История изобретения лампочки

Безопасно осветить свое жилище человечество пытается с тех пор, как получило огонь в свои руки. Изначально это были костры в пещере, потом – факелы и другие пожароопасные предметы. С развитием человечества и технологий, изменялись и совершенствовались способы освещения.

Не будем проводить глубокие экскурсы в историю, и выяснять всю эволюцию осветительных приборов: на эту тему можно написать не одну книгу. Мы возьмем к рассмотрению один из самых, пожалуй, интересных вопросов – кто и когда изобрел или придумал современную электрическую лампочку накаливания.

Немного истории

На этот вопрос, заданный в разных странах, можно получить абсолютно различный ответ. Американцы с присущей им самоуверенностью будут доказывать, что это изобретатель первой лампы накаливания – их земляк Эдисон, получивший патент на свое изобретение в 1880 году. Французы назовут русского ученого Яблочкова: при помощи его изобретения начали освещать площади и театры столицы этой страны. Возможно, кто-то вспомнит Лодыгина – изобретателя из Петербурга, лампами которого в 1873 году начали освещать улицы города. Скорей всего, будут и другие ответы: все зависит от осведомленности человека в этом вопросе.

Что самое удивительное, в этом случае все будут правы. Как такое возможно?

С изобретением электричества (открытием электрического тока), научные открытия последовали одни за другими. Причем делали их совершенно разные ученые и изобретатели, в совершенно разных странах. Постепенно электротехника выделилась в отдельную науку (изначально все это относилось к физическим явлениям).

Началом разработок и поисков решений для изобретения именно электрической лампочки стало получение русским академиком Петровым в 1802 году электрической дуги от мощнейшей на то время электрической батареи. В свою очередь, создание этой батареи стало возможно благодаря изобретению итальянцем Вольтом химического источника энергии – гальванического элемента. Таким образом, одно изобретение порождало другие открытия, которые, в свою очередь, давали начало новым идеям и опытам.

К середине 19 века многие ученые и изобретатели проводили эксперименты по получению устойчивого и долговечного свечения. Разнообразие идей привело к тому, что выделилось три направления разработок. Отдельные ученые пытались усовершенствовать дуговую электрическую лампу, другие бились над лампой накаливания, третьи – работали с газоразрядными источниками.

Все же самой перспективной в плане освещения считалась электрическая дуга: именно на этом направлении велось большинство исследований и проводилось различных опытов. Однако все исследователи столкнулись с одинаковой проблемой: между электродами яркая, и устойчивая дуга образуется при определенном расстоянии между ними. Большинство опытов проводилось при помощи угольных электродов, которые достаточно быстро прогорали и дуговое расстояние постоянно менялось.

Требовался автоматический регулятор. Предлагались различные варианты, но у всех был один недостаток: на каждую электрическую лампу накаливания необходим был отдельный источник питания. Большой прорыв в этом направлении в 1856 году совершил изобретатель Шпаковский: ему удалось собрать установку из 11 дуговых ламп, которые работали в одной цепи от единственного источника питания.

Через 13 лет, в 1869 году Чиколев придумал и успешно опробовал дифференциальный регулятор для дуговых ламп. Это изобретение (в усовершенствованном виде) с успехом применяется в мощных установках и сегодня. Пример – в морских прожекторах и на маяках.

Прорыв Яблочкова

В середине второй половины 19 века в лавине технических прорывов, новых изобретений наступило относительное затишье. Изобретатели и электротехники по-прежнему не могли решить главную проблему: неравномерность сгорания угольных электродов. Также не был найден эффективный и компактный регулятор. Но, стоит отметить, были и определенные достижения: электроды помещались в стеклянную колбу, что давало им определенную защиту от механического и атмосферного воздействия.

Как это часто бывает с великими изобретениями, помог случай. Находясь в крайней степени задумчивости над решением этой проблемы, Яблочков сделал заказ официанту и задумчиво смотрел, как тот расставляет тарелки и столовые приборы. Каково же было удивление официанта, когда солидный господин внезапно вскочил и, бормоча что-то под нос, выбежал из кафе. Возможно, он так и не узнал, что поневоле стал соавтором революционного решения, которое сдвинуло с мертвой точки изобретение эффективной лампочки.

Дело в том, что до этого времени все исследователи размещали электроды в колбе горизонтально, что приводило к неравномерности образования дуги между ними. При взгляде на параллельно лежащие столовые принадлежности, Яблочкова осенило: именно так нужно размещать электроды. В этом случае расстояние между ними будет одинаковым: потребность в регуляторах просто отпадает сама собой.

Конечно, до окончательного решения проблемы было еще очень далеко, но было совершено главное: был получен новый толчок изобретательской мысли и сломлен барьер многолетнего топтания на месте.

Далее события опять приобрели ускорение, и решения последовали одно за другим:

• Прежде всего, электротехники столкнулись с новой проблемой: параллельно расположенные стержни начали гореть по всей длине: дуга все время скатывалась к токоподводящим клеммам. Проблему удалось решить только после размещения между электродами изоляционной прокладки. После многочисленных опытов в этом качестве лучшей был признан каолин: он равномерно плавился с электродами;
• Следующая проблема, с которой столкнулась команда Яблочкова, являлся вопрос, как зажечь электроды? Решением стала угольная перемычка, располагаемая сверху лампы, которая при подаче тока сгорала, создавая дугу;
• Проблему неодинакового истончения электродов решили созданием положительного стержня более толстым по сравнению с отрицательным. Полностью решить этот вопрос смогло лишь использование переменного тока.

В 1876 году представленная на выставке, которая проводилась в английской столице, свеча Яблочкова имела достаточно простую конструкцию: два вертикально расположенных электрода давали яркий и мягко-матовый свет. Через год после выставки создается акционерное общество, занимающееся вопросом изучения электроосвещения, на основе исследований и достижений Яблочкова.

Также за эти два года были получены необходимые патенты, чтобы во Франции началось производство свечей Яблочкова, которые в Европе получили название «русский свет». Также был налажен выпуск электрических генераторов, которые и питали первую серийно выпускавшуюся лампочку.

Лампы накаливания

Практически параллельно с этим продвигались изобретения и исследования с лампами накаливания. Всемирную известность получил Эдисон: считается, что именно он придумал первую лампу, работающую по принципу нити накаливания. Все это одновременно так, и немного не соответствует действительности. Как и в предыдущем случае, работы велись разными учеными, в различных уголках земного шара. Каждое новое открытие и достижение продