kategorier: Utvalgte artikler » Interessante fakta
Antall visninger: 152,426
Kommentarer til artikkelen: 3
Som faktisk oppfant lyspæren
Svarene på dette tilsynelatende enkle spørsmålet kan høres annerledes. Amerikanerne vil utvilsomt insistere på at det var Edison. Britene vil si at dette er deres landsmann Svan. Franskmennene husker kanskje "russisk lys" av oppfinneren Yablochkov, som begynte å belyse gatene og torgene i Paris i 1877. Noen vil kalle en annen russisk oppfinner - Lodygin. Det vil sannsynligvis komme andre svar. Så hvem har rett? Ja, kanskje det er alt. Lyspærens historie representerer en hel kjede av funn og oppfinnelser gjort av forskjellige mennesker til forskjellige tider.
Før jeg fortsetter med kronologien til oppfinnelsen av lyspæren, vil jeg merke hva vi mener med uttrykket "lyspære". Først av alt er det en lyskilde, en enhet, en enhet der konvertering av elektrisk energi til lys skjer. Men konverteringsmetodene kan være forskjellige. På XIX-tallet var flere av disse metodene kjent. Derfor dukket det opp allerede flere typer elektriske lamper: lysbue, glødelampe og gassutladning. En elektrisk lampe er et teknisk system, d.v.s. helheten av de enkelte elementene som er nødvendige for å utføre den viktigste nyttige funksjonen - belysning.
Historien om utseendet og utviklingen av en elektrisk lampe kan skilles fra historien til elektroteknikk, som begynner med oppdagelsen av elektrisk strøm på 1700-tallet. Senere, på 1800-tallet, feide en bølge av funn relatert til strøm over hele verden. En kjedereaksjon begynte som den gangen da det ene funnet åpnet for det neste. Elektroteknikk fra fysikkens gren skilte seg ut som en uavhengig vitenskap, som utviklet av en hel galakse av forskere og oppfinnere: franskmannen Andre-Marie Ampere (franske Andre Marie Ampere), tyskerne Georg Om (tyske Georg Simon Ohm) og Heinrich Rudolf Hertz), britene Michael Faraday (Michael Faraday) og James Maxwell (James Maxwell) og andre.
Det fantastiske 1800-tallet, som la grunnlaget for den vitenskapelige og teknologiske revolusjonen som forandret verden på denne måten, begynte med oppfinnelsen galvanisk celle - kjemisk strømkilde (voltaic column). Med denne ekstremt viktige oppfinnelsen feiret den italienske forskeren A. Volta det nye 1800-året. Og allerede i 1801 klarte professoren ved St. Petersburg Medical and Surgical Academy, Vasily Petrov, å overtale overordnede til å kjøpe et daværende kraftig elektrisk batteri for sitt fysiske kabinett, bestående av 4200 par galvaniske celler. I løpet av forsøkene med dette batteriet oppdaget Petrov i 1802 en elektrisk lysbue - en lys utladning som oppstår mellom karbonelektrodestenger ført til en viss avstand. Han foreslo å bruke en lysbue for belysning.
Imidlertid oppsto det mange vanskeligheter ved den praktiske implementeringen av denne ideen. Eksperimentene viste at buen brenner lyst og jevnt bare i en viss avstand mellom elektrodene. Og under buebrenning brenner karbonelektroder gradvis ut, noe som øker lysbuen. En reguleringsmekanisme var nødvendig for å opprettholde en konstant avstand mellom elektrodene.
Oppfinnere har foreslått forskjellige løsninger. Men de hadde alle den ulempen at det var umulig å slå på flere lamper i en krets. Jeg måtte bruke min egen strømkilde til hver lampe. I 1856 løste oppfinneren A.I. Shpakovsky dette problemet ved å lage en lysinstallasjon med elleve lysbuer som er utstyrt med originale regulatorer. Denne installasjonen opplyste Den røde plass i Moskva under kroningen av Alexander II.
I 1869 påførte en annen russisk oppfinner V. Chikolev en differensieregulator på en lysbue og brukte den i kraftige marine søkelys. Tilsvarende regulatorer brukes fremdeles i store lyskasterinstallasjoner.Dessverre var alle buebrennkontrollere upålitelige og dyre.
