Хай живе світло! Або еволюція освітлювальних приладів. Історія освітлення – від стародавнього вогню до сучасних світлодіодів Еволюція освітлення

22.09.2019

Сучасні лампочки мають багату і красиву історію, яка сягає корінням у глибину століть. З початку часів люди намагалися внести у своє житло світло.

Спочатку багаття в печері було синонімом затишку та безпеки, бо зігрівало своїм теплом і відганяло хижаків. Багато народів населяли нічний простір монстрами, злими духами, відьмами, казали, що саме вночі прокидаються злі чари, встають з могил покійники... І найнадійнішим засобом порятунку від нічних жахів вважалося світло, яке могло знищити всі страхи світу. Світло означало чистоту, комфорт, захист.

Трохи пізніше люди навчилися дружити з вогнем настільки, що стали робити міцні смолоскипи, використовуючи їх не просто для освітлення, але як сигнальне обладнання та зброю. Так вогонь перетворився на символ сили і його влада над людьми стала майже нескінченною. Пристосування, які допомагали людям висвітлювати простір, постійно змінювалися та вдосконалювалися. Вогню в печі чи вогнищі не вистачало, щоб розігнати темряву у будинках. Єгиптяни, римляни та греки використовували для освітлення горючий масляний розчин і спеціальний посуд, зроблений з глини, запалом служив ґнот з бавовни. Мешканці узбережжя Каспійського моря в подібні прото-світильники поміщали як пальне нафту. Трохи пізніше в Європі з'явилися перші свічки - чаші, наповнені густим жиром, з ґнотом з тканини або просто тріски. Жир горів довше олії, але запах при горінні такої свічки залишав бажати кращого. Широко використовувалися макані свічки - прості ґноти, які опускали в жир і запалювали в спеціальній тарілочці або ліхтарі. У XV столітті з'явилися перші литі свічки із бджолиного воску. Вони коштували дорого, оскільки отримати віск було досить складно.

Прогрес людства в галузі китобійної промисловості та розвиток хімії у XVII-XVIII століттях принесли нові матеріали для свічок: китовий жир та стеаринову кислоту. Ці матеріали та їх похідні горіли чисто, не диміли, майже не давали запаху. Свічкова промисловість стала однією з головних прибуткових справ, і конкуренція у цій галузі була дуже жорстокою.

Використання гасу як пального для світильників також набирало обертів і було дуже популярним у XVIII-XIX столітті. Гас був недорогим, що допомагало його поширенню. Однак він мав низку серйозних недоліків, зокрема, гасові лампи коптили, а запах палива, що згоріло, вбирався в одяг, меблі, погано вивітрювався з приміщення.

У низці європейських держав застосовувалося газове висвітлення. Так званий «світильний газ» містив бензол, який давав досить велику кількість світла. Газ легко доставлявся до світильників по спеціальних трубках, був простий у використанні і мав високий рівень пожежної безпеки в порівнянні зі свічками і гасовими лампами.

Але в 1879 відбулася подія, яка назавжди змінила світ - Томас Л. Едісон удосконалив конструкцію лампи Лодигіна і запропонував довговічну лампу розжарювання. Свічки, які багато століть висвітлювали людський шлях у всесвіті, втратили своє призначення, але збереглися як естетичний компонент життя.

Не варто думати, що винахід лампи був миттєвим і миттєвим подією. Історія електричної лампочки є цілим ланцюгом відкриттів, зроблених різними вченими в різний час. З початку 19 століття активно проводилися досліди з електрикою, які мали чималий суспільний резонанс. У 1802 видатний російський фізик В.В. Петров, вивчав властивості електричних впливів різні предмети, відкрив явище електричної дуги - яскравого розряду, що виникає між зведеними на певну відстань вугільними стрижнями, і вказав можливість його застосування у освітлювальній промисловості. Явище електричної дуги започаткувало створення дугових ламп. У 1809 році француз Деларю починає перші досліди зі створення лампи з ниткою розжарення, яка даватиме світло.

Так з'явилися два напрями у створенні електричного освітлення. Наукові дослідження тривали майже 80 років, і наприкінці XIX століття була запущена у виробництво лампа розжарювання, така, якою ми її знаємо. У XX столітті лампа розжарювання з'явилася у кожному будинку. Вона змінювала форми, розміри, кольоровість, але у одному була незмінна - у принципі роботи. Лампа розжарювання споживала велику кількість енергії, але була безпечна у використанні та чудово виконувала свою основну функцію.

