Светить повсюду и всегда
Изобретатель
История порой бывает несправедлива. Повседневно используемое бытовое устройство, важнейшее для каждого человека и всего человечества, ни названием, ни легендами о создании, ни чем-либо еще не напоминает о создателе. А ведь благодаря одному-единственному человеку в наших домах зажглась электрическая лампочка и на многие годы наполнила дома теплом и светом.
Говорят, что изобретатель электрической лампочки потратил огромное количество времени на ее изобретение. Порядка 2 000 опытов ему пришлось провести, прежде чем прототип бытовой лампочки со спиралью накаливания появился на свет.
В ходе пресс-конференции, посвященной новому изобретению, один неугомонный и настойчивый журналист спросил:
– Скажите, мистер Эдисон, каково это – терпеть неудачу две тысячи раз подряд, пытаясь создать одну лампочку?
– Молодой человек, – ответил Эдисон, – я отнюдь не ошибался две тысячи раз, создавая эту лампочку. Я обнаружил одну тысячу девятьсот девяносто девять способов, как не следует делать лампочку.
Русская ментальность
История обычной электрической лампочки, или говоря наукообразно, лампы накаливания очень похожа на истории многих других изобретений, сделанных в России. Еще в 1872 году русский ученый Александр Лодыгин сумел заставить светиться угольный стержень в стеклянном сосуде с откачанным воздухом. Год 1874. Русский инженер Александр Лодыгин получил патент на изобретение электрической угольной лампочки накаливания. Чуть позже он предложил заменить угольный стержень вольфрамовым, который и сегодня используемым в электрических лампочках.
Александр Лодыгин
Но создать надежную, долговечную и недорогую лампочку, а кроме того, наладить ее производство сумел лишь американец Томас Эдисон в 1878 году. Кстати, в его первых лампочках в роли светящейся нити накаливания выступала обугленная стружка японского бамбука. Привычные нам вольфрамовые нити появились значительно позже – по инициативе упоминавшегося уже русского инженера Лодыгина.
Американская практичность
Американская ментальность русской не родня. У подданного Соединенных Штатов Томаса Эдисона все шло в дело: думая над тем, как сделать телеграфную ленту более прочной, он изобрел вощение бумаги. Такая бумага потом использовалась в качестве обертки для конфет.
Явлению Эдисона предрасполагали семь веков западной истории. Не только и даже не столько историей изобретательства, сколько исторически сформированным активным отношением к жизни. Множество гениев технической мысли шли к тому, чтобы в 1847 году в маленьком американском городке Порт-Херон появился на свет Томас Альва Эдисон. Этот «Наполеон изобретательства» не состоялся бы без фундаментальных трудов Фарадея по физике. В его самореализации сыграло роль то, что для любой, самой дерзкой идеи молодой изобретатель мгновенно находил инвесторов, готовых рискнуть своими деньгами. Так, еще будучи подростком из бедного квартала, Эдисон задумал печатать газету прямо в поезде Порт-Херон -Детройт во время движения и продавать ее пассажирам, собирая на остановках местные новости. Сразу нашлись люди, ссудившие наглецу деньги на приобретение крохотного печатного станка, и другие, пустившие его со станком в багажный вагон.
Молодой Томас Эдисон
До Эдисона изобретения делались либо учеными, для которых они были побочным продуктом их открытий, либо практиками, совершенствовавшими то, с чем работали. Именно «кудесник из Менло-Парка» превратил изобретательство в самостоятельную профессию. Его буквально распирало от идей, и почти каждая разработка становилась ростком для множества последующих, в свою очередь требовавших разработки. Всю свою долгую жизнь Эдисон совершенно не заботился о личном комфорте – когда он уже в зените славы посетил Европу, то был сильно разочарован щеголеватостью и ленью тамошних изобретателей.
Эдисона толкал вверх могучий дух американского капитализма. Он разбогател в 22-летнем возрасте, когда придумал для бостонской биржи котировочный «тиккер». Его величайшим изобретением была электрическая лампочка, благодаря которой удалось электрифицировать всю Америку, а потом и весь мир.
Томас Эдисон
У себя в Менло-Парке, штат Нью-Йорк, Эдисон построил небольшую электростанцию для нужд собственной лаборатории, однако энергии оказалось больше, чем ему требовалось, и тогда изобретатель согласился продавать ее соседям-фермерам. Эти люди и не отдавали себе отчета в том, что стали первыми в мире платными потребителями электричества. Эдисон никогда не хотел быть предпринимателем, но зачастую, нуждаясь в чем-то для своей работы, открывал в Менло-Парке маленькое производство, которое впоследствии разрасталось до огромных масштабов и шло свои собственным путем развития.
Томас Эдисон
Трудно придумать область, в которой Эдисон не совершил бы изобретений. Дуплексный и квадруплексный телеграф, фонограф, телефонная трубка, кинопроектор и кинопленка, рудничный светильник, непрерывное производство цемента и так далее – список поистине безграничный и завораживающий своим масштабом. Подсчитано, что ежегодно он делал по сорок крупных изобретений (вот бы он изобрел в свое время ноутбук! тогда ремонт ноутбуков Samsung потребовался бы пользователям значительно раньше), мелкие никто и не считал. Впрочем, почему же не счесть – Эдисоном было получено в общей сложности 1092 патента. Самый первый из них, датированный 1868 годом, так никогда и не был применен на практике. Эдисон запатентовал электрическую систему точного подсчета голосов на выборах, а Конгресс отказался от ее внедрения: сенаторы решили, что ситуации, когда нужна будет такая точность, сложиться на выборах просто не может. Кто же тогда мог предвидеть проблемы Буша-младшего на выборах 2004 года!
Осветительные электроустановки
Лампа накаливания электрическая, источник света, в котором преобразование электрической энергии в световую происходит в результате накаливания электрическим током тугоплавкого проводника. Впервые световая энергия таким способом была получена при пропускании электрического тока через угольный стержень, помещенный в замкнутый сосуд, из которого был откачан воздух. В 1879 Эдисон создал достаточно долговечную конструкцию лампы накаливания с угольной нитью. В 1898-1908 годах в качестве тела накала пытали использовать различные металлы (осмий, вольфрам, тантал), и с 1909 стали применяться лампы накаливания с зигзагообразно расположенной вольфрамовой нитью. В 1912-13 годах лампы накаливания стали наполнять азотом и инертными газами (аргоном и криптоном); вольфрамовую нить стали изготовлять в виде спирали.
Лампа накаливания
Дальнейшее совершенствование лампы накаливания велось в направлении улучшения световой отдачи путём повышения температуры тела накала при сохранении срока службы лампы. Заполнение лампы накаливания высокомолекулярными инертными газами с добавками галогенов позволило уменьшить загрязнение колбы лампы частицами распылившегося вольфрама и снизило скорость его испарения. Использование тела накала в форме биспирали (спирали, навитой из спирали) и триспирали сократило потери тепла через газ.
Многочисленные разновидности лампы накаливания состоят из однотипных частей, различающихся размерами и формой. Внутри колбы на стеклянном или металлическом штенгеле с помощью держателей из молибденовой проволоки закреплено тело накала (спираль из вольфрама). Концы спирали прикреплены к концам вводов; средняя часть вводов с целью создания вакуумноплотного соединения со стеклянной лопаткой выполняется из платинита или молибдена. В процессе вакуумной обработки колба лампы наполняется инертным газом, после чего штенгель заваривается с образованием носика. Для защиты носика, а также для крепления в патроне лампа снабжается цоколем, прикрепляемым к колбе цоколевочной мастикой.
Томас Эдисон
Лампы накаливания классифицируют по областям применения (осветительные общего назначения, для автомобильных фар и т.д.), по основной конструктивной форме и светотехническим свойствам колбы (зеркальные лампы, декоративные, с рассеивающим покрытием и др.), по форме тела накала (лампы с плоской спиралью, биспиралью и др.). По габаритным размерам различают сверхминиатюрные, миниатюрные, малогабаритные, нормальные и крупногабаритные лампы накаливания; например, к сверхминиатюрным лампам относятся лампы с длиной менее 10 мм и диаметром менее 6 мм, у крупногабаритных ламп длина более 175 мм, а диаметр более 80 мм.
Лампы накаливания рассчитаны на напряжение от долей единицы до сотен вольт, мощностью до десятков киловатт. Увеличение напряжения на лампе накаливания на 1% повышает световой поток на 4%, но снижает срок службы на 15%. Кратковременное включение на напряжение, превышающее номинальное на 15% выводит лампу из строя. Вот почему так часто в нашей действительности перепады напряжения сказываются на частом перегорании лампочек. Срок службы лампы накаливания колеблется от 5 ч (например, самолетные фарные лампы) до 1000 ч и более (например, транспортные лампы), поэтому лампы должны устанавливаться в местах, обеспечивающих лёгкость их замены. Световая отдача зависит от конструкции, напряжения, мощности и продолжительности горения и составляет 10-35 лм/Вт.
Лампы накаливания
По световой отдаче лампы накаливания, безусловно, уступают газоразрядным источникам света (люминесцентная лампа), однако они проще в эксплуатации (не требуют пусковых устройств и сложной арматуры) и для них практически нет ограничений по напряжению и мощности. Ежегодное производство ламп накаливания в мире достигает 10 млрд. штук, количество разновидностей более 2 000.
Комментировать