Den avgjørende rollen i overgangen fra eksperimenter på elektrisitet til masseelektrisk belysning ble spilt av den russiske elektroingeniøren Pavel Nikolayevich Yablochkov [1]. Yablochkov begynte arbeidet sitt i Russland, etter at han i 1875 organiserte i St. Petersburg et verksted med fysiske apparater. Samme år kom han på ideen om å lage en enkel og pålitelig buelampe. Imidlertid tvang foretakets økonomiske kollaps Yablochkov til å reise til Paris i 1876, der han fortsatte arbeidet med en lysbue hos den berømte produsenten av Breguet ur- og presisjonsinstrumenter.
Problemet var det samme - jeg trengte en regulator. Ideen kom som alltid uventet. Saken hjalp. Da han tenkte hardt på dette problemet, gikk Yablochkov for å spise litt på en liten parisisk kafé. En servitør kom. Yablochkov fortsatte å tenke på sin egen, mekanisk sett mens han satte skålen, satte ned en skje, gaffel, kniv ... Og plutselig ... Yablochkov reiste seg skarpt fra bordet og gikk til døren. Han hastet til verkstedet sitt. Løsning funnet! Enkel og pålitelig! Det kom til ham, så snart han så på bestikket som lå i nærheten, parallelt med hverandre.
Ja, det er slik karbonelektroder skal plasseres i lampen - ikke horisontalt, som i alle tidligere design, men parallelt (!). Da vil begge brenne ut nøyaktig det samme, og avstanden mellom dem vil alltid være konstant. Og det er ikke nødvendig med kompliserte regulatorer [2].
Den parisiske servitøren mistenkte ikke en gang at han som kjent var blitt en medforfatter av oppfinnelsen. Men hvem vet, hvis han ikke hadde lagt en kniv og en skje så nøye før Yablochkov, hadde kanskje ikke oppfinneren gått opp for oppfinneren. Det er sant at "spissen" til servitøren fant grobunn. Tross alt lette Yablochkov etter sin løsning selv ved kafébordet og ventet på ordren. For øvrig er dette et flott eksempel på bruk av assosiativ tenking for å løse et komplekst teknisk problem. På den annen side er denne saken et eksempel på å løse et teknisk problem, når det ideelle apparatet (i dette tilfellet regulatoren) er det som faktisk ikke er der, men funksjonene utføres.
Dette var selvfølgelig bare en idé, og ikke en komplett løsning på problemet - å lage en billig og pålitelig lampe. Det krevde mye arbeid for å oppnå dette. Først av alt, med et parallelt arrangement av elektrodene, kan buen brenne ikke bare på endene av elektrodene, men også langs hele deres lengde, og mest sannsynlig vil den gli til deres base - til de strømførende klemmene. Dette problemet ble løst ved å fylle rommet mellom elektrodene med en isolator, som gradvis brant sammen med elektrodene.
Sammensetningen av denne isolatoren måtte fortsatt velges, noe som ble gjort ved å bruke leire (kaolin) på dette. Hvordan tenne en lampe? Så på toppen, mellom elektrodene, ble det plassert en tynn kullhopp, som brant i øyeblikket da den ble slått på, og antennet lysbuen. Det var fremdeles problemet med ujevn forbrenning av elektrodene forbundet med polariteten til strømmen. fordi elektroden "+" brant raskere, den måtte i utgangspunktet gjøres tykkere. En annen genial løsning på dette problemet var bruk av vekselstrøm.
Utformingen av buelampen viste seg å være enkel: to kullstenger atskilt med et isolerende lag kaolin og montert på et enkelt stativ, som lignet på en lysestake. Elektrodene brant jevnt, og lampen ga et sterkt lys, og i tilstrekkelig lang tid. Et slikt "elektrisk lys" var enkelt å produsere, og var billig.
I 1876 presenterte en russisk oppfinner sin oppfinnelse på London-utstillingen. Og et år senere oppnådde den driftige franskmannen Deneyruz grunnleggelsen av aksjeselskapet “The Society for the Study of Electric Lighting by Yablochkov’s Methods”. Yablochkovs lamper dukket opp på de mest besøkte stedene i Paris, på Avenue de l'Oper og på Place de la Opera, samt i Louvre-butikken, ble svak gass og væskebelysning erstattet av matte baller som glødet med hvitt, mykt lys. Den triumferende prosesjonen til "La lumiere russe" (russisk lys) rundt om i verden begynte.I to år erobret lyset Yablochkova hele den gamle verden, og spredte seg i øst til palassene til den persiske shahen og kongen av Kambodsja.
Fig. 1. Pavel Nikolaevich Yablochkov og hans stearinlys.
I årene 1876-77 ble det oppnådd flere franske patenter, både for utformingen av selve pæren og for deres strømforsyningssystemer. Produksjonen ble satt på industriell basis. En liten fabrikk i Paris produserte mer enn 8000 stearinlys per dag og flere dusin elektriske generatorer per måned. Men snart kom all denne velstanden til slutt. Stearinlyset fra Yablochkova begynte gradvis å erstattes av en billigere og mer holdbar glødelampe.
Det antas at oppfinneren av en glødelampe er den berømte amerikanske oppfinneren Thomas Alva Edison (Thomas Alva Edison). 21. desember 1879 dukket det opp en artikkel i New York Herald om den nye oppfinnelsen av T.A. Edison - "Edisons lys" (Edisons lys), om en glødelampe med karbonfilament. Noen dager senere, 1. januar 1880, var 3000 mennesker til stede i Menlo Park (USA) på en demonstrasjon av elektrisk belysning for hus og gater. Og 27. januar samme år mottok han amerikansk patent nr. 223898 "Electric-Lamp" (se fig. 2.). Alt dette er slik. Men i virkeligheten er historien med dette patentet og med en glødelampe mye mer komplisert og interessant.
Fig. 2. Thomas A. Edison patent på en elektrisk lampe
De første eksperimentene med glødende ledere med elektrisk strøm ble utført på begynnelsen av XIX århundre av den engelske forskeren Devi (Humphry Davy). Et av de første forsøkene på å påføre glødeledere med strøm, spesielt for belysningsformål, ble utført i 1844 av en ingeniør de Moleyn, som glødet en platinatråd plassert inne i en glassball. Disse eksperimentene ga ikke de ønskede resultatene, fordi platinatråd smeltet for raskt.
I 1845, i London, byttet King ut platina med kullpinner og fikk patent for bruk av glødende metall og kullledere for belysning.
I 1954, 25 år før Edison, presenterte den tyske urmakeren Heinrich Gebel i New York de første glødelampene med karbonfilament, egnet for praktisk bruk, med en brennetid på cirka 200 timer. Som tråd brukte han en forkullet bambustråd som var 0,2 mm tykk, plassert i et vakuum. Av økonomiske årsaker brukte Goebel flasker med köln i stedet for kolber og senere glassrør. Han skapte et vakuum i en glassflaske ved å fylle og helle kvikksølv, det vil si ved å bruke metoden som ble brukt i fremstilling av barometre.
Goebel brukte de skapte lampene til å tenne på urbutikken sin. For å forbedre sin økonomiske situasjon reiste han rundt i New York i rullestol og inviterte alle til å se på stjernene gjennom et teleskop. Barnevognen var på samme tid dekorert med pærene. Dermed ble Goebel den første personen som brukte lys til reklameformål. På grunn av mangelen på penger og forbindelser, kunne den tyske emigranten ikke få patent på lampen sin med kulltråd, og oppfinnelsen ble raskt glemt.
Siden 1872 begynte Alexander Nikolaevich Lodygin i St. Petersburg eksperimenter med elektrisk belysning. I de første lampene hans, mellom de massive kobberstengene som var plassert i en hermetisk forseglet glasskule, ble en tynn kullstav festet. Til tross for lampens ufullkommenhet samme år, grunnla bankmannen Kozlov, i samarbeid med Lodygin, et samfunn for drift av denne oppfinnelsen. Vitenskapsakademiet tildelte Lodygin Lomonosov-pris på 1000 rubler.
Glødepærene bygget av Lodygin med en kullstang i 1874 ble brukt til å belyse St. Petersburg Admiralitet. I 1875 ble Cohn sjef for partnerskapet og produserte under hans eget navn den forbedrede Lodygin-lampen designet av V.F.Didrichson. I denne lampen ble kullene plassert i et vakuum, og den brente ember ble automatisk erstattet av en annen.Tre slike lamper ble opplyst i to måneder i 1875 i Florents linbutikk i St. Petersburg, og også, etter forslag fra P. Struve, ble kaissongene opplyst under vann under byggingen av Alexander-broen over Neva.