Але був і третій напрямок у вивченні електричного світла - свічення газів під впливом електричних розрядів. Вперше світіння газів під впливом електричного струму спостерігав Михайло Ломоносов, пропускаючи струм через заповнену воднем скляну кулю. А 1886 року Нікола Тесла запатентував газорозрядну аргонову лампу, попередницю компактної люмінесцентної лампи. Газорозрядні лампи пройшли велику кількість змін, але доопрацювання уможливило їх використання як лампи денного світла в громадських приміщеннях, на фабриках, в офісах і т.д.

На початку XX століття проводилися найрізноманітніші досліди з електрикою. В результаті одного з таких дослідів у 1907 році британський винахідник Генрі Раунд задокументував цікавий ефект світловіддачі під час використання твердотільного діода. Пізніше радянський фізик О. Лосєв у 1923 році спостерігав подібне свічення, проводячи досліди з діодами з карбіду кремнію. Ці досліди можна вважати народженням світлодіодної лампи.

Ми живемо в дивовижний час, коли можна спостерігати всі джерела світла в дії. Ми використовуємо їх по-різному, міняємо на свій смак, підшукуємо найпридатніші, створюємо з їх допомогою атмосферу та затишок. Світлотехнічна промисловість розвивається, і, можливо, ми станемо свідками нових відкриттів у галузі оптики та фізики світла.

Сучасний світ світиться яскравими фарбами навіть з космосу: космічні станції та екіпаж на борту можуть бачити дивовижну картину вночі: павутиння, що світиться, з яскравих міських вогнів. Це продукт життєдіяльності людини, його важкої розумової винахідницької роботи. Нам це складно уявити, але ще якихось 300 років тому для освітлення вулиць та будинків люди використовували зовсім неймовірні речі. Ось про це я і хочу вам розповісти, про дивовижну та цікаву історію освітлення, починаючи від найпримітивніших способів і закінчуючи сучасними люстрами, бра, підвісними світильниками та іншими приладами, завдяки яким наші будинки та квартири такі затишні.

Стародавній світ сповнений загадок та захоплюючих уроків, незважаючи на те, що у більшості сучасних людей інтерес до нього поступово відпадає. Щодо освітлення, то тут теж є щось цікаве, адже первісні люди не використовували навіть звичайний вогонь. Спочатку люди лише вміли його підтримувати: десь вдарить блискавка, загориться дерево і там може осісти кілька людей, які докладатимуть зусиль для того, щоб полум'я не згасло. Вогонь зустрічається в природі досить рідко, тому племена, яким вдалося натрапити на пожежу в первісному лісі – практично щасливчики. На жаль, не встановлений точний період, коли люди навчилися вручну видобувати вогонь, але більшість учених сходиться на думці, що це сталося близько 10 млн. років тому.

З цього моменту, по суті, почалася еволюція думки, оскільки завдяки вогню в людини стало набагато більше вільного часу, і життя стало комфортнішим, оскільки полум'я вогню давало тепло біля нічного вогнище під покровом зірок. То, можливо, народилася сама філософія! Але не відхилятимемося від теми, повернемося до штучного освітлення.

Енергія, народжена ідеєю

Як відомо, під час реакції горіння вивільняється теплова енергія і під час цієї реакції також виділяються фотони – частки світла. Експериментальним шляхом (оскільки адекватної теоретичної бази ще не було) люди поступово знаходили матеріали, які можуть довго горіти, вивільняючи світло та тепло. Це різні олії, смолисті породи дерева, природні смоли, віск, ворвань (китовий жир) і навіть нафту! До речі, грецький вогонь, відомий свого часу як надзвичайно грізна зброя, за деякими версіями був саме нафтою.

Всі ці горючі матеріали використовувалися людьми для освітлення своїх жител та вулиць – створювалися спеціальні люстри (кілька судин, скріплених в одну систему), бра або кріпилися до стінки смолоскипа, щоб висвітлити кімнату. На жаль, такий спосіб освітлення не є безпечним, і історії відомо безліч випадків виникнення пожеж, коли хтось випадково переверне лампаду або впустить смолоскип на стог сіна. Крім цього, люди рубали багато дерев і полювали на китів, а винахід електрики в 19 столітті все змінив - китам жити стало трохи спокійніше (а ось вирубка лісу навіть прискорилася, але вже з інших причин).

«Нехай буде світло», сказав Петров і поєднав вугільні стрижні

У 1802 році російський учений Петров, який був також професором фізики, проводив у своїй лабораторії досліди за допомогою збудованої ним батареї гальванічних елементів. Йому вдалося з'єднати два вугільні стрижні за допомогою різних розрядів (позитивний та негативний). Зблизившись, вугілля почало розігріватися до температури, коли почали світитися. Після цього він їх розсунув та побачив унікальне явище – яскраве вигнуте полум'я. Це була перша у світі електрична дуга. Далі відбувся бум, і величезна кількість вчених почала займатися дослідженнями у цій галузі. Так народилася лампа російського вченого Яблочкова, Лодигіна і, нарешті, Томаса Едісона, якого помилково вважають першою у світі людиною, що винайшла електричну лампочку. Електричне світло – продукт копіткої роботи безлічі вчених, серед яких чільне місце займає також і сам Едісон, який значно вдосконалив механізм роботи лампи розжарювання і зумів суттєво продовжити її термін служби.

