История возникновения ламп 220. Лампа накаливания
 Скачать 22.81 Kb.
|
|
История возникновения ламп 220-230 В Лампа накаливания Процесс возникновения и распространения лампочек накаливания был довольно долгим и запутанным, а вклад в изобретение вложил не один ученый-изобретатель. Принятая с течением времени история появления повествует о том, что возникновение «лампочек Ильича» произошло в 1872 году благодаря русскому ученому Александру Николаевичу Лодыгину. Именно он впервые провел ток сквозь стержень из угля, который размещался в вакууме колбы, сделанной из стекла. При этом происходила большая светоотдача из-за возрастания силы тока, превышение температур плавления с последующим угасанием лампочки. На основе данного опыта были определены подходящие для функционирования лампочек режимы, а 1873 году они впервые использовались на санкт-петербургских улицах. Именно в этот же период времени к разработке лампочек приступил Томас Эдисон, который в дальнейшем получил на них патент. Именно после этого его стали называть «отцом» самых первых электрических ламп. Но нельзя точно утверждать, кто совершил данное открытие первым, поскольку прибор был изобретен одновременно в разных странах. Зато Александру Николаевичу Лодыгину с большой вероятностью принадлежит идея замены угольной нити на вольфрамовую, которая обладает высокой температурой плавления (3410 ⁰С). В этот же период времени Томас Эдисон внес свой вклад, создав резьбовую систему «патрон-цоколь», которая дожила до наших дней практические никак не изменившись. Именно буква E в маркировке современных цоколей говорит о том, что их изобретателем был американский ученый Эдисон (Е - Edison Screw). Самыми популярными типами цоколя в России и Европе являются Е27 и Е14, а в Америке используются другие, поскольку напряжение сетей различается. Спустя 20 лет еще один американский ученый воплотил в жизнь идею замены нити спиралью, благодаря чему уменьшились габариты лампочки, улучшилась работа и увеличилась световая отдача. Филаментная лампа Изначально при разработке данного типа ламп светодиоды были размещены нагрузкой линейке, расположенной внутри колбы. Линейка, в свою очередь, была соединена с теплоотводом за пределами колбы. Главным недостатком данной конструкции была ограниченная мощность (максимум 25 Вт). Кроме того, стоили они недопустимо дорого, да и полного визуального соответствия лампам накаливания достигнуто не было. 2008 год ознаменовался в сфере светотехники выпуском первых светодиодных LED-ламп, дизайн которых полностью соответствовал традиционным лампам накаливания. Изобретению было присвоено название Filament LED Bulb (светодиодная филаментная лампа). Как говорилось ранее, английское слово filament в переводе на русский означает «нить накаливания». На территории России с момента выпуска данных устройств существовал термин «светодиодная нить накаливания», который со временем так и не прижился в русском языке из-за противоречия понятий. Сегодня понятие «светодиодные филаментные лампы» полностью закрепился как среди производителей, так и среди потребителей. Первоначально выпуск светодиодных филаментных ламп преследовал только декоративные цели, ведь световой поток был очень слабым. Но в 2013 году произошел стремительный прогресс в функциональности филаментных ламп. Именно в этот период времени сразу несколько китайских производителей представили мощные образцы данных ламп для общего освещения, световой поток которых был эквивалентен световому потоку лампочек накаливания (мощность – до 60 Вт). Галогеновая лампочка Галогенный цикл, лежащий в основе принципа действия ламп данного типа, был открыт в 1915 году Ирвингом Ленгмюром во время исследования адсорбции газов на твёрдых поверхностях. В своих исследованиях Лэнгмюр использовал источник света с двумя вольфрамовыми спиралями, находящимися в атмосфере, содержащей пары галогенов. Он обратил внимание, что если в такой конструкции включать только одну спираль, то вторая, холодная, постепенно истончается при работе прибора вплоть до полного исчезновения, а раскалённая, наоборот, становится толще[2]. Коммерческие галогенные лампы, основанные на данном регенеративном