I 1875 begynte Didrichson å lage kull av tre ved å karbonisere tresylindere uten luft i grafitt-digler dekket av kullpulver. I 1876, etter Kohns død, falt partnerskapet fra hverandre. Ytterligere forbedring av lampen ble gjort av N.P. Bulygin i 1876. I lampen hans glødet enden av et langt kull, som automatisk rykket ut når enden brant. Lampenes utforming var ikke lett og lite teknisk å produsere, og derfor ikke billig, selv om den hele tiden ble forbedret.
På slutten av 70-tallet av det samme århundre ble skip bygget for et av de nordamerikanske verftene for Russland, og da det var på tide å ta imot dem, gikk løytnanten til den russiske flåten A.N. Khotinsky dit. Han tok med seg flere Lodygin-glødelamper. Oppfinnelsen ble allerede patentert i Frankrike, Russland, Belgia, Østerrike og Storbritannia. Han viste russiske lamper til en oppfinner som het Thomas Edison, som på den tiden også jobbet med problemet med elektrisk belysning.
Nå er det vanskelig å fastslå hvor mye den beskrevne omstendigheten påvirket Edisons oppfinnelse. Til slutt, takket være hans arbeid, ble det imidlertid gjort et kvantesprang for forbedring av glødelamper. Edison gjorde ingen revolusjonerende endringer på Lodygins pære. Hans lampe var en glassflaske med kulltråd, hvorfra luft ble pumpet ut, men mye grundigere enn Lodygin. Men verdien av Edison, først og fremst i det faktum at han oppfant og opprettet et supersystem for denne lampen og satte produksjonen i drift, noe som førte til en betydelig reduksjon i kostnadene. Han kom med en skruebase for lampen og en patron for den, oppfant sikringer, brytere, den første energimåleren. Det var med Edisons lyspære at elektrisk belysning ble veldig massiv og kom til hjemmene til vanlige mennesker.
Edisons tilnærming til å løse problemet med å finne materiale til en glødetråd fortjener spesiell oppmerksomhet. Han gikk rett og slett gjennom uttømmende søk etter alle stoffer og materialer som var tilgjengelig for ham (prøve- og feile-metode). Edison prøvde 6000 karbonholdige stoffer, fra vanlige kullsømtråder til mat og tjære. Den beste var bambus som saken om den japanske palmefansen var laget av. Dette titanarbeidet tok omtrent to år [3].
På den andre siden av Atlanterhavet, i England, omtrent samtidig med Lodygin og Edison, arbeidet Sir Joseph Wilson Swan på en lyspære. Som glødelement brukte han karbonisert bomullstråd og pumpet også luft ut av pæren. Swan mottok et britisk patent på enheten sin i 1878, omtrent et år før Edison. Fra 1879 begynte han å installere elektriske lamper i engelske hjem. Etter å ha organisert selskapet "The Swan Electric Light Company" i 1881, begynte han den kommersielle produksjonen av lamper. Senere gikk Swan sammen med Edison for å kommersialisere singlet Edi-Swan-merke.
Det følger av det foregående at en elektrisk glødelampe på veldig tidlig stadium hadde flere oppfinnere. Nesten alle av dem hadde patenter. Når det gjelder den mest berømte av dem, Edisons amerikanske patent, ble den erklært ugyldig av retten til utløpet av beskyttelsesrettighetene. Retten erkjente at glødelampen ble oppfunnet av Heinrich Goebel flere tiår før Edison.
I 1890 patenterte Lodygin i USA en lampe med en metalltråd laget av ildfaste metaller - osmium, iridium, rodium, molybden og wolfram. Lodygin-lamper med molybden-glødetråd ble utstilt på Paris-utstillingen i 1900 og var så vellykkede at i 1906 kjøpte det amerikanske selskapet General Electric dette patentet av ham.Det mest interessante er at selskapet "General Electric" ble organisert av Thomas Edison selv. Korrespondansekonflikten mellom de store oppfinnerne var over.
