Історія освітлення: розглянемо докладно


Еволюція приладів освітлення ще не завершена

Всі ми щодня, не замислюючись, користуємося такою чудовою річчю, як електричне освітлення. Лампи стали для нас такою ж невід’ємною частиною побуту, як зубні щітки, але мало хто пам’ятає і знає про те, як насправді відбувався розвиток приладів освітлення, чий внесок у становлення електроенергетики найзначніший, і про те, як американці в черговий раз «нагріли руки »на дослідженнях всього людства.

Отже, тема сьогоднішнього оповідання – це історія освітлення, як вона є, з озвучуванням фактів і дат, за якими криються великі відкриття і невпинна праця великих винахідників.

доелектричну епоха

Як і будь-яка історична тема, розвиток електрики буде неможливо вмістити в повному обсязі в звичайній статті. Але ми постараємося згадати найважливіші віхи цього процесу, і згадаємо вчених, які дні й ночі безперервно робили свою роботу, щоб сьогодні ми з вами: їздили на авто, дивилися телевізор, користувалися смартфонами і висвітлювали своє житло по ночах.

Гра з вогнем


Блискавка породила вогонь для людини

Прийнято вважати, що першим джерелом вогню для стародавньої людини (назвемо його приборкувачі) стала блискавка, вдаряє по деревах і запалюючи їх. Цікавий і сміливий Приборкувач наблизився до багаття і відчув тепло, яке він дає.

Тоді у приборкувач промайнула думка (нагадаємо, що сьогодні вчені схильні вважати, що у древньої людини мозок працював набагато краще, ніж у його сучасника, так як йому постійно доводилося вирішувати проблему виживання, що робило його розум гострим і швидким), чому я мерзну по ночами в своєму притулку, адже можна його обігріти. Він взяв палаючу гілку, і радісний побіг додому.


Природне тепло вогню рятувало людей від холоду багато тисячоліть

З тих пір Приборкувач і всі його численні родичі і нащадки навчилися не тільки грітися біля вогнища, а й готувати на ньому смачну гарячу їжу, висвітлювати їм простір навколо себе, знайти йому релігійне застосування, а найголовніше – самостійно розпалювати полум’я, так як нова блискавка може не вдарити поблизу роками, а то й десятиліттями.

Пристосування для вогню також змінювалися з часом:

  • Спочатку вогонь горів посеред кам’яної печери, рівномірно нагріваючи і висвітлюючи простір навколо себе.
  • Потім багаття помістили в спеціальне місце, назване вогнищем, щоб захистити себе і маленьких дітей від опіків і травм.


Лучина робилася з березової тріски, так як її деревина не дає кіптяви

  • На Русі придумали використовувати в якості джерела світла запалену тріску, звану лучиною. Принцип дуже простий – її закріплювали під кутом на підставці з металевим наконечником (светец) і підпалювали нижній кінець. Під вогонь ставили металевий лист або посудину з водою, щоб уберегти будинок від пожежі.
  • Люди з часом стали відкривати все нові речовини, які можуть підтримувати горіння. У хід пішли різні масла і смоли, завдяки яким з’явилися нові джерела освітлення – масляні пальники і факели.


палаючий факел

  • Тепер стало набагато простіше висвітлювати великі простори. Лампи горіли довго, і давали хоч і тьмяне, але рівномірне освітлення. Через багато років такі пальники стали застосовувати і для вуличного освітлення.


У 18 столітті московські вулиці висвітлювалися олійними лампами

  • У царських замках і міських ратушах з’явилися спеціальні службовці, відповідальні за горіння таких ламп.


Сучасні свічки робляться за тим же принципом, що і тисячу років тому

  • Але історія розвитку освітлення вогнем на цьому не зупинилася. Через багато тисяч років з’явилися жирові свічки. Властивості горіння жиру стали відомі людині, ще задовго до цього, просто знайти практичне застосування цієї інформації раніше не виходило. Автор статті навіть уявити собі не може, скільки треба було часу і зусиль, щоб здогадатися, що тонку паличку потрібно занурити в розтоплений жир і дати йому затвердіти. Воістину, людські розум і старанність безмежні!


На початку 19 століття вулиці всіх столиць і великих міст висвітлювалися свічковими ліхтарями

  • На цьому використання вогню, як джерела світла не закінчується. У 1790 році французький інженер Пилип Лебон почав працювати над процесами перегонки сухої деревини і незабаром зміг виділити газ, горіння якого було набагато яскравіше, ніж у будь-якого іншого на той день світлового приладу. Деякий час він продовжував свої експерименти, вдосконалюючи процес, і незабаром світ побачив перший газовий ріжок, на який Філіп отримав патент.