действии, появились тем не менее, достаточно поздно, в 1959 году, что позволило повысить КПД, который для обычных ламп накаливания в то время составлял немногим более 2 %[2]. Люминесентная лампа Люминесцентному освещению в том виде, в каком мы имеем его сегодня, около 80 лет, хотя история становления технологии длилась приблизительно столько же, то есть в целом на путь технологии люминесцентных ламп приходится около 160 лет. До того как в каждом доме появилась люминесцентная лампа, до появления люминесцентных ламп в уличном освещении, до появления ламп дневного света в офисах, инженерами и учеными был пройден длинный путь от изобретения вакуумной трубки, через эксперименты со свечением инертных газов под высоким напряжением, до разработки цельной технологии с надежным и качественным флуоресцентным покрытием светящихся трубок и подходящей схемой питания люминесцентных ламп. Справедливости ради стоит начать с Михаила Васильевича Ломоносова, который еще в 18 веке наблюдал свечение заполненного водородом стеклянного шара под действием электрического тока. Ломоносов не ставил перед собой задачу создать источник электрического света, поэтому до изобретения люминесцентной лампы как таковой было еще далеко. Первая газоразрядная лампа (в виде экспериментальной установки) увидит свет в 1856 году, и это будет трубка Гейслера. Немецкий стеклодув Генрих Гейслер отличался изобретательским талантом, и благодаря вакуумному насосу собственной разработки, Гейслер откачал воздух из стеклянной колбы. При помощи высоковольтной катушки Гейслеру удалось возбудить в вакуумированной колбе зеленоватое свечение. Заполненная газом, колба меняла оттенок свечения под действием высоковольтных токов. Это изобретение получило название в честь ученого — трубка Гейслера. Явление электролюминесценции разных веществ чуть позже отметит Александр Эдмон Беккерель. Экспериментируя в 1859 году с трубками Гейслера, он первым предложит покрыть внутреннюю поверхность трубок люминесцирующими веществами. Благодаря обширному предварительному опыту исследований в области солнечного и искусственного света, именно Беккерель задаст направление по которому дальше пойдет развиваться технология люминесцентного освещения. Интерес Беккереля был чисто научным, и создавать источники света он не собирался, поэтому на этапе экспериментов было получено не очень яркое свечение, и эксперименты не были продолжены ученым. Хотя идея применения люминофора стала важным технологическим шагом. В мае 1891 года американский ученый, серб по происхождению, Никола Тесла, проведет в Колумбийском университете яркую демонстрацию с трубками Гейслера, где покажет свечение вакуумированных трубок в электрическом поле высокочастотной катушки. Тесла отметит зависимость характера свечения от внутреннего покрытия трубок, например иттрий в качестве внутреннего фосфоресцирующего покрытия трубок давал яркий белый свет, интенсивности которого было достаточно для чтения. Тесла использовал электростатическое поле высокой напряженности, и мог разместить трубку без электродов в любом месте комнаты, и она светилась только благодаря индукции. Позже, а именно 23 июня 1891 года, Тесла получит патент на систему искусственного освещения газоразрядными аргоновыми лампами, питаемыми токами высокого напряжения и высокой частоты (патент №454622). Аргон, кстати, по сей день используется в люминесцентных лампах. В 1894 году американский инженер электрик и изобретатель Даниель МакФарлан Мур изобрел лампу дневного света, в которой использовались инертные газы диоксид углерода — для белого света, и азот для светло-розового света. Лампа отличалась сложной конструкцией, и лишь начиная с 1904 года, после усовершенствований, именно лампа Мура стала применяться в офисных помещениях и магазинах для искусственного освещения. Томас Эдисон также предпринял попытку практически развить применяемость трубки Гейслера, и в 1896 году он разработал покрытие из вольфрамата кальция для рентгеновских трубок, позже, в 1907 году, изобретение будет запатентовано как люминесцентная лампа. Однако для освещения такая лампа не годилась, в итоге Эдисон остановился на продвижении своих ламп накаливания, с которыми он уже тогда добился определенного коммерческого успеха. Хотя, еще в 1893 году сам Эдисон выступил на выставке в Чикаго, где показал люминесцентное свечение (вероятно, желая не отставать от Тесла и Мура). Уже в 1901 году американский инженер электрик и изобретатель Питер Купер Хьюитт продемонстрировал первую ртутную лампу. Пары ртути давали мягкий сине-зеленый свет, а эффективность превосходила лампочку Эдисона. Тем не менее, сине-зеленый свет не подошел для повсеместного внедрения ламп Хьюитта для искусственного освещения. Хотя, позже именно лампы системы Хьюитта будут всюду на фонарных столбах (с 1930 года). В 1926 году немецкий изобретатель Эдмунд Гермер вместе с коллегами, занимаясь поисками эффективного искусственного источника ультрафиолетового излучения, обнаружили, что увеличив давление внутри колбы покрытой флуоресцентным порошком, можно получить ровный белый свет, гораздо более яркий, и потому более пригодный для искусственного освещения, чем давали лампы накаливания. Эдмунд Гермер позже будет по праву назван отцом современных флюоресцентных ламп, ведь именно лампы Гермера более близки к сегодняшним люминесцентным лампам по своему устройству. В 1934 году компания General Electric выкупит патент Гермера, и исследовательская группа под руководством Джорджа Инмана и Ричарда Тайера начнет усердно доводить до совершенства изобретение Гермера. Эффективность люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания поразит всех. Сообщения о 35 люменах на ватт, достигнутых лабораторией General Electric к августу 1934 года, перевернут мир искусственного освещения, и уже в декабре 1934 начнется производство ламп в США. К 1938 году 48 дюймовые трубчатые лампы дневного света на 40 ватт можно будет увидеть в каждом офисе. На сегодняшний день люминесцентное освещение не спешит сдавать своих позиций, хотя наличие ртути в колбах играет отнюдь не в пользу люминесцентных ламп. На пятки уже наступают сверхэффективные светодиоды, которые не содержат ртуть, при этом световая отдача достигает 150 люмен на ватт, что в 1,5 раза превосходит средние показатели для ламп люминесцентных, так что закат люминесцентного освещения, пожалуй, близок. Светодиодная лампа Первое открытие, которое привело к появлению светодиодных ламп, было зафиксировано в 1907г. инженером из Англии Х.Д. Раундом. Причём, сделано это было абсолютно случайно. Раунд заметил, что вокруг детектора, с которым он работал, возникает свечение точечного контакта. Дальнейшее развитие светодиоды получили в 1922 г. И серьёзно подошел к этому вопросу советский радиолюбитель 18-ти летний Олег Владимирович Лосев, который после многих экспериментов достиг внушительных положительных результатов. К сожалению этот изобретатель погиб в 1942 г. Но он успел получить четыре патента на практическое применение своих изобретений. На основе «эффекта Лосева» в 1951 г. Курт Леговец, при участии физика В. Шокли, произвёл исследования по эффективным материалам для создания данного источника света. Их работа стала фундаментом новой отрасли – оптоэлектроники, появившейся в 1961 г. Первые промышленные светодиоды в 1962 г. создал работник компании "Дженерал Электрик" Н. Холоньяк. Это были устройства с желто-зеленым и красным свечением. В 70 - е годы ХХ века академиком Ж.И. Алфёровым было открыто явление сверхинжекции в гетеростуктурах. Вследствие этого им были разработаны новые полупроводниковые структуры. Исследования в этой области позволило создать целое направление в науке - гетеропереходы в полупроводниках. За свои труды в развитии физики Алфёров со временем был номинирован на Нобелевскую премию, которую и получил. В 1972 Джоржд Крафорд, который учился у Н. Холоньяка в 10-ки раз усовершенствовал красный и красно-оранжевый светодиод, тем самым открыл их жёлтый аналог. Чуть позже, в 1993 году Суджи Накамура, работник корпорации «Ничиа», добился высокого значения яркости у светодиода синего цвета, что позволило комбинировать его с другими устройствами и получать оттенки любого света. В 2000 - х годах «белые» светодиоды имели уже достаточно хорошую степень яркости для того, чтобы выпускать их в массовом количестве для всего сегмента рынка. |