Forbedringen av glødelampen endte imidlertid ikke der. Siden 1909 begynte glødelamper med et sikksakk-montert wolframglødetråd, og i 1912–13 syntes lampene fylt med nitrogen og inerte gasser (Ar, Kr). Og til slutt, den siste forbedringen av begynnelsen av 1900-tallet - wolframtråd begynte å bli laget, først i form av en spiral, og deretter i form av en bispiral (spiralsår fra en spiral) og tri-spiral. Den elektriske glødelampen tok til slutt formen vi var vant til å se.
Så hvem oppfant lyspæren? Navnene har allerede fått navn: Petrov, Shpakovsky, Chikolev, Yablochkov, Edison, Devi, King, Gebel, Lodygin, Svan. Det virker nok. Men hvis vi tar "Brockhaus og Efron Small Encyclopedic Dictionary" som ble publisert på begynnelsen av 1900-tallet, kan du lese: Glødepærer representerer en glasshette som luft pumpes ut fra og hvor karbon eller metalltråd oppvarmet med elektrisk strøm er plassert. Kull fås ved forkulling av bambusfibre (Edison-pærer), silke, bomullspapir (svanepærer). Siden slutten av 1890-årene nye glødepærer dukket opp: i stedet for et karbonfilament ble en stang presset fra brannsikre stoffer utsatt for glødelengde: magnesia, thorium, zirkonium og yttrium (en Nernst pære) eller en tråd av metall osmium (Auer pærer) og tantal (Bolton og Feuerlein pærer).
Tilsynelatende dukket det opp nye navn - Nernst, Auer, Bolton, Feuerlane. Hvis du ønsker det, etter å ha utført et mer dyptgående søk, kan denne listen fortsatt fylles på.
Det er sannsynligvis meningsløst å se etter et klart svar på spørsmålet “Hvem oppfant lyspæren”. Mange oppfinnere setter sitt sinn, kunnskap, arbeid og talent til rette for det. Og dette gjelder bare de typer pærer som ble utviklet i det innledende stadiet av innføringen av elektrisk belysning: lysbue og glødelampe.
Selv helt i begynnelsen av utviklingen av glødelamper ble det lagt merke til at de har lav effektivitet, d.v.s. en veldig liten prosentandel av energien i elektrisk strøm går over i lysenergi. Derfor fortsatte søket etter andre måter å konvertere elektrisk energi til lys på, og det ble gjort forsøk på å bruke dem i nye typer elektriske lyskilder. Slike lyskilder var gassutladningslamper - enheter der elektrisk energi blir omdannet til optisk stråling når elektrisk strøm går gjennom gasser og andre stoffer (for eksempel kvikksølv).
De første eksperimentene med gassutladningslamper begynte nesten samtidig med glødelamper. I 1860 dukket de første kvikksølvutladningslampene opp i England. Fram til begynnelsen av 1900-tallet var imidlertid alle disse eksperimentene få og forble bare eksperimenter, uten reell praktisk anvendelse.
I det første tiåret av 1900-tallet, i perioden med masseinnføring av elektrisk belysning ved bruk av glødelamper, ble arbeidet med gassutladingslamper intensivert, noe som førte til en rekke oppfinnelser og funn. I 1901 oppfant Peter Cooper Hewitt en kvikksølvlampe med lavt trykk. I 1906 ble en høytrykks kvikksølvlampe oppfunnet. 1910 - åpning av halogensyklusen. Neonlampen ble utviklet av den franske fysikeren Georges Claude i 1911 og fant raskt bruk i reklame.
På 20- og 40-tallet fortsatte arbeidet med utladingslamper i mange land, noe som førte til forbedring av allerede kjente typer lamper og til oppdagelsen av nye. Ble utviklet: lavtrykk natrium lampe, lysrør, xenon lampe og andre. På 40-tallet begynte massiv bruk av lysrør til belysning.
Senere ble andre typer elektriske lamaer oppfunnet: natrium med høyt trykk; halogen; kompakt selvlysende; LED lyskilder og andre. Nå i verden er det totale antall typer lyskilder omtrent 2000 [4].