Сучасний світ: великі досягнення в галузі освітлення

Асортимент освітлювальних приладів сьогодні просто вражає. Це і лампи денного світла, і різні енергозберігаючі, світлодіодні, галогенні, металогалогенні, натрієві та інші види лампочок. Говорити про винахід кожної лампочки можна дуже довго, але це ні до чого. Сучасний користувач легко може купити світильник з таким типом світла, який саме йому буде комфортно спостерігати. Для цього не потрібно знати технічних деталей, достатньо лише дізнатися про переваги тих чи інших освітлювальних приладів. Широка різноманітність освітлювальних приладів та лампочок відкриває величезні можливості у плані декорування та освітлення приміщень. Достатньо лише знати, куди звертатися. ви можете купити якісні освітлювальні прилади та інше профільне обладнання, причому на найвигідніших умовах. Магазин Homelight є офіційним представником компанії Philips в Україні, тому ви можете придбати якісну європейську продукцію на максимально комфортних і вигідних умовах.

Найчастіше ми так звикаємо до зручностей нашого століття, що навіть не замислюємося, звідки беруться найзвичніші для нас речі. Взяти наприклад електронний «світло» — основне джерело працездатності всієї світової промисловості. Щодня ми натискаємо на вимикач, щоб зробити своє житло світлішим, включаємо комп'ютери, телевізори, електричні чайники, та багато інших електроприладів, не кажучи вже про діяльність світових електричних мереж загалом. Як це все розвивалося? Автор сайту Ганна Баклага, пропонує згадати цей шлях — від вогню до електрики.

Перші свічки з'явилися у третьому тисячолітті до нашої ери

Штучне світло було в побуті людства протягом багатьох століть. Спочатку — смолоскипи, скіпки і масляні лампади, потім — воскові та сальні свічки, а потім — гасові лампи та електричні світильники. Як стаціонарне джерело світла служило багаття, як переносні — смолоскипи, конструкція яких згодом змінювалася: від простої головешки, вийнятої з багаття, до рукоятки, обмотаної клоччям і просоченою нафтою, жиром або олією.

Пізніше людство винайшло лампу — глечик, наповнений олією, з зануреним у нього ґнотом (мотузковим або тканинним). У третьому тисячолітті до нашої ери з'явилися перші свічки - бруски, з перетопленого твердого тваринного жиру, з ґнотом усередині. Вони породили серйозний прорив у сфері світильників. Відрізняючись великою зручністю і будучи нескладною та економічною у виробництві, свічка сприяла створенню цілого сімейства різних світильників. У середні віки як матеріал для свічок застосовували бджолиний віск. В даний час для цих цілей використовується парафін.

У другій половині XIX століття у побут увійшли гасові лампи

Наприкінці XVII століття було сформовано люстру зі свічок. Це був масивний металевий каркас, на який кріпилося безліч підвісок зі скла або природного каменю. Вага такої люстри могла досягати близько тонни. Щоб запалити в цій конструкції свічки, необхідно було спершу опустити люстру, а потім, уже із запаленими свічками — підняти. Гасилися свічки спеціальними металевими ковпачками, що кріпилися на довгу ручку.

Вже в другій половині XIX століття у побут увійшли гасові лампи, а трохи пізніше їх швидко витіснили газові ліхтарі, які стали воістину революційним вирішенням питань вуличного освітлення. Тим часом, незважаючи на те, що газові ліхтарі справно несли свою службу з освітлення вулиць, вони нестримно коптили. Вирішенням проблеми стало використання калільної сітки, що є мішечок з тканини, просочений розчином різних солей. При прожарюванні тканина згоряла, залишаючи тонкий слід, що яскраво світиться при нагріванні під дією полум'я.

В 1800 Алессандро Вольта винайшов першу батарею

Тим часом людство почало відчувати недоліки в попередніх видах освітлення. І в 1800 Алессандро Вольта винайшов батарею, яка стала першим електричним джерелом світла. Цей винахід дав людям перше постійне і надійне джерело енергії і спричинило всі важливі відкриття в цій галузі. Після цього, перша електрична лампочка, чи лампа розжарювання, було винайдено 1809 року англійцем Деларю. З'явився ліхтарик на батарейках. Щоправда, світло випромінювала не лампа розжарювання, а електрична дуга між вугільними електродами, а батареї займали цілий стіл. У 1809 році Хемфрі Деві продемонстрував дугове світло в Королівській академії наук у Лондоні. Генераторів на той час не було, і батареї були єдиним джерелом електроживлення.

В 1854 Генріх Гебель створив лампу, на основі обвугленої бамбукової нитки, поміщеної у вакуум. В 1872 російський інженер Олександр Лодигін подав заявку на винахід лампи розжарювання і в 1874 отримав російський патент. Надалі він запатентував свій винахід у багатьох країнах.

У 1878 році, Павло Яблочков удосконалив конструкцію, поставивши електроди вертикально та розділивши їх шаром ізолятора. Така конструкція одержала назву «свічка Яблочкова» та використовувалася у всьому світі. Наприклад, Паризький оперний театр висвітлювався за допомогою таких свічок. Електрична дуга давала яскраве і досить збалансоване за спектром світло, що дозволяло використовувати його дуже широко.

Сучасні лампочки почали вироблятися з 1909 року

В 1879 Томас Едісон закінчив роботу над лампочкою розжарювання з вугільною ниткою, що стала одним з найбільших винаходів XIX століття. Його заслуга була не в розробці ідеї лампи розжарювання, а в створенні практично здійсненної системи електричного освітлення, що широко поширилася, з міцною ниткою розжарення, з високим і стійким вакуумом і з можливістю одночасного використання безлічі ламп. До 1884 року великі американські міста висвітлювали понад 90 тис. дугових ламп.

Сучасні лампочки з вольфрамовою спіраллю і заповнені інертним газом почали вироблятися через сто років, з 1909 року. Розроблені вони були Ірвінго Ленгмюр. У СРСР же, існувало поняття «лампочка Ілліча», яке було пов'язане з початком масштабної електрифікації країни, починаючи з 1920 року.

З часів винаходу першої вугільної лампи розжарювання минуло близько 180 років. Революція у світі висвітлення того часу вже давно залишилася позаду і мало хто замислюється, як усе починалося. Згодом технології змінювалися: лампу з вугільною спіраллю змінила лампа розжарювання з платиновою спіраллю, потім лампа з обвугленою бамбуковою ниткою у вакуумованій посудині та безліч інших модифікацій ламп. Яких матеріалів не було випробувано для створення більш ефективної лампи розжарювання, проте це не принесло істотних результатів. У сучасних лампах розжарювання використовується спіраль з вольфраму, але цей рідкісний матеріал дозволяє домогтися, що лише 5% енергії перетворюється на світло. Глобальний переворот припав лише на епоху енергозберігаючих та світлодіодних ламп. Засновані на зовсім іншому принципі світіння, ці лампи дозволили людству в рази покращити якість освітлення і скоротити на нього витрати.

Давайте спробуємо відстежити всю історію джерел світла та існуючі в наш час типи ламп.

У наші дні всі лампи можна розділити на три основні групи: розжарювання, газорозрядні та світлодіодні. Люди «старого гарту» навідріз відкидають останні два види, що марно. Але ходімо по порядку.

Лампи розжарювання

Лампа розжарювання є електричним джерелом світла, що світиться тілом якого служить провідник, що нагрівається протіканням електричного струму до високої температури. Усі лампи розжарювання можна поділити на п'ять видів:

До переваг ламп розжарювання можна віднести низьку вартість, невеликі розміри, миттєвість включення, відсутність токсичних компонентів, робота при низькій температурі навколишнього середовища. Але їхні недоліки, все ж таки, не можна порівняти з сучасними вимогами до джерел світла. До них відносяться: низька ефективність (ККД не більше 5%), короткий термін служби, різка залежність світлової віддачі та терміну служби від напруги, колірна температура в межах від 2300 до 2900 К, висока пожежна небезпека.

Лампи розжарювання поступово залишаються у минулому, але віддамо належне історії, що проклала стежку від витоків до сучасних джерел освітлення:

1838-1854 рр.- Перші лампи, що працюють від електричного струму. Винахідники: бельгієць Жобар, англієць Деларю, німець Генріх Гебель.

11 липня 1874року російський інженер Олександр Миколайович Лодигін отримав патент на ниткову лампу Як нитка розжарювання він використовував вугільний стрижень, поміщений у вакуумовану посудину.

У 1876 роціросійський винахідник та підприємець Павло Миколайович Яблочков розробив електричну свічку та отримав на неї французький патент. Свічка Яблочкова виявилася простішою, зручнішою і дешевшою в експлуатації, ніж вугільна лампа Лодигіна. Винахід Яблучкова можна віднести також до розрядних ламп.