Винахідник газового пальника Філіп Лебон

  • Першою в світі вулицею, освітленій газовими пальниками, вважається лондонська Пелл Мелл – в 1807 році король Георг IV розпорядився про це, тому що вулиця вважалася найбільш жвавій і вимагала регулювання руху.


Вуличне освітлення на газу, в Росії пройшло багатьом пізніше

  • До Росії газове освітлення вулиць і площ потрапило через більш 50-ти років – на вулицях Петербурга і Москви такі ліхтарі з’явилися в 60-х роках 19 століття.

Газове освітлення стало справжнім переворотом в науці і техніці того часу. Перші пальника були далекі від досконалості і частенько становили причиною пожеж, але з часом їх конструкція допрацьовувалася, і вони продовжували служити людині. Такі світильники використовувалися ще дуже довго, навіть після появи електричного світла.

Електрика і освітлення на ньому

Ну ось, ми і дісталися до самого цікавого – і це історія електричного освітлення. Важко переоцінити роль електричного світла в житті сучасної людини, так як на ньому зав’язано абсолютно все! Сьогодні відсутність лампочки в під’їзді – це справжня трагедія для його мешканців.

Отже, сама історія як наука викликає багато запитань. Багато сучасні авторитетні вчені схильні вважати, що історична дійсність далека від тієї, яку нам викладають сьогодні в школі.

Ми залишимо дискусії з цього питання для професіоналів, нас же цікавить історія створення електричного освітлення, яку можна сміливо назвати достовірною, оскільки вона, здебільшого, розвивалася в останні 250 років, і не віддалена від нас пилом часів.

Основні історичні віхи ери електрики і епілог


Технологічна досконалість не виникає відразу

Перш за все, докладніше опишемо проникнення електричного світла в наше життя і згадаємо про всі основні події і відкриття, які сприяли приходу і розвитку такого освітлення. Ми розповімо про видатних учених, імена яких несправедливо забуті на сьогоднішній день.


Електричний струм вперше використовується в освітлювальному приладі

  • 1780 рік – створені водневі лампи, в яких вперше за всю історію для розпалювання використовується електрична іскра.
  • 1802 рік – відкрито світіння напруженій дроту з платини і золота.


Електрична дуга Петрова

  • 1802 рік – російський вчений, фізик-експериментатор Василь Володимирович Петров, самостійно навчався електротехніці, відкриває явище електричної дуги між двома вугільними стрижнями. Крім світлового випромінювання, він відкриває і доводить практичне застосування даного ефекту для зварювання і плавки металів, а також відновлення їх з руд. Петров робить ще ряд важливих відкриттів, тому він по праву називається батьком вітчизняної електротехніки.
  • 1802 рік – В.В. Петров відкриває ефект світіння тліючого розряду.
  • 1820 рік – англійський астроном Уоррен де ла Рю демонструє першу з відомих ламп розжарювання.


Вільям Грове фізик випробувач

  • 1840 рік – німецький фізик Вільям Гров вперше застосовує для розігріву нитки розжарювання електричний струм.


Перша закрита вакуумована лампа

  • 1841 рік – англійський винахідник Ф. Молейнс патентує свою лампочку, в якій світився порошковий вугілля, поміщений між двома платиновими стрижнями.
  • 1844 рік – Американський вчений Старр намагається створити лампи з вугільною ниткою, але результати його дослідів неоднозначні.
  • 1845 рік – в Лондоні Кінг отримує патент на застосування ниток розжарювання з вугілля та металу для освітлення.


Перша лампа розжарювання

  • 1854 рік – Генріх Гебель, перебуваючи в Америці, вперше створює лампу з тонкою вугільною ниткою. Їй він висвітлює вітрину свого магазину, в якому він продавав зроблені ним годинник.
  • 1860 рік – в Англії з’являються перші газорозрядні ртутні трубки.


Олександр Лодигін – теж один з авторів лампи розжарювання

  • 1872 рік – російський електротехнік Лодигін демонструє свої лампи розжарювання, висвітлюючи ними аудиторії технологічного університету в Петербурзі по вулиці Одеській. Через два роки він отримує патент на свій винахід відразу в декількох країнах.
  • 1874 рік – Павло Миколайович Яблочков, російський військовий інженер, електротехнік і підприємець створює першу установку в світі для освітлення залізниці електричним прожектором, встановленим на носі локомотива.


свічка Яблочкова

  • 1876 ??рік – П.М. Яблочков винаходить свічку з двох вугільних стрижнів розділених діелектриком (каоліном). Дане винаходу стало переворотом в електротехніці і стало використовуватися повсюдно для освітлення міст. Докладніше поговоримо про це в наступному розділі.
  • 1877 рік – Макссім, американський винахідник, робить лампу з платинової стрічки без прозорої колби.
  • 1878 рік – Сванн, англійський учений, демонструє свою лампу з вугільним стрижнем.

Дозволимо собі невеличкий ліричний відступ. Де ж у всій цій низці відкриттів сховався всім відомий винахідник Томас Едісон?


Томас Альва Едісон

Незважаючи на те, що сам Едісон провів своїми руками близько 1200 дослідів з лампами, його можна швидше назвати талановитим підприємцем, який зумів доопрацювати конструкцію ламп. Справа в тому, що основні ефекти і типи ламп на той момент вже були винайдені.

Едісон скуповує всі необхідні патенти, об’єднує технології і винаходить патрон для ламп розжарювання, який нам знаком і по сей день. Ми не зменшує заслуг знаменитого американського винахідника, просто несправедливо вважати, що лампа розжарювання – це тільки його рук справа.

У лампах Едісона використовується той же принцип, що і в свічках Яблочкова, з тією лише різницею, що вся конструкція поміщена в вакуумну колбу, завдяки чому лампа стала працювати набагато довше.

У 1880 році Томас Едісон отримує патент на свій винахід і починає масове виробництво, яке набирає обертів рік від року. Едісон став багатієм, тоді як Яблочков вмирає в 1894 році в Саратові в злиднях.

Рухаємося далі:


Лампа з металевою ниткою розжарювання

  • 1897 рік – німецький вчений Вальтер Нернст створює лампи розжарювання з металевий ниткою. За основу взята лампа Едісона.
  • 1901 рік – початок 20 століття. Купер-Хьюїт винаходить ртутну лампу низького тиску.


Нові кроки в електротехніці

  • 1902 рік – російських вчений німецького походження Больтон використовує для нитки розжарювання тантал.


Використання вольфраму почалося в 1905 році

  • 1905 рік – Ауер використовує для нитки розжарювання вольфрам і осмій.
  • 1906 рік – Кух винаходить ртутну лампу високого тиску.
  • 1920 рік – відкрито галогенний цикл.
  • 1913 рік – Ланге винаходить газонаповненими лампу з вольфрамовою спіраллю.


На фото – натрієва лампа низького тиску

  • 1931 рік – Пірані представляє свою натрієву лампу низького тиску.
  • 1946 рік – Шульц створює ксенонової лампи. У цьому ж році з’являється ртутна лампа високого тиску з люмінофором.
  • 1958 рік – створюються перші галогенні лампи розжарювання.
  • 1960 рік – ртутні лампи високого тиску і з йодистими добавками.
  • 1961 – винайдено першу натрієва лампа високого тиску.


Перший світлодіод, що працює у видимому червоному спектрі, відкритий в 1962 році

  • 1962 рік – Нік Холоньяк створює для компанії General Electric перший видимий світлодіод. До речі, дана компанія заснована ще Томасом Едісоном.
  • 1982 рік – тепер галогенні лампи може працювати на низькій напрузі.
  • 1983 рік – люмінесцентні лампи стають компактними.
  • 2006 рік – появи на ринку світлодіодних ламп для домашнього користування.

Насправді перерахований список далеко не повний. У нього можна було включити ще відкриття багатьох ефектів, але у нас, на жаль, обмежена місце, і ми вибрали самі на наш погляд важливі.

Якщо ж вам цікаво зануритися в це питання глибше, то шукайте інформацію в інтернеті або в наукових довідниках.

Роль Яблочкова у розвитку електроенергетики

Як же не поговорити про електриці, і відкриттях пов’язаних з ним. Перші досліди вчених почалися ще в далекому 1650 році. Саме з тих пір багато вчених «захворіли» цим питанням, і результатом їхньої праці стало створення електричних механічних машин.


Великий російський вчений П.М. Яблочков

Починаючи з середини 19 століття намітилося зростання застосування електричних двигунів. Техніка з таким приводом почала потроху витісняти парові машини.

Цьому чимало сприяло впровадження у виробництво, так званої «свічки Яблочкова». Жодне винахід до цього не отримувало такого швидкого і широкого поширення.