Til tross for et så stort antall elektriske lamper, står ikke oppfinnsom tanker stille. Allerede kjente lyskilder fortsetter å forbedre seg. Et eksempel på en slik forbedring er etableringen i 1983 av kompakte lysrør, som ble på størrelse med en vanlig glødelampe. De trenger ikke spesielt startutstyr for å slå dem på, de er koblet til en standardpatron for glødelamper, og viktigst av alt, med samme mengde lys som genereres, forbruker disse lampene flere ganger mindre strøm og varer flere ganger lenger. I de senere årene blir slike energisparende pærer i økende grad brukt, til tross for at de fortsatt er større kostnader enn tradisjonelle glødepærer.
Oppfinnsom tanker stopper imidlertid ikke der. Nesten samtidig lanserte to amerikanske firmaer Technical Consumer Products (TCP) og O · ZONELite lysrørsparende lyspærer med uventede nye egenskaper. I følge disse produsentene, løper deres Fresh2 [5] og O · ZONELite [6] -pærer (begge navnene er registrerte varemerker), i tillegg til å opplyse i rommet, også ubehagelig lukt, rense luften, drepe bakterier, virus og sopp. Er det ikke et mirakel?
Hemmeligheten er at pærene er belagt med titandioksyd (TiO2), som når de blir utsatt for lysstoffrør gir en fotokatalytisk reaksjon. I løpet av denne reaksjonen frigjøres negativt ladede partikler - elektroner - og positivt ladede "hull" forblir på sin plass. På grunn av utseendet til en kombinasjon av plussgrader og minuser på overflaten av pæren, blir vannmolekylene i luften til veldig sterke oksidasjonsmidler - hydroksydradikaler (HO), og det er derfor disse pærene har så uvanlige og fantastiske egenskaper.
Fig. 3. Fresh2 og O • ZONELite lysrør som sparer lysstoffrør
Som det fremgår av figur 3, er disse pærene til og med veldig like i utseende, og deres egenskaper er omtrent de samme. Spiralformen på begge lampene er bemerkelsesverdig. Skaperne deres gjorde dette for å øke lysutbyttet, akkurat som forgjengerne - skaperne av glødelamper. Historien beveger seg faktisk i en spiral.
Det kan konkluderes med at gassutladningslamper de siste årene får stadig mer popularitet selv innen husholdningsbelysning, og fortrenger glødelamper. De bruker mindre energi, er også enkle å betjene og kan fortsatt ha en rekke fantastiske og nyttige egenskaper. Den høyere prisen, som fortsatt begrenser distribusjonen av disse lampene, blir utlignet med 8-10 ganger levetiden og 3-5 ganger effektiviteten. Og med mer masseproduksjon vil prisen gradvis avta. Og hvis vi tar hensyn til de stadig økende energi- og miljøproblemene som forårsaker en økning i kostnadene for strøm og tvinger til å innføre tøffe tiltak for økonomien, vil det bli klart at utsiktene for kompakte lysrør er mest lyse. Og de kommende årene har de praktisk talt ikke noe alternativ.
Men ingenting står stille. Selv om de siste 100 årene i utviklingen av belysningsteknologi har gått under triumfmarsjen av gassutladingslamper, har andre typer lyskilder dukket opp. Den mest lovende retningen ser nå ut til å være bruk av LED-lyskilder, som de har enda større effektivitet enn utladelamper.
De første industrielle lysdioder dukket opp på 60-tallet av XX-tallet. Den lille kraften tillot dem imidlertid ikke å brukes til belysning. De har funnet anvendelse som indikatorer på forskjellige elektroniske enheter, spesielt mikroberegnere, klokker og andre husholdnings- og vitenskapelige enheter.
Det ville ha fortsatt slik hvis menneskeheten ikke hadde møtt problemet med energibesparing. Det viste seg at lysdioder til dags dato har den høyeste prosentvise konvertering av elektrisk energi til lysenergi. Det var umulig å ikke prøve å bruke lysdioder som lyskilder. De fant, til å begynne med, anvendelse i manuelle elektriske lommelykter. I tillegg var dette små lommelykter som ikke skinte særlig mye, men var miniatyr, noe som gjorde at de kunne brukes selv som pyntegjenstander.
LED-pærer har selvfølgelig mange flere problemer. Mange av dem blir løst vellykket, spesielt siden stor kapital investerer mye penger i denne retningen. Og suksessen er allerede tydelig - energisparende LED-lamper har allerede dukket opp på salg.
Se også på elektrohomepro.com
: