Винахід електричної лампочки
Світити всюди і завжди
Кажуть, що винахідник електричної лампочки витратив величезну кількість часу на її винахід. Близько 2 000 дослідів йому довелося провести, перш ніж прототип побутової лампочки зі спіраллю розжарювання з'явився на світло.
В ході прес-конференції, присвяченій новому винаходу, один невгамовний і наполегливий журналіст запитав:
- Скажіть, містер Едісон, як це - терпіти невдачу дві тисячі разів поспіль, намагаючись створити одну лампочку?
- Молодий чоловіче, - відповів Едісон, - я аж ніяк не помилявся дві тисячі разів, створюючи цю лампочку. Я виявив одну тисячу дев'ятсот дев'яносто дев'ять способів, як не слід робити лампочку.
Історія звичайної електричної лампочки, або кажучи наукоподібно, лампи розжарювання дуже схожа на історії багатьох інших винаходів, зроблених вУкаіни. Ще в 1872 році український вчений Олександр Лодигін зумів змусити світитися вугільний стрижень в скляній посудині з відкачано повітря. Рік 1874. український інженер Олександр Лодигін отримав патент на винахід електричної вугільної лампочки розжарювання. Трохи пізніше він запропонував замінити вугільний стрижень вольфрамовим, який і сьогодні використовуються в електричних лампочках.
Але створити надійну, довговічну і недорогу лампочку, а крім того, налагодити її виробництво зумів лише американець Томас Едісон в 1878 році. До речі, в його перших лампочках в ролі світиться нитки розжарювання виступала обвуглена стружка японського бамбука. Звичні нам вольфрамові нитки з'явилися значно пізніше - з ініціативи згадуваного вже українського інженера Лодигіна.
Американська ментальність російської не родич. У підданого Сполучених Штатів Томаса Едісона все йшло в справу: думаючи над тим, як зробити телеграфну стрічку міцнішою, він винайшов вощіння паперу. Такий папір потім використовувалася в якості обгортки для цукерок.
Явищу Едісона привертали сім століть західної історії. Не тільки і навіть не стільки історією винахідництва, скільки історично сформованим активним ставленням до життя. Безліч геніїв технічної думки йшли до того, щоб в 1847 році в маленькому американському містечку Порт-Херон з'явився на світло Томас Альва Едісон. Цей «Наполеон винахідництва» не відбувся б без фундаментальних праць Фарадея по фізиці. У його самореалізації зіграло роль те, що для будь-якої, найзухвалішою ідеї молодий винахідник миттєво знаходив інвесторів, готових ризикнути своїми грошима. Так, ще будучи підлітком з бідного кварталу, Едісон задумав друкувати газету прямо в поїзді Порт-Херон -Детройт під час руху і продавати її пасажирам, збираючи на зупинках місцеві новини. Відразу знайшлися люди, які позичили нахабі гроші на придбання крихітного друкарського верстата, і інші, пустили його з верстатом в багажний вагон.
Молодий Томас Едісон
До Едісона винаходи робилися або вченими, для яких вони були побічним продуктом їх відкриттів, або практиками, удосконалювати те, з чим працювали. Саме «чарівник з Менло-Парку» перетворив винахідництво в самостійну професію. Його буквально розпирало від ідей, і майже кожна розробка ставала паростком для безлічі подальших, в свою чергу вимагали розробки. Всю своє довге життя Едісон абсолютно не піклувався про особистий комфорт - коли він уже в зеніті слави відвідав Європу, то був сильно розчарований чепуристого і лінню тамтешніх винахідників.
Едісона штовхав вгору могутній дух американського капіталізму. Він розбагатів в 22-річному віці, коли придумав для бостонської біржі котирувального «маятник». Його найбільшим винаходом була електрична лампочка, завдяки якій вдалося електрифікувати всю Америку, а потім і весь світ.
У себе в Менло-Парку, штат Нью-Йорк, Едісон побудував невелику електростанцію для потреб власної лабораторії, проте енергії виявилося більше, ніж йому було потрібно, і тоді винахідник погодився продавати її сусідам-фермерам. Ці люди і не віддавали собі звіту в тому, що стали першими в світі платними споживачами електрики. Едісон ніколи не хотів бути підприємцем, але найчастіше, потребуючи чимось для своєї роботи, відкривав в Менло-Парку маленьке виробництво, яке згодом розросталося до величезних масштабів і йшло свої власним шляхом розвитку.
Лампа розжарювання електрична, джерело світла, в якому перетворення електричної енергії в світлову відбувається в результаті розжарювання електричним струмом тугоплавкого провідника. Вперше світлова енергія таким способом була отримана при пропущенні електричного струму через вугільний стрижень, поміщений в замкнутий посудину, з якого був відкачано повітря. У 1879 Едісон створив досить довговічну конструкцію лампи розжарювання з вугільною ниткою. У 1898-1908 роках в якості тіла напруження катували використовувати різні метали (осмій, вольфрам, тантал), і з 1909 стали застосовуватися лампи розжарювання з зигзагоподібно розташованої вольфрамової ниткою. У 1912-13 роках лампи розжарювання стали наповнювати азотом та інертними газами (аргоном і криптоном); вольфрамову нитку стали виготовляти у вигляді спіралі.
Подальше вдосконалення лампи розжарювання велося в напрямку поліпшення світлової віддачі шляхом підвищення температури тіла напруження при збереженні терміну служби лампи. Заповнення лампи розжарювання високомолекулярними інертними газами з добавками галогенів дозволило зменшити забруднення колби лампи частками розпорошити вольфраму і знизило швидкість його випаровування. Використання тіла напруження у формі биспирали (спіралі, навитої з спіралі) і тріспіралі скоротило втрати тепла через газ.
Численні різновиди лампи розжарювання складаються з однотипних частин, що розрізняються розмірами і формою. Усередині колби на скляному або металевому Штенгеля за допомогою утримувачів з молібденового дроту закріплено тіло напруження (спіраль з вольфраму). Кінці спіралі прикріплені до кінців вводів; середня частина вводів з метою створення вакуумноплотного з'єднання зі скляною лопаткою виконується з платинита або молібдену. В процесі вакуумної обробки колба лампи наповнюється інертним газом, після чого штенгель заварюється з утворенням носика. Для захисту носика, а також для кріплення в патроні лампа забезпечується цоколем, що прикріплюється до колби цоколевочной мастикою.
Лампи розжарювання класифікують по областях застосування (освітлювальні загального призначення, для автомобільних фар і т.д.), по основній конструктивній формі і светотехническим властивостям колби (дзеркальні лампи, декоративні, з розсіює покриттям і ін.), За формою тіла розжарення (лампи з плоскою спіраллю, біспіралью і ін.). За габаритними розмірами розрізняють надмініатюрні, мініатюрні, малогабаритні, нормальні і великогабаритні лампи розжарювання; наприклад, до надмініатюрні ламп відносяться лампи з довжиною менше 10 мм і діаметром менше 6 мм, у великогабаритних ламп довжина понад 175 мм, а діаметр більше 80 мм.
Лампи розжарювання розраховані на напругу від часткою одиниці до сотень вольт, потужністю до десятків кіловат. Збільшення напруги на лампі розжарювання на 1% підвищує світловий потік на 4%, але знижує термін служби на 15%. Короткочасне включення на напругу, що перевищує номінальну на 15% виводить лампу з ладу. Ось чому так часто в нашій дійсності перепади напруги позначаються на частому перегорання лампочок. Термін служби лампи розжарювання коливається від 5 ч (наприклад, літакові ФАРН лампи) до 1000 год і більше (наприклад, транспортні лампи), тому лампи повинні встановлюватися в місцях, що забезпечують легкість їх заміни. Світлова віддача залежить від конструкції, напруги, потужності і тривалості горіння і становить 10-35 лм / Вт.
За світловий віддачі лампи розжарювання, безумовно, поступаються газорозрядних джерел світла (люмінесцентна лампа), проте вони простіше в експлуатації (не вимагають пускових пристроїв і складної арматури) і для них практично немає обмежень по напрузі і потужності. Щорічне виробництво ламп розжарювання в світі досягає 10 млрд. Штук, кількість різновидів понад 2 000.