестве нити накала для лампочек. В результате экспериментов Лодыгин остановился на нитях из вольфрама и молибдена, закрученных в спираль. Также он проводил эксперименты с газонаполнением ламп. В частности Лодыгиным была изготовлено устройство с угольной нитью в атмосфере азота. В дальнейшем в 1906 году ученый продает идею использования вольфрамовой нити компании Эдисона. Сам Лодыгин сосредоточился на электрохимическом получении тугоплавких металлов. Данный метод отличался высокой стоимостью. Из-за этого вольфрамовые нити применялись редко, пока в 1910 году Уильям Кулидж не удешевляет их производство. С этого момента вольфрамовые спирали вытесняют все другие варианты нитей накаливания.
Годом ранее решилась проблема быстрого испарения нити в вакууме: в 1909 году американский ученый Ирвинг Ленгмюр начал заполнять колбу лампы накаливания инертными газами. Чаще всего использовался аргон. Все это привело к существенному повышению времени работы лампы накаливания.