История электрического освещения

Более чем 150 лет назад изобретатели начали разрабатывать изобретение, которое сильно повлияет на то, как мы будем использовать энергию в наших домах и офисах. Это изобретение увеличило длину рабочего дня, изменило способ проектирования зданий и дало старт для многих предприятий. Также оно привело к новым энергетическим прорывам, от электростанций и линий передач, до бытовой техники и электродвигателей.

Как и все великие изобретения, лампочка не может быть причислена одному изобретателю. Все началось с небольшой идеи, затем последовал ряд небольших улучшений уже другими изобретателями, которые и привели к лампочкам, какими мы их знаем сейчас.

В этой статье будет рассмотрена история развития электрического освещения, история развития лампочки от ее первоисточника и самой примитивной модели, до современных мощных осветительных приборов, потребляющих минимум энергии и выдающих много света.

Самое начало, лампа накаливания

История электрического освещения началась еще задолго до того, как Томас Эдисон сначала в 1879, а потом еще раз через год в 1880 запатентовал свою лампу накаливания и начал ее популяризировать английские изобретатели показывали, что электрический свет можно получить с помощью дуговой лампы. Первый электрический свет люди увидели в 1835 году. После того еще целых 40 лет ученые со всего мира работали над усовершенствованием лампы накаливания и перебирали различные нити (часть лампы, которая при прохождении через нее электрического тока накаляется и производит свет) и атмосферы лампы (нужно ли использовать вакуум или заполнить лампу инертным газом, чтобы нить не перегорала так быстро).

Эти первые лампы накаливания имели очень короткий срок жизни, были слишком дороги, чтобы наладить их массовое производство, а также потребляли много энергии.

Когда Эдисон и его последователи из Менло-Парк начали заниматься вопросом искусственного освещения, они сосредоточились на усовершенствовании самой нити накаливания. Они пытались выбрать наилучший материал, первым был углерод, затем платина, затем исследователи опять вернулись к углероду. К концу октября 1879 года команда Эдисона создала лампочку из обугленной хлопчатобумажной нити, которая могла светить 14.5 часов.

Команда и дальше продолжала экспериментировать с нитями накаливания, пока они не остановились на одном из сортов бамбука. Такие лампочки могли гореть до 1200 часов. Эта нить стала стандартом для лампочки Эдисона в течение следующих десяти лет. Эдисон также делал другие усовершенствования для ламп накаливания, он предложил выкачать весь воздух из колбы, чтобы нить не перегорала так быстро, а также он ввел стандарт, на способ подключения лампы к сети ввинчиванием.

Нельзя говорить об истории лампочки не вспомнив об Уильяме Сойере и Абоне Мэне, которые получили патент США на лампы накаливания. Еще был Джозеф Свон, получивший патент на лампу накаливания в Англии. В то время было много споров, нарушает ли лампа накаливания Эдисона патенты всех этих людей. Но, в конце концов, компания Эдисона слилась с компанией Thomson-Houston Electric, которая выпускала лампы под патентом Сойера-Мэна и стала называться General Electric. Затем к этой компании присоединилась английская компания Джозефа Свона.

Вклад Эдисона в историю электрического освещения очень большой. Он не остановился на улучшении лампы накаливания. Он разработал целый ряд изобретений, которые сделали использование лампочек более практичным. Эдисон смоделировал свою технологию освещения на основе существующей газовой системы.

В 1882 году, в Лондоне он показал, что электричество может быть распределено от центрального генератора в нужные места с помощью электрических проводов и труб. Одновременно с этим он сосредоточился на повышении выработки энергии. Была разработана первая коммерческая электростанция Pearl Street Station в нижнем Манхэттене. Кроме того, чтобы отследить сколько энергии использовал каждый клиент Эдисон разработал первый электрический счетчик.

