Кто изобрел лампу накаливания: история открытия, первая лампа

Что собой представляет

Лампа накаливания представляет собой электрический вариант источника света, основной частью которого является тугоплавкий проводник, играющий роль тела накала. Проводник помещают в стеклянную колбу, внутрь которой накачивают инертным газом или совсем без воздуха. Пропуская электрический ток через тугоплавкий проводник, эта лампа может излучать световой поток.

Свечение лампы накаливания

Принцип работы основан на том, что при протекании электрического тока через тело накала этот элемент начинает светиться, нагревая вольфрамовую нить. В результате нить начинает излучать излучение электромагнитно-теплового типа (закон Планка).

Для создания свечения температура свечения должна быть несколько тысяч градусов. По мере снижения температуры спектр свечения будет становиться все более красным.

Все недостатки лампы накаливания заключаются в температуре накала. Чем лучше нужен световой поток, тем выше необходимая температура. В то же время для вольфрамовой нити характерна граница нити, выше которой этот источник света постоянно выходит из строя.
Примечание! Предельная температура нагрева для ламп накаливания составляет 3410 °С.

Как создавались первые лампы накаливания

Конечно, Лодыгин был далеко не первым ученым, которому пришла в голову идея делать лампы для освещения. До него этим занимались иностранные ученые, но они использовали электрические дуги. Лодыгин же пошел другим путем.

Он создал стеклянную сферу, внутри которой к паре медных стержней был прикреплен угольный стержень. А вот угольные лампочки накаливания были недолговечны, они светились чуть больше получаса. Александр Николаевич продолжал экспериментировать.

Один из учеников, Василий Дидрихсон, помог ему сделать более совершенную лампу. Он первым понял, что внутри стеклянного шара должен быть вакуум. А еще он предложил вложить внутрь лампы больше ниток.

Это помогло увеличить срок службы до 1000 часов. Александр Николаевич открыл. После этого он стал активно рекламировать первые лампы накаливания. Для этого в 1873 году в Петербурге установили семь огромных фонарей. Чтобы увидеть их, люди даже покупали специальные билеты!

Александр Лодыгин получил патент на творение своими руками у себя на родине и в ряде стран Европы. Но это мало помогло ему в бизнесе. Их денег не хватало, и правительство России не стремилось поддерживать ученого. Так что вскоре начались проблемы.

Первые попытки

Трудно сказать точно, кому принадлежит авторство идеи создания лампочки. Но до появления лампочки Эдисона были проведены сотни экспериментов и заявлено множество подобных изобретений.

Сначала дуга, а уж потом появляются лампочки. В 19 веке открытие явления вольтовой дуги привело изобретателей к идее создания искусственного света. Для этого нужно было два соединенных провода подключить к электричеству, а затем немного отдалить друг от друга. Затем между проводами появилось свечение.

Есть сведения, что бельгиец Жерар первым изготовил лампу с угольным стержнем. К устройству подавался ток, и стержень излучал свет. Позже стало известно об англичанине Деларю, который заменил уголь платиновой проволокой.

Такие лампочки считались ценными открытиями, но их применение сопровождалось большими трудностями. Платиновая нить была дорогим удовольствием, не каждый мог себе позволить пользоваться такой лампой. Карбоновый стержень был намного дешевле, но его хватило ненадолго.

На пути к свету

В конце 19 века первой альтернативой газовому освещению были дуговые лампы или лампы Яблочкова. Они довольно ярко горели около полутора часов и стоили относительно недорого. В 1970-х годах многие исследователи по всему миру работали над созданием более современной альтернативы газовому освещению.

Почти в каждой стране есть изобретатель, добившийся определенных успехов в работе с проводниками, нагреваемыми электрическим током, например в Великобритании — Джозеф Свон, в России — Александр Лодыгин и Томас Эдисон — в США.

Было бы неправильно считать Томаса Эдисона изобретателем лампы накаливания: когда он начинал свои опыты с электрическим освещением, технология изготовления лампы уже была разработана. Однако у прототипов были серьезные недостатки: они горели недолго, потребляли слишком много электроэнергии или были очень дорогими.

Во многом ученый-бизнесмен лишь усовершенствовал разработки современников, выдав их за свои. Его девизом было: «Никогда не изобретай ничего, на что нет спроса». И лампочка Эдисона имеет огромное значение для возникновения и развития современной цивилизации.

Победа Эдисона заключалась в том, что он разработал коммерчески успешную систему освещения накаливания и наладил производство ламп, что позволило значительно снизить затраты (с 1,25 до 22 центов каждая).