Це був справжній тріумф російського винахідника, якому належить і дуже багато інших відкриттів:

  • Яблочков придумав спосіб, як підключати до джерела живлення довільну кількість ламп. До нього до цього не додумався ніхто, і кожна лампа живиться окремою динамо-машиною.
  • Петро Миколайович придумав і зібрав перший трансформатор електричного струму.
  • Яблочков навчився застосовувати змінний струм, що до нього вважалося небезпечним і не знаходять практичного застосування.
  • Створив перший генератор змінного струму.
  • Він придумав ще кілька джерел світла.
  • Створив безліч електричних машин.
  • Винайшов перший гальванічний автомобільний акумулятор.

Сьогодні багато ідей, озвучені талановитим російським ученим, знаходять нове застосування в електротехніці, але почав він свою кар’єру з того, що спробував удосконалити регулятор Фуко, поширений в той час.

У 1974 році з Москви до Криму повинен був відправитися урядовий поїзд, і адміністрація Московсько-Курської залізниці вирішила висвітлити проїзд в цілях підвищення безпеки. Вони звернулися до Яблочкова, який, як ходили чутки, цікавився електричною енергією.


Регулятор Фуко в лампах того часу

Яблочков розміщує на локомотиві свій прожектор, який працює за принципом утворення електричної дуги. Дугову лампу потрібно було постійно регулювати через те, що електрична дуга виникала лише при дотриманні певної відстані між вугільними стрижнями. Самі ж стрижні під час роботи вигоряли, тому і був потрібний регулюючий механізм, який з потрібною швидкістю буде рухати стрижні назустріч один одному.

Результат експерименту показав, що конструкцію регулятора потрібно спрощувати, так як вона вимагала до себе постійної уваги, і Яблочков став думати над цією проблемою. Попутно він проводив досліди по електролізу розчину кухонної солі.

По ходу одного з таких експериментів, паралельно розташовані вугілля в сольовому розчині торкнулися один одного, і моментально спалахнула яскрава електрична дуга. Тут-то, принцип роботи лампи без регулятора і прийшов вченому в голову.

У 1975 році Яблочков везе до Парижа зроблену ним динамо-машину і подає заявку на патент. У доповіді на засіданні Французького товариства фізиків він повідомив принципи роботи свого винаходу і продемонстрував їх у дії.

15 квітня 1876 року, перебуваючи в Лондоні, Яблочков публічно демонструє роботу своєї свічки на виставці фізичних приладів. Численна публіка була в захваті. Саме ця дата вважається тріумфальної в біографії вченого.

Далі слід швидке поширення новинки, але в 1881 році світу була представлена ??лампа розжарювання, яка могла працювати до 1000 годин. Новинка була набагато економічніше, тому ціна використання електроенергії стала помітно менше.

Сучасні лампи для освітлення

Як не дивно, але сьогодні ми як і раніше користуємося і лампами Едісона і «свічками Яблочкова». І якщо перші доживають свій вік, що витісняються люмінесцентними і світлодіодними аналогами, то другі отримали повне переродження.


Сучасна автомобільна галогенова лампа

Електрична світлова дуга знову повернулася до нас у вигляді галогенових автомобільних ламп. Використання галогенів дозволило продовжити термін служби нитки розжарювання. Це ж дозволило створювати лампи більшої потужності.

Звичайно, дані лампи виготовляються за новими технологіями і в них застосовуються зовсім інші матеріали, ніж 140 років тому, але основний принцип роботи залишився тим же, що і раніше.


Енергозберігаюча люмінесцентна лампа

Чим же ми користуємося для освітлення сьогодні? Дуже широке поширення одержали люмінесцентні лампи. Їх використовують для вуличного освітлення, освітлення виробництв, шкіл, дитячих садів і вдома. У 80-х роках минулого століття такі лампи навчилися робити компактними, що дозволило встановлювати їх в люстри і настільні світильники.

По-іншому, сучасні люмінесцентні лампи називаються енергозберігаючими, і це не єдиний їх плюс:

  1. Застосування таких ламп дозволило скоротити споживання електроенергії на освітлення в 6-7 разів;
  2. Вони пожежобезпечні, так як сильно не нагріваються під час роботи;

Мінусів у таких ламп теж вистачає:

  1. Ціна – найголовніший з них. Середня вартість такої лампи складає 200-300 рублів, і це відноситься до низькоякісного сегменту.
  2. Лампи мають спиралевидную форму, що підходить з естетичних міркувань ні до кожного світильника. Правда, з часом їх навчилися поміщати в додаткові колби різної форми.