У 1879 роціамериканський винахідник Томас Едісон патентує лампу з платиновою ниткою В 1880 він повертається до вугільного волокна і створює лампу з часом життя 40 годин. Одночасно Едісон винайшов патрон, цоколь та вимикач. Незважаючи на такий нетривалий час життя його лампи витісняють газове освітлення, що використовувалося до того часу.

У 1904 роціугорці Д-р Шандор Юст та Франьо Ханаман отримали патент на використання в лампах вольфрамової нитки. В Угорщині були зроблені перші такі лампи, що вийшли на ринок через угорську фірму Tungsram в 1905 році.

У 1906 роціЛодигін продає патент на вольфрамову нитку компанії General Electric. Через високу вартість вольфраму патент знаходить лише обмежене застосування.

У 1910 роціВільям Девід Кулідж винаходить покращений метод виробництва вольфрамової нитки. Згодом вольфрамова нитка витісняє всі інші види ниток.

Проблема зі швидким випаровуванням нитки у вакуумі була вирішена американським ученим Ірвінгом Ленгмюром, який, працюючи з 1909 року у фірмі General Electric, придумав наповнювати колби ламп інертним газом, що істотно збільшило час життя ламп.

Газорозрядні лампи

Досліди зі створення свічення в заповнених газом трубках почалися 1856 року. Світіння здебільшого було у невидимому діапазоні спектра. І лише в 1926 році Едмунд Джермер запропонував збільшити операційний тиск у межах колби і покривати колби флуоресцентним порошком, який перетворює ультрафіолетове світло, що випромінюється збудженою плазмою, в однорідне біле світло. В результаті почалася епоха газорозрядних ламп.

В даний час Е. Джермер визнаний як винахідник лампи денного світла. General Electric пізніше купила патент Джермера, і до 1938 довела лампи денного світла до широкого комерційного використання.

1927-1933 рр.- угорський фізик Деніс Габор, працюючи у компанії Siemens&Halske AG (сьогодні компанія Siemens), розробив ртутну лампу високого тиску, яка сьогодні повсюдно використовується у вуличному освітленні.

Серйозний внесок у вдосконалення флуоресцентного порошку, який пізніше назвали люмінофором, зробив у 30-х роках минулого століття радянський фізик Сергій Іванович Вавілов.

1961 рік- Створення перших натрієвих ламп високого тиску. Наприкінці 70-х років минулого століття компанія General Electric першою випустила на ринок натрієві лампи, а трохи згодом і металогалогенні.

На початку 80-х роківз'явилися перші компактні люмінесцентні лампи (КЛЛ).

1985 рокукомпанія OSRAM першою представила лампу із вбудованим електронним ПРА.

Все різноманіття газорозрядних ламп можна представити такою схемою:

Найпопулярніші із цієї групи, мабуть, компактні люмінесцентні лампи. Вони дозволяють заощаджувати електроенергію до 5 разів у порівнянні з лампами розжарювання, при цьому термін їхньої служби становить близько 8 років. Корпус цієї лампи нагрівається незначною мірою, що дозволяє використовувати їх повсюдно. Крім того, люмінесцентні лампи можуть мати різні колірні температури та різні варіанти зовнішнього вигляду.

Але, на жаль, КЛЛ мають кілька недоліків, до яких належать:

Значне зниження терміну служби під час роботи у мережах з перепадами напруги, і навіть при частих включеннях і виключеннях.
Спектр такої лампи – лінійний. Це призводить не тільки до неправильної передачі кольору, але і до підвищеної втоми очей.
Компактні люмінесцентні лампи містять 3-5 мг ртуті.
Використання вимикачів з підсвічуванням призводить до періодичного, раз на кілька секунд, короткочасного запалювання ламп (у якісних лампах невидимому для очей), що призводить до швидкого виходу з ладу лампи.
Звичайні компактні люмінесцентні лампи несумісні з димерами. Вартість ламп, що димуються, приблизно в 2 рази вище.

З цих причин питання про нові технології при виготовленні джерел світла залишалося відкритим. У світ широко зробили кроки світлодіодні лампи.

Світлодіодні лампи

Світлодіодні джерела світла засновані на ефект світіння напівпровідників (діодів) при пропусканні через них електричного струму. Малі розміри, економічність та довговічність дозволяють виготовляти на основі світлодіодів будь-які світлові прилади. Сьогодні світлодіоди займають значну частку ринку джерел світла і використовуються повсюдно.

Перше повідомлення про випромінювання світла твердотілим діодом було зроблено в 1907 британським експериментатором Генрі Раунд з Marconi Company. Примітно, що ця компанія згодом стала частиною General Electric і існує досі.