Кроме того, Эдисон изобрел винтовой цоколь и патрон для лампы, изобрел предохранители, выключатели и первый амперметр. Его разработка — винтовая основа — имеет особое значение для человечества. Сегодня этот элемент является одним из общепризнанных мировых стандартов и носит название «база Эдисона» или Е27.

В конце 70-х гг. В 19 веке Эдисон основал свою компанию Edison Electric Light Co и попытался стать монополистом на этом рынке, затеяв серию судебных тяжб с конкурентами. К сожалению, подчинить себе бизнес ему не удалось: в то время уже появились лампы с инертным газом и вольфрамовыми нитями накаливания.

Твердые успехи

В 1854 году немецкий часовщик Генрих Гебель создает лампу с тонким углеродным стержнем, которая светится гораздо дольше, чем предыдущие.

Изобретатель смог добиться этого, создав вакуум. Лампа Гебеля долгое время оставалась незамеченной, и лишь спустя годы ее объявили первой пригодной для практического использования электрической лампочкой (признав патент Эдисона недействительным).

Джозеф Свон и Александр Лодыгин работали над совершенствованием механизма. Последний патентует изобретение «лампы накаливания», работающей на угольном стержне в вакууме. В 1875 г заметно отличился Павел Яблочков, изобретший «электрические фонари».

Русский инженер использовал каолиновую нить, которая не нуждалась в вакууме. Лампы Яблочкова использовались для уличного освещения и получили широкое распространение в Европе.

История открытия

Ученые из России и других стран мира внесли свой вклад в создание лампы накаливания в том виде, в каком она известна сегодня.

Александр Лодыгин

До того момента, как изобретатель Александр Лодыгин из России начал работать над разработкой ламп накаливания, в истории следует отметить несколько важных событий:

• в 1809 году знаменитый изобретатель Деларю из Англии создал свою первую лампу накаливания, оснащенную платиновой катушкой;
• почти 30 лет спустя, в 1938 году, бельгийский изобретатель Джобар разработал углеродную модель лампы накаливания;
• изобретатель Генрих Гебель из Германии в 1854 году уже представил первый вариант работающего источника света.

У лампочки в немецком стиле была обугленная бамбуковая нить, которая была помещена в вакуумированный сосуд. В течение следующих пяти лет Генрих Гебель продолжал разработку и в конце концов пришел к первому прототипу работающей лампы накаливания.

Первая практичная лампочка

Джозеф Уилсон Свон, знаменитый физик и химик из Англии, в 1860 году показал миру свои первые успехи в разработке источника света и получил патент на свои результаты. Но некоторые трудности, возникшие с созданием вакуума, показали неэффективную и недолгую работу лампы Swan.

В России, как упоминалось выше, Александр Лодыгин занимался исследованиями эффективных источников света. В России ему удалось добиться свечения в стеклянном сосуде от угольного стержня, из которого предварительно был откачан воздух. В России история открытия лампы накаливания началась в 1872 году.

Именно в этом году Александру Лодыгину удалось провести опыты с угольным стержнем. Через два года в России он получает патент под номером 1619, который был выдан ему на лампу накаливания. Он заменил проволоку на угольный стержень, который находился в термосе.

Ровно через год В. Ф. Дидрихсон значительно улучшил внешний вид лампы накаливания, созданной в России Лодыгиным. Улучшение заключалось в замене угольного стержня большим количеством волосков.

Примечание! В ситуации, когда один из них перегорал, другой включался автоматически.

Джозеф Уилсон Свон, продолживший свои усилия по усовершенствованию уже существующей модели источника света, получает патент на лампочку. Здесь углеродное волокно выступало в роли нагревательного элемента. Но здесь это было уже в спертой кислородной атмосфере. Такая атмосфера позволяла добиться очень яркого света.

Вклад Томаса Эдисона

В 1970-х изобретатель из Америки Томас Эдисон присоединился к изобретательской гонке, чтобы создать действующую модель лампочки накаливания.

Томас Эдисон

Он исследовал использование нитей из различных материалов в качестве нити. Эдисон в 1879 году получает патент на лампочку, оснащенную платиновой нитью накала. Но через год он возвращается к уже проверенному углеродному волокну и создает источник света со сроком службы 40 часов.

Примечание! Параллельно с созданием эффективного источника света Томас Эдисон создал бытовой выключатель поворотного типа.

Несмотря на то, что лампочки Эдисона работают всего 40 часов, они начали активно вытеснять с рынка старый вариант газового освещения.

Результаты работ Александра Лодыгина

Пока Томас Эдисон проводил свои эксперименты на другом конце света, Александр Лодыгин продолжал подобные исследования в России. В 90-х годах 19 века он изобрел сразу несколько видов лампочек, нити которых были изготовлены из тугоплавких металлов.

Примечание! Именно Лодыгин первым решил использовать в качестве нити накала вольфрамовую нить.

Груша Лодыгина

Помимо вольфрама, он также предложил использовать нити из молибдена, а также скручивать их в спираль. Такие свои нити Лодыгин помещал в бутылки, из которых откачивался весь воздух. В результате таких действий нити были защищены от кислородного окисления, что значительно увеличило срок службы изделия.

Первый тип коммерческой лампочки, произведенной в Америке, содержал вольфрамовую нить накаливания и был изготовлен по патенту Лодыгина.
Также стоит отметить, что Лодыгин разработал газонаполненные лампы, содержащие угольные нити накала и заполненные азотом.

Таким образом, авторство первой запущенной в серийное производство лампы накаливания принадлежит русскому ученому Александру Лодыгину.

Кто первым в мире придумал и изобрел лампу накаливания

В разработке осветительных приборов принимали участие ученые России и зарубежья. Когда Александр Лодыгин начал работать со светотехникой, до него уже были люди, работающие со светотехникой:

• В 1809 году Жерар Деларю изобрел лампочку с платиновой нитью накаливания.
• Спустя 30 лет в Бельгии Джобар изобрел угольную модель.
• В 1854 году Генрих Гебель представил в Германии образец работающей лампочки. Он был похож на сосуд с обугленной бамбуковой проволокой. Пять лет Гебель занимался разработкой этой лампочки, но вернулся к первому образцу.
• Через 6 лет известный англичанин Джозеф Свон получил патент на свои достижения в области создания лампочки накаливания. Когда возникли проблемы с созданием вакуумной камеры, Свон продолжал совершенствовать свою конструкцию, пока не придумал новую. В нем нить накаливания сделана из углеродного волокна, помещенного в разреженную атмосферу, благодаря чему лампочка ярко светилась.

В начале 1880-х годов Томас Эдисон и Джозеф Свон основали британскую компанию Edison & Swan (с 1892 года известную как General Electric”).

В России осветительные приборы разработал Александр Лодыгин. Его лампочки светились из-за угольной палочки в колбе, с откачанным воздухом. В 1872 году появились первые рабочие модели. Спустя три года Дидрихсон завершил изобретение Лодыгина.

Он заменил лампочку на угольный волос, что увеличило срок ее службы. В 90-е годы Лодыгин уехал в Америку, используя в своих изобретениях вольфрамовую нить. В 1906 году он продал патент компании General Electric, которая начала производить электрические лампы с вольфрамовой нитью накала.

Изобретение, сделанное Александром Лодыгиным

История ламп накаливания очень похожа на историю других изобретений, сделанных в России. Александр Лодыгин, русский ученый, смог заставить светиться угольный стержень в стеклянном сосуде, из которого откачивали воздух. История создания лампы накаливания начинается в 1872 году, когда ему это удалось.

Патент на электрическую угольную лампу накаливания Александр получил в 1874 году. Чуть позже он предложил заменить угольный стержень вольфрамовым. Вольфрамовая часть до сих пор используется в лампах накаливания.

Томас Эдисон и Ильич

Если принять во внимание хронологию развития событий, Лодыгин создал электрическую лампу. Но Яблочков был основоположником ряда идей, которые привели к появлению популярного сегодня источника освещения.

Именно эти русские изобретатели и последующие разработки ученых из Великобритании и Америки смогли столь массово использовать первую электрическую лампочку, и она оказалась обычным прибором, производившим свет. Но при разработке идеи есть и тот, кто ее породил, и тот, кто получил патент. А вот изобретение дуговой лампы не так известно.

Томас Эдисон

В 1879 году Эдисон впервые продемонстрировал платиновую лампу накаливания. Через год он получил еще один патент на модель из углеродной нити, которая работала 40 часов. Кроме того, он внес определенный вклад в производство ламп накаливания, создав цоколь, патрон и выключатель.

То есть Томас Эдисон получил патент на электрическую лампу накаливания как собственное изобретение через год, когда использовали модель Максима и почти через 6 лет общий вид лампы Лодыгина.

Патентная работа Т. Эдисона дала свои результаты: совместно с Джозефом Своном он основал компанию по выпуску самой первой модели электрических ламп накаливания. Т. Эдисон был с Х. Максимом, когда они соревновались друг с другом в бюрократических процедурах между собой.

Т. Эдисон был более доступным. Х. Максим не получил в этой борьбе ни одного патента, а также понес большие финансовые потери, по этой причине он покинул страну и уехал в Европу. С лампочкой Эдисона все понятно.

Но кто основатель лампочки Ильича? Для нынешнего поколения ответ неоднозначен. Это имя было известно только на территории Советского Союза, этот термин попал в лексикон россиян. Лампочками Ильича называют не просто осветительный прибор, а целый комплекс явлений.

В 1921 году на территории России царил глубокий экономический кризис, разразившийся здесь в результате всем известной гражданской войны. А в это время Государственная комиссия по электрификации РФ приняла план ГОЭЛРО. Это был план развития экономики, в основе которого лежало создание энергетической базы.

В это время они начали электрифицировать страну в больших масштабах. Вскоре в деревнях стали появляться электрические лампочки, где в основном использовались лампы накаливания или керосиновые лампы.

Ленин

Идею этого плана высказал Ленин. По этой причине его именем стали называть лампы накаливания. Такие модели очень быстро начинали нагреваться. Лампочки Эдисона известны сегодня по той причине, что он смог вовремя запатентовать свое изобретение.

На территории нашей страны лампочки накаливания стали ассоциироваться с именем Ленина, ведь он первым обеспечил Россию экономически выгодным электричеством.

Читайте также: Филаментные светодиодные лампы Томича: что это такое, плюсы и минусы, как выбрать

Лампа Яблочкова П. Н.

В 1875 году, находясь в Париже, он начал изобретать дуговую лампу без регулятора. Яблочков еще раньше, живя в Москве, начал работу над этим проектом, но потерпел неудачу. Столица Франции стала городом, где ему удалось добиться выдающихся результатов.

Ранней весной 1876 года изобретатель завершил работу над конструкцией электрической свечи, а 23 марта того же года получил на нее патент во Франции. Этот день был важным не только в судьбе самого П. Н. Яблочкова, но и переломным для дальнейшего развития электротехники и светотехники.

Лампа Яблочкова была проще и дешевле в эксплуатации, чем угольная лампа Лодыгина. Кроме того, у нее не было ни пружин, ни каких-либо механизмов.

Это было похоже на два стержня, зажатых в два отдельных стержня подсвечника, которые были разделены перегородкой из каолина, изолировавшей их друг от друга. На верхних концах зажигался дуговой заряд, после чего пламя дуги медленно прожигало уголь и испаряло изоляционный материал, при этом излучая резкое свечение.

Позже Яблочков попытался изменить цвет освещения, для чего добавил в теплоизоляционный материал для перегородки соли различных металлов.

В апреле 1876 года изобретатель продемонстрировал свою свечу на выставке электроприборов в Лондоне. Большая аудитория была в восторге от яркого сине-белого электрического света, заливавшего комнату.

Успех был невероятным. Об ученом и его изобретении писали в зарубежной прессе. А уже в конце 1870-х годов электрические свечи освещали улицы, магазины, театры, ипподромы, дворцы и особняки не только в Европе, но и в США, Бразилии, Мексике, Индии, Бирме и Камбодже. А в России первое испытание электрического света Яблочкова состоялось осенью 1878 года.

Это был настоящий триумф русского изобретателя. Ведь до его света не было ни одного изобретения в электротехнике, которое так быстро стало бы популярным во всем мире.

Ее внешний вид

Самая первая — экспериментальная — лампочка представляла собой удлиненную трубку, внутри которой помещались платиновые полоски, по которым подавался ток. В дальнейшем конструкция почти не менялась: нити скручивались в спирали, трубка приобретала форму луковицы.

Для сравнения: лампа Лодыгина была сделана в виде тонкого угольного стержня, зажатого медными стержнями. Все это помещалось в круглый стеклянный шар.

Лампа Лодыгина была непохожа на современную

Лампа Эдисона представляла собой колбу, из которой откачивали воздух. Горит тонкая палочка угля. Однако на одной лампочке изобретатель не остановился: благодаря его усовершенствованиям (изобретение винтового цоколя, патрона, предохранителей, выключателей и так далее) срок службы лампы увеличился.

Конструкционные особенности

Конструкции современных светильников отличаются различными показателями:

• Форма фляги.
• Строительство подвала.
• Газовый наполнитель.
• Наличие предохранителя внутри конструкции.
• Материал утеплителя.
• Целевые функции.

Производители предлагают на выбор лампочки в различных исполнениях. Некоторые варианты показаны на рисунке. Потребитель выбирает нужную форму исходя из разрешенной мощности и размеров светильников. Для создания направленного светового потока внутренняя часть колбы покрыта слоем алюминия.

Есть лампы с цоколем и без.

Классическое резьбовое соединение было впервые предложено Соаном, творчески развившим идею Эдисона — отсюда и буквенное обозначение винтового основания Е, по первой букве фамилии изобретателя.

В странах с другим уровнем напряжения в электросети продают лампы с цоколями, исключающими вкручивание патронов, рассчитанных на другие напряжения. Например, в США, где уровень напряжения 110-127 В, вкрутить лампочку для Европы (220-240В) не получится).

Яркость и долговечность лампы зависят от состава газа, которым заполнена колба. Например, газообразный галоген помогает нагревать нить накала до высоких температур, сохраняя при этом срок ее службы. Благодаря эффекту появились галогенные лампы, при той же яркости они меньше по габаритам и потребляемой мощности по сравнению с вакуумными моделями.

Сегодня распространены светильники с колбовым наполнением:

• Вакуум.
• Аргон или азот-аргон.
• Ксенон.
• Криптон.

Предохранитель защищает колбу от взрыва при перегорании змеевика. При обрыве нити накала горячие капли вольфрама падали на стенки колбы, она прогорала, происходил взрыв с разлетом осколков.

Предохранитель является частью питающего проводника, расположенного в атмосферном воздухе внутри основания. Искра, возникающая в вакууме, быстро гаснет. В лампе может появиться черный «дым», но колба останется целой.

Этапы открытия

Изобретение ламп накаливания начинается с использования электричества в 18 веке, что побудило многих исследователей провести собственные эксперименты в области электронной техники:

• В 1800 году был создан гальванический элемент, действующий как источник энергии, названный «Вольтов столб».
• В 1809 году Жерар Деларю создал лампочку с платиновой катушкой.
• В 1854 году Генрих Гебель изобрел лампу, которая выглядела как вакуумный сосуд с бамбуковой проволокой внутри. В течение 5 лет Гебель разрабатывал свою лампу, но не смог ее запатентовать, так как был эмигрантом без денег. Но он нашел применение своему изобретению, осветив собственный часовой магазин.
• Другим русским изобретателем был П. Н. Яблочков, изобретший долгоживущий «электрический свет». Разработка началась в России, а затем в Париже. В 1876 году в Лондоне прошла выставка, на которой Яблочков показал свое изобретение. После этого его лампы стали находить в Париже, а затем и во всем мире.

Чтобы лампочка светила долго и ярко, нужно было найти подходящий материал для нити накала. В то время ученые рассматривали несколько вариантов: вольфрам и платина были слишком дорогими и редкими, поэтому использовали уголь, который был дешевле и доступнее.

Как выглядел первый вариант лампы

В 1841 году Фредерик де Молейн запатентовал лампочку, содержащую углерод с платиновой нитью внутри. Через три года исследования проводников провалились из-за быстрого плавления платиновой катушки. В 1845 году ученый Кинг заменил платиновую проволоку углеродным стержнем и получил патент.

В 1854 году в Америке прошла электротехническая выставка, где Генрих Гебель представил свою лампу. В качестве проводника использовалась бамбуковая нить, а в качестве корпуса – флакон из-под туалетной воды. В него добавляли ртуть, а затем выливали из емкости для создания вакуумной камеры. Недостатком этой лампочки является ее недолговечность и малое время работы.

Лампа Томаса Эдисона была сделана из стекла, воздух из нее был полностью удален, а нить накаливания была сделана из угольного стержня. Создав собственное предприятие, он стал производить электрические лампы и другие механизмы электросистемы.

Масштабное появление ламп на рынке

Лампочки были представлены на рынке из-за их низкой стоимости и простоты использования по сравнению с лампами, которые нужно было зажигать газом или бензином.

Постепенное развитие ламп накаливания было обусловлено их совершенствованием для широкого использования в различных сферах деятельности:

• подсветка кнопок и переключателей в радиоаппаратуре;
• автомобильные фары;
• используется в лазерных принтерах.

Томас Эдисон также занимался распространением лампочек на рынке. Он продал их по низкой цене, чуть больше доллара за штуку.

Эдисон хотел сделать лампы доступными по сравнению с другими источниками света. Поэтому быстрое производство ламп и их успешная продажа привели к снижению цены на лампочки — всего на 22 цента.