Енергозберігаючі лампи різних форм

  1. Утилізація енергозберігаючих ламп – це ціла проблема, так як в їх складі є ртуть, пари якої вважаються дуже отруйними.

Як ви розумієте, мінуси досить серйозні. Це і підштовхнуло техніку до нового стрибка – в якості основного джерела світла стали застосовуватися світлодіоди.


Світлодіодна лампа типу «Кукурудза»

Світлодіоди хоч і були відкриті ще в середині 20 століття, але використовуватися, як лампи, вони стали лише на початку 21-го. Причина криється в тому, що світлодіоди випромінюють в дуже вузькому діапазоні, що заважало створити джерело світла, прийнятний для ока людини. До того ж дане світлове випромінювання несумісне з людським зором і здатне завдати йому шкоди.

Всі зазначені причини потягнули за собою довгу стадію розробок, протягом яких більшість вийшло дозволити, і з 2006 року світлодіоди стають повноцінним джерелом світла.


Світлодіодні лампи в міцних корпусах

Їх прихід ознаменував наступні вигоди для покупців:

  • Витрата енергії скоротився навіть у порівнянні з люмінесцентними енергозберігаючими опонентами;
  • Тепловиділення таких ламп знаходиться на дуже низькому рівні і спрямоване не в сторону випромінювання, а в цоколь лампи, який все одно холодніше, ніж у конкурентів;
  • Тривалий термін служби, розрахований на багаторазовий цикл включень виключень. За цим параметром жодна інша лампа не дотягує до світлодіодів;
  • Колірний спектр – недолік перетворився в перевагу, так як різноманітність колірного випромінювання стало дуже велике;
  • Проста утилізація – щоб викинути лампу не потрібно турбуватися про наслідки або бігти в пункт прийому;
  • Лампи з світлодіодів екологічні – при їх роботі не виділяється ніяких шкідливих речовин;
  • Корпуси багатьох світлодіодних ламп виготовляють з міцного пластику, здатного легко пережити падіння з висоти в кілька метрів


Світлодіодна лампа класичної форми

Але як водиться, не обійшлося і без мінусів, які ми теж зобов’язані озвучити:

  • У деяких лампочках спостерігається мерехтіння, невидиме оку. Це відноситься до дешевих виробів з Китаю та інших азіатських країн. Такі лампи здатні завдати шкоди здоров’ю людини.
  • Ті ж недорогі вироби можуть випромінювати у шкідливому для очей людини спектрі.
  • Випромінювання світла у світлодіода відбувається строго в одному напрямку, що робить кут освітленості дуже маленьким, в порівнянні з опонентами. Для вирішення проблеми сконструйовані лампи типу «кукурудза», як на одному з фото вище. У них світлодіоди розташовуються навколо центрального стержня, ніж та нагадують початок культури, на честь якої названо.
  • Згодом окремі світлодіоди в лампі можуть згоряти, що викликає падіння яскравості. З одного боку лампа продовжує працювати, але з іншого – її потужності вже може не вистачити для комфортного використання, і заміна неминуча.

Раніше до недоліків можна було віднести і ціну світлодіодних ламп, але останнім часом вони стають все більш доступними. Так, наприклад, непогана лампа може бути куплена за 150 руб. Продукція відомих брендів, типу «Phillips», як і раніше стоїть дуже дорого (від 500 до 2000 рублів).

Порада! Відповісти на питання, яку лампу вибрати сьогодні не так-то й просто! Детальніше дізнатися про сучасні освітлювальні прилади допоможе відео, яке ми докладаємо до статті.


Експозиція в музеї освітлювальних приладів

Звідси зробимо свій висновок, що еволюція освітлювальних приладів ще далека від завершення. Але те, що ми використовуємо сьогодні уже близько до цього. Хто знає, але може бути завтра, відкриють щось концептуально нове, і світлодіоди теж стануть частиною історії, але поки, їх сміливо можна назвати вершиною розвитку приладів освітлення.

Історія розвитку електричного освітлення, коротко описана в нашій статті, озвучена далеко не повністю. Її творила не одна тисяча світлих умів, кожен їх яких вніс свою лепту в це цікаву справу. І яким би мізерним цей вклад не здавався, без цього кроку могло б і не бути наступних. Ну, а ми намагаємося не забувати свою історію, і розповідаємо про неї своїм читачам. На цьому все! Всього найкращого!

Ссылка на основную публикацию