В то время, пока Эдисон работал над своей системой освещения, другие изобретатели продолжали делать маленькие подвижки в улучшении нити накаливания и повышении эффективности лампочки. Следующее большое изменение в лампе накаливания произошло с изобретением вольфрамовой нити европейскими изобретателями в 1904. Новые лампы горели дольше и имели более яркий свет по сравнению с углеродными лампами. В 1913 Ирвинг Ленгмора выяснил, что вместо вакуума лучше использовать инертный газ, такой как азот. Это повысило эффективность лампы накаливания в два раза. В следующие 40 лет ученые продолжали вносить мелкие улучшения, что повысило эффективность лампы и уменьшило потребление энергии. Но в 50 х годах ученые выяснили, что на свет используется только 10 процентов энергии, все остальное уходит на тепло. Тогда они переключились на другие решения. На этом история освещения не закончилась.

Люминисцентные лампы

В 19-том веке два немца, стеклодув Генрих Гейслер и врач Плюккер обнаружили, что они могут получать свет, удалив весь воздух из длинной стеклянной трубки и пропустив через нее ток. Это изобретение стало известно как трубка Гейслера. Тем не менее газоразрядные лампы не могли набрать популярность до начала двадцатого века, когда исследователи начали искать способы повышения эффективности освещения. Газоразрядные лампы стали основой многих технологий освещения, в том числе неоновых ламп, лампы низкого давления, натриевые лампы, используемые в прожекторах и лампы дневного света.

Томас Эдисон и Никола Тесла тоже экспериментировали с газоразрядными лампами в 1890х годах, но до промышленного производства дело так и не дошло. Настоящий прорыв в этой сфере сделал Питер Купер Хьюитт в начале 1900 годов. Он стал одним из изобретателей люминесцентной лампы. Хьюитт получил сине-зеленый свет путем пропускания электрического тока через трубу с парами ртути при включенном балластическом резисторе, устройстве, которые регулирует протекание тока через лампу. Эти лампы были намного эффективнее, но им не нашлось применения из-за цвета свечения.

В конце 1920х годов европейские исследователи начали делать эксперименты с неоновыми трубками, покрытыми люминофором. Люминофор — это материал, который поглощает ультрафиолетовый свет и преобразует его в видимое белое свечение.

Это изобретение вызвало разработку люминесцентных ламп и уже 1930 году американские компании демонстрировали лампы дневного света ВМС США на ярмарке в Нью-Йорке. Они светили дольше и были в три раза эффективнее чем обычные лампы накаливания. Необходимость энергоэффективного освещения американских военных заводов привела к быстрому распространению люминесцентных ламп. К 1951 году большая часть света в США производилась именно такими лампами.

Затем случился еще один дефицит энергии, нефтяной кризис в 1973. Это заставило светотехников разработать люминесцентные лампы, которые могут работать в жилых помещениях. В 1974 начались попытки сделать такие лампы более миниатюрными. Два года спустя в General Electric согнули люминесцентную трубку в виде спирали, создав этим первую компактную люминесцентную лампу (КЛЛ). Но проект был отложен, потому что для массового производства эти лампы были слишком дорогими.

Первые компактные люминесцентные лампы появились на рынке в середине 1980-х годов. Цены на них очень сильно отличались в разных регионах из-за акций, проводимых коммунальными компаниями. Многие такие лампы были очень громоздкие и не всегда помещались в светильники. Начиная с 1990 было внесено очень много улучшений в такие лампы, уменьшена цена, улучшена эффективность. Теперь они эффективнее на 75% за лампы накаливания, а их срок службы в 10 раз больше. Это и дало стимул населению их использовать.

Наше время, светодиодные лампы

Светоизлучающий диод или LED — одна из наиболее быстро развивающихся сейчас технологий. Светодиоды используют полупроводники для преобразования электрического тока в свет. Они небольшие по площади, меньше одного квадратного миллиметра и излучают свет в определенном направлении уменьшая потребность в отражателях и рассеивателях.

Это наиболее эффективный источник света, присутствующий на рынке. Светодиодные лампы потребляют минимум энергии и могут работать до десяти лет. Это уже не история электрического освещения, а его будущее. Историю развития светодиодного освещения мы обязательно рассмотрим в одной из наших следующих статей.

Выводы

Вся история развития электрического освещения, от самого начала до нынешнего времени прошла за пару сотен лет. Подумать только, еще двести лет назад люди освещали помещения огнем и понятия не имели, что такое электричество. Удивительно, как мы смогли такого достичь за несколько поколений. И это еще далеко не все. История развития лампочки продолжится и продолжит ее светодиодное освещение.