Зміст:
- Конструкція ламп розжарювання
- Історія створення ламп розжарювання
- Піонери галузі
- Хто ж винайшов лампочку розжарювання?
- Чому лампи розжарювання виходять з моди
Лампа розжарювання – це електричний освітлювальний прилад, принцип дії якого заснований на нагріванні до високих температур нитки з тугоплавкого металу. Тепловий ефект струму відомий досить давно. З плином часу він викликає настільки сильне нагрівання, що нитка починає світитися. І хоча у нас в країні такі дрібнички носять ім’я Ілліча, насправді навіть просунуті історики не можуть однозначно дати відповідь, хто ж є винахідником лампи розжарювання.
Конструкція ламп розжарювання
Перед тим, як поринути з головою в історію створення ламп розжарювання, вивчимо будову приладу:
- Робочою частиною лампи розжарювання є вольфрамова нитка. Питомий опір цього металу в три рази вище, ніж у міді. Це не дуже високий показник. Але вольфрам обраний в якості розігрівається тіла за свою тугоплавкість, а перетин нитки зменшено до межі, щоб підвищити електричний опір. Температура, при якій метал розтане, зашкалює за 3000 градусів Цельсія.
- Колба лампи розжарювання з скла і зазвичай містить якийсь інертний газ. Це дозволяє вберегти спіраль від згоряння без необхідності створювати вакуум (що призвело б до негативного тиску на колбу і зниження механічної міцності всієї конструкції).
Лампочка розжарювання
- Спіраль лампи розжарювання підпирається молибденовыми власниками і живиться струмом від нікелевих електродів. Матеріали обрані згідно з призначенням. Молібден також дуже тугоплавкий, тоді як нікель має температуру ліквідусу нижче, зате володіє низьким коефіцієнтом теплового розширення. У результаті місце контакту зі спіраллю не зазнає високих механічних деформацій, що позитивно впливає на термін служби лампи розжарювання.
- Електроди допомогою мідних провідників з’єднуються з контактними площадками цоколя. Рідко лампа розжарювання забезпечується власним плавким запобіжником. Він також знаходиться всередині цоколя.
Історія створення ламп розжарювання
Не всі знають, що спіралі далеко не відразу стали виготовляти з вольфраму. До того застосовувалися графіт, папір і навіть бамбук. У загальному і цілому можна сказати, що дуже багато людей йшло до створення лампи розжарювання.
До нашого превеликий жаль, ми не можемо навести тут список з 22-х імен вчених, яких історики так чи інакше відносять до процесу розвитку цього винаходу. І не зовсім правильно було б приписувати собі всі заслуги Едісону. І сьогодні, незважаючи на всі зусилля, лампи розжарювання далекі від досконалості. Перевищення амплітуди напруги всього на 10% від номіналу скорочує термін служби приладів в 4 рази. У той же час зниження цього параметра закономірно зменшує віддачу світлового потоку: на 40% при тій же відносній зміні характеристик живильної мережі в меншу сторону. (Див. також: Світлодіодна лампа)
Що стосується піонерів, то їх справи йшли набагато гірше. Джозеф Сван (Joseph Swan), зокрема, не міг досягти достатньої розрідженості повітря в колбі лампи розжарення. Насоси (ртутні) того часу просто не дозволяли зробити нічого подібного. І нитка згоряла під дією зберігся всередині кисню.
Вся суть ламп розжарення в доведенні спіралі до високого ступеня нагріву, коли тіло починає світитися. Складнощів додавало відсутність у середині XIX століття високоомних сплавів – квота перетворення сили електричного струму в тепло сильно зростає зі збільшенням опору провідного матеріалу.
Всі зусилля вчених мужів, таким чином, можна звести до наступних напрямках:
Лампа Едісона
Склодуви в XIX столітті вже досягли певних висот, тому з колбами особливих проблем не виникало. Ще Отто фон Геріке при конструюванні генератора статичної електрики рекомендував сферичну колбу залити сірки. А коли матеріал застигне, скло слід розбити. Так виходив ідеальний куля, який при терті збирав заряд на сталевому стрижні, що проходить через центр усієї конструкції.
Піонери галузі
Ви можете в багатьох джерелах прочитати, що ідея використовувати електрику метою висвітлення вперше була реалізована сер Гемфрі Деві. Незабаром після створення вольтова стовпа він вже щосили експериментував з металами. Вибрав саме платину за її високу температуру плавлення – всі інші матеріали на повітрі швидко окислювалися. Тобто, просто згорали. Джерело світла навіть у першому наближенні не був яскравим, але дав основу для сотень інших напрацювань, показавши, що саме потрібно робити, щоб отримати кінцевий результат: висвітлити що-небудь за допомогою електрики.
Це сталося в 1802 році, в якому вченому виповнилося 24 роки, а трохи пізніше, в 1806 році, Гемфрі Деві представив на суд громадськості цілком працездатний розрядний освітлювальний прилад, в конструкції якого провідну роль займали два вугільних стрижня. Слід віднести коротке життя такого блискучого світила на небі науки, дав світові уявлення про хлор, йод і ряді лужних металів, на постійні експерименти. Чого варті, хоча б, досліди по вдихання чадного газу або роботи з оксидом азоту (потужним отруйною речовиною)? Ми віддали честь настільки блискучим подвигів, але те ж саме скоротило життя вченого до 50-ти років.
Освітлювальні прилади Деві
І те, що Гемфрі закинув на ціле десятиліття дослідження освітлювальних приладів, можна списати на його вічну зайнятість – недарма й сьогодні Деві називають батьком електролізу – а також і нагальними потребами. Трагедія 1812-го року в Felling Colliery наклала глибокий відбиток на серця багатьох. Сер Гемфрі Деві був одним з тих, хто зайнявся розробкою безпечного джерела світла для шахтарів. Зрозуміло, що електрику для цих цілей підходило мало з тієї простої причини, що не існувало потужних і надійних джерел енергії. І щоб рудничний газ не вибухав час від часу, застосовувалися найрізноманітніші заходи, на кшталт металевої сітки-дифузора, перешкоджає поширенню полум’я.
Таким чином, сер Гемфрі Деві сильно випередив свій час. Років приблизно на 70. І тільки в кінці XIX століття лавиноподібно почали одна за одною з’являтися нові конструкції, покликані вирвати людство з вічної темряви, завдяки використанню електрики. Одним з перших Деві зазначив залежність опору матеріалів від температури, що дозволило дещо пізніше Георгу Ому отримати свій знаменитий закон для ділянки кола. А ще через півстоліття це відкриття було покладено в основу створення Карлом Вільгельмом Сіменсом першого електронного термометра. (Див. також: Енергозберігаюча лампа)
6 жовтня 1835 року Джеймс Боумен Ліндсей продемонстрував лампочку розжарювання, оточену скляною колбою для захисту від дії атмосфери. Як висловився сам винахідник, можна було читати книгу в темряві на відстані півтора метрів від такого джерела. Джеймс Боумен, таким чином, на думку загальновизнаних джерел є автором ідеї захисту нитки розжарення за допомогою скляної колби. Але чи це так?
Джеймс Боумен Ліндсей
Ми схильні стверджувати, що саме в цьому місці світова історія трохи заплуталася. Насправді, перший ескіз подібного пристрою датується 1820 роком. Але приписується чомусь Уорену де ла Ру. Якому в той період було… 5 років від роду. Хтось помітив цю нісенітницю і поміняв дату… на 1840 рік. Ну, не може ж детсадовец зробити настільки великий винахід. Причому якось забулося похапцем про демонстрації Джеймса Боумэна. А вся справа в тому, що багато хто з історичних книг (якщо ми не помиляємося, одна з них 1961 року авторства Льюїса) саме так і трактували вже невідомо звідки постала картинку. Мабуть, автор помилився, тому що інше джерело, 1986 року народження Джозефа Стоера, відносить це винахід на рахунок Серпня Артура де ла Ріва (1801 року народження). Що набагато краще співвідноситься з дійсністю і демонстрацією Джеймса Боумэна п’ятнадцятьма роками пізніше.
Це пройшло непоміченим в кириличному домені, але в англійських джерелах проблема трактується наступним чином: імена де ла Ру і де ла Рів явно переплутані, причому ставитися можуть, як мінімум, до чотирьох осіб. Фізики Ворен де ла Ру і Серпень Артур де ла Рів вже згадані, причому перший в 1820 році ще ходив у дитсадок, образно кажучи. Крім того фігурувати в історії можуть батьки згаданих чоловіків, а саме: Томас де ла Ру (1793 – 1866) і Чарльз Гаспар де ла Рів (1770 – 1834). Один невідомий нам джентльмен (або леді) провів ціле дослідження на своєму сайті, де переконливо довів, що посилання на прізвище де ла Ру неспроможна, і послався на цілу гору наукової літератури початку XX та кінця XIX століття.
Нарешті, той же невідомий спробував переглянути всі патенти Уорена де ла Ру, а набралося їх у сумі дев’ять штук. І ні один не був ніяк пов’язаний з лампами розжарення описуваної конструкції. Але і Серпень Артур де ла Рів, почав публікацію наукових праць в 1822 році, з працею може бути запідозрений у винаході скляному колби. Хоча бував і в Англії – батьківщині лампочки розжарення – і досліджував, серед іншого, електрика. Всі бажаючі можуть написати автору статті на англомовному сайті по електронній пошті ejcov@frognet.net. Як пише він сам – з задоволенням прийме будь-яку інформацію з даного питання.
Хто ж винайшов лампочку розжарювання?
Достовірно відомо, що в 1879 році Едісон запатентував (US Patent 223898) свою першу лампочку розжарювання. І ми, нащадки, точно знаємо про цю подію. Що стосується більш ранніх публікацій, то їх авторство, навпаки, викликає сумнів. Ми досі не впевнені в тому, хто саме подарував світу колекторний двигун, а сер Гемфрі Деві відмовився брати патент на винайдений їм безпечний ліхтар для шахти, зробивши таким чином свій винахід загальнодоступним. Але іноді подібні забаганки, як ми бачимо, створюють чималу плутанину. І тепер ми не можемо точно сказати, хто саме першим придумав поміщати нитка розжарення в скляну колбу, забезпечивши тим самим працездатність всієї конструкції, використовується і до цього дня повсюдно. За колекторний двигун, до речі, теж ніхто не отримує відрахувань з кожної одиниці виробленої продукції.
Чому лампи розжарювання виходять з моди
Лампа розжарювання використовують вторинний принцип виробництва світла. В першу ж чергу нагрівається до високої температури нитка. ККД таких пристроїв досить малий, а це значить, що більша частина енергії витрачається марно. Сучасні норми диктують країні берегти енергію. Ось чому в моді зараз розрядні і світлодіодні лампочки. Але це не означає, що так само будуть забуті сер Гемфрі Деві, де ла Ру, де ла Рів, Едісон і багато, багато інших, які доклали руку до того, щоб вирвати людство з темряви.