У 1923 роціОлег Володимирович Лосєв у Нижегородській радіолабораторії показав, що світіння діода виникає поблизу p-n-переходу. Отримані ним два авторські свідоцтва на «Світлове реле» (перше заявлене у лютому 1927 р.) формально закріпили за Росією пріоритет у сфері світлодіодів, втрачений у 1960-му. на користь США після винаходу сучасних світлодіодів, придатних для практичного застосування.

1961 рокуРоберт Байард та Гарі Піттман з компанії Texas Instruments відкрили та запатентували технологію інфрачервоного світлодіода.

1962 рокуНік Холоньяк у компанії General Electric розробив перший у світі практично застосовний світлодіод, що працює у світловому (червоному) діапазоні.

1972 рокуДжордж Крафорд (студент Ніка Холоньяка), винайшов перший у світі жовтий світлодіод та покращив яскравість червоних та червоно-помаранчевих світлодіодів у 10 разів.

У 1976 роціТ. Пірсол створив перший у світі високоефективний світлодіод високої яскравості для телекомунікаційних застосувань, винайшовши напівпровідникові матеріали спеціально адаптовані до передач через оптичні волокна.

Світлодіоди залишалися надзвичайно дорогими до 1968 року (близько $200 за штуку). Компанія Monsanto була першою, що організувала масове виробництво світлодіодів, що працюють у діапазоні видимого світла та застосовуються в індикаторах.

Компанії Hewlett-Packard вдалося використати світлодіоди у своїх ранніх масових кишенькових калькуляторах.

До переваг світлодіодних ламп можна віднести:

Основні недоліки світлодіодів насамперед пов'язані з їхньою високою вартістю. Так, наприклад, відношення ціна/люмен у надяскравих світлодіодів у 50-100 разів більше, ніж у звичайної лампи розжарювання. Крім цього, можна виділити ще два моменти:

Світлодіод необхідний постійний номінальний робочий струм. Через це з'являються додаткові електронні вузли, що підвищують собівартість системи освітлення загалом.
Відносно низька гранична температура: потужні освітлювальні світлодіоди вимагають зовнішнього радіатора для охолодження, тому що мають конструкційно несприятливе співвідношення своїх розмірів до теплової потужності (вони занадто маленькі) і не можуть розсіяти стільки тепла, скільки виділяють (незважаючи навіть на більш високий ККД, ніж у ламп інших видів).

На сьогодні фахівці сходяться на думці, що за світлодіодами найближче майбутнє у освітленні. Більш ефективної та практичної технології нині немає.

Враховуючи зростаючу потребу людства у штучному висвітленні можна припустити, що з'являться і нові, ефективніші технології. Але прийдуть вони вже на заміну світлодіодів, які найближчими роками стануть такою ж буденністю як колись лампи розжарювання.

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 вкотре «нагріли». руки» на дослідженнях всього людства.

Отже, тема сьогоднішньої розповіді – це історія висвітлення, як вона є, з озвученням фактів і дат, за якими криються великі відкриття та невпинна праця великих винахідників.

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

Гра з вогнем

Прийнято вважати, що першим джерелом вогню для стародавньої людини (назвемо її приборкувачем) стала блискавка, яка вдаряла по деревах і спалахувала їх. Цікавий і сміливий приборкувач наблизився до багаття і відчув тепло, яке він дає.

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

З тих пір приборкувач і всі його численні родичі та нащадки навчилися не лише 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, бо нова блискавка може не вдарити поблизу роками, або навіть десятиліттями.

Пристосування для вогню також змінювалися з часом:

Спочатку вогонь горів посеред кам'яної печери, поступово нагріваючи і висвітлюючи місце навколо себе.
Потім багаття помістили у спеціальне місце, назване вогнищем, щоб захистити себе та маленьких дітей від опіків та травм.

На Русі придумали використовувати як джерело світла запалену тріску, звану лучиною. Принцип дуже простий – її закріплювали під кутом на підставці з металевим наконечником (світець) та підпалювали нижній кінець. Під вогонь ставили металевий лист або посуд з водою, щоб уберегти будинок від пожежі.
Люди з часом почали відкривати нові речовини, які можуть підтримувати горіння. У хід пішли різні олії та смоли, завдяки яким з'явилися нові джерела освітлення – масляні пальники та смолоскипи.

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

У царських замках та міських ратушах з'явилися спеціальні службовці, відповідальні за горіння таких ламп.

Але історія розвитку освітлення вогнем у цьому не зупинилася. За 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 знадобилося часу та зусиль, щоб здогадатися, що тонку паличку треба занурити у розтоплений жир і дати йому затвердіти. Воістину, людські розум і старанність безмежні!

На цьому використання вогню як джерела світла не закінчується. У 1790 році французький інженер Філіп Лебон почав працювати над процесами перегонки сухої деревини і незабаром зміг виділити газ, горіння якого було набагато яскравіше, ніж будь-який інший на той день світловий прилад. Деякий час він продовжував свої експерименти, удосконалюючи процес, і невдовзі світло побачило перший газовий ріжок, на який Філіп отримав патент.

Першою у світі вулицею, освітленою газовими пальниками, вважається лондонська Пелл Мелл - в 1807 король Георг IV розпорядився про це, так як вулиця вважалася найжвавішою і вимагала регулювання руху.

У Росію газове освітлення вулиць і площ потрапило понад 50 років – на вулицях Петербурга і Москви такі ліхтарі з'явилися в 60-х роках 19 століття.

Газове освітлення стало справжнім переворотом у науці та техніці того часу. Перші пальники були далекі від досконалості і часто спричиняли пожежі, але з часом їх конструкція допрацьовувалась, і вони продовжували служити людині. Такі світильники використовувалися ще дуже довго навіть після появи електричного світла.

Електрика та освітлення на ньому

Ну ось, ми й дісталися найцікавішого – і це історія електричного освітлення. Важко переоцінити роль електричного світла в житті сучасної людини, тому що на ньому пов'язано все! Сьогодні відсутність лампочки у під'їзді – це справжня трагедія для його мешканців.

Отже, сама історія як наука викликає багато запитань. Багато сучасних авторитетних учених схильні вважати, що історична дійсність далека від тієї, яку нам викладають сьогодні у школі.

Ми залишимо дискусії з цього питання для професіоналів, нас 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 та епілог

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

1780 рік- Створені водневі лампи, в яких вперше за всю історію для розпалювання використовується електрична іскра.
1802 рік– відкрито світіння розжареного дроту із платини та золота.

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

1840 рік– німецький фізик Вільям Роберт Грове вперше застосовує для розігріву нитки розжарювання електричний струм.

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

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

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

1876 рік- П.М. Яблучків винаходить свічку з двох вугільних стрижнів розділених діелектриком (каоліном). Даний винахід став переворотом в електротехніці і став використовуватися повсюдно для освітлення міст. Детальніше поговоримо про це у наступному розділі.
1877 рік- Максім, американський винахідник, робить лампу з платинової стрічки без прозорої колби.
1878 рік– Сван, англійський вчений, демонструє свою лампу з вугільним стрижнем.

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

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

Едісон скуповує всі необхідні патенти, поєднує технології та винаходить патрон для ламп розжарювання, який нам знайомий і досі. Ми не применшуємо заслуг знаменитого американського винахідника, просто несправедливо вважати, що лампа розжарювання – це лише його справа рук.

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

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

1897 - німецький вчений Вальтер Нернст створює лампи розжарювання з металевою ниткою. За основу взято лампу Едісона.
1901 - початок 20 століття. Купер-Хьюїт винаходить ртутну лампу низького тиску.

1902 рік - російський учений німецького походження Больтон використовує для нитки розжарювання тантал.

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

На фото – натрієва лампа низького тиску.

1931 - Пірані представляє свою натрієву лампу низького тиску.
1946 - Шульц створює ксенонову лампу. У цьому року з'являється ртутна лампа високого тиску з люмінофором.
1958 - створюються перші галогенні лампи розжарювання.
1960 рік – ртутні лампи високого тиску та з йодистими добавками.
1961 - винайдена перша натрієва лампа високого тиску.

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

Насправді перерахований список не повний. У нього можна було включити ще відкриття багатьох ефектів, але в нас, на жаль, обмежене місце, і ми вибрали найважливіші.

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

Роль Яблочкова у розвитку електроенергетики

Як же не поговорити про саму електрику, і відкриття пов'язані з ним. Перші досліди вчених почалися ще далекого 1650 року. Саме з того часу багато вчених «захворіли» на це питання, і результатом їхніх праць стало створення електричних механічних машин.

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». Жоден винахід до цього не набував такого швидкого і широкого поширення.

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

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

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

1974 року з Москви до Криму мав вирушити урядовий потяг, і адміністрація Московсько-Курської залізниці вирішила висвітлити проїзд з метою підвищення безпеки. Вони звернулися до Яблочкова, котрий, як ходили чутки, цікавився електричною енергією.

Яблучків 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 за дотримання певної відстані між вугільними стрижнями. Самі ж стрижні під час роботи вигоряли, тому й був потрібний механізм, що з потрібною швидкістю рухатиме стрижні назустріч один одному.

Результат експерименту показав, що конструкцію регулятора потрібно спрощувати, оскільки вона вимагала себе постійної уваги, і Яблочков став думати над цією проблемою. Принагідно він проводив досліди з електролізу розчину кухонної солі.

По ходу одного з таких експериментів, паралельно розташоване вугілля в сольовому розчині торкнулися один одного, і миттєво спалахнула яскрава електрична дуга. Тут 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 та продемонстрував їх у дії.

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

Далі слідує швидке поширення новинки, але в 1881 році світові була представлена лампа розжарювання, яка могла працювати до 1000 годин. Новинка була набагато економічнішою, тому ціна використання електроенергії стала помітно меншою.

Сучасні лампи для освітлення

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

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

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

Чим ми користуємося для освітлення сьогодні? Дуже широкого поширення набули люмінесцентні лампи. Їх використовують для вуличного освітлення, освітлення виробництв, шкіл, дитячих садків та будинки. У 80-х роках минулого століття такі лампи навчилися робити компактними, що дозволило встановлювати їх у люстри та настільні світильники.

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

Застосування таких ламп дозволило скоротити споживання електроенергії на освітлення у 6-7 разів;
Вони пожежобезпечні, оскільки не нагріваються під час роботи;

Мінусів у таких ламп теж вистачає:

Ціна – найголовніший із них. Середня вартість такої лампи становить 200-300 рублів, і це стосується низькоякісного сегменту.
Лампи мають спіралеподібну форму, що підходить з естетичних міркувань не до кожного світильника. Щоправда, згодом їх навчилися поміщати у додаткові колби різної форми.

Утилізація енергозберігаючих ламп – це ціла проблема, тому що в їхньому складі є ртуть, пари якої вважаються дуже отруйними.

Як ви розумієте, мінуси дуже серйозні. Це і підштовхнуло техніку до нового стрибка - як основне джерело світла стали застосовуватися світлодіоди.

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

Усі зазначені причини потягнули за собою довгу стадію розробок, протягом яких більшість вдалося вирішити, і з 2006 року світлодіоди стають повноцінним джерелом світла.

Їх прихід ознаменував такі вигоди для набувачів:

Витрата енергії скоротилася навіть у порівнянні з люмінесцентними енергозберігаючими опонентами;
Тепловиділення таких ламп знаходиться на дуже низькому рівні і спрямоване не в бік випромінювання, а в цоколь лампи, який однаково холодніший, ніж у конкурентів;
Тривалий термін служби, розрахований на багаторазовий цикл увімкнення вимкнень. За цим параметром жодна інша лампа не дотягує світлодіодів;
Колірний спектр – недолік перетворився на перевагу, оскільки різноманітність колірного випромінювання стала дуже великою;
Проста утилізація – щоб викинути лампу не потрібно турбуватися про наслідки чи бігти до пункту прийому;
Лампи зі світлодіодів екологічні – за їх роботи не виділяється жодних шкідливих речовин;
Корпуси багатьох світлодіодних ламп виготовляють із міцного пластику, здатного легко пережити падіння з висоти кілька метрів.

Але як водиться, не обійшлося і без мінусів, які ми теж повинні озвучити:

У деяких лампочках спостерігається мерехтіння, невидиме оку. Це стосується 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 діапазоні.
Випромінювання світла у світлодіода відбувається строго в одному напрямку, що робить кут освітленості дуже маленьким порівняно з опонентами. Для вирішення проблеми сконструйовано лампи типу «кукурудза», як на одному із фото вище. Вони світлодіоди розташовуються навколо центрального стрижня, чим і нагадують початок культури, на честь якої названі.
Згодом окремі світлодіоди в лампі можуть згоряти, що спричиняє падіння яскравості. З одного боку лампа продовжує працювати, але з іншого боку – 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 дедалі доступнішими. Так, наприклад, непогана лампа може бути куплена за 150 руб. Продукція відомих брендів, типу «Phillips», як і раніше, коштує дуже дорого (від 500 до 2000 рублів).

Порада! Відповісти на запитання, яку лампу вибрати сьогодні не так просто! Детальніше дізнатися про сучасні освітлювальні прилади допоможе відео, яке ми додаємо до статті.

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

Історія розвитку електричного освітлення, стисло описана в нашій статті, озвучена далеко не повністю. Її творила не одна тисяча світлих розумів, кожен з яких зробив свій внесок у цю цікаву справу. І яким би мізерним цей внесок не здавався, без цього кроку могло б не бути наступних. Ну, а ми намагаємося не забувати своєї історії, і розповідаємо про неї своїм читачам. На цьому все! Всього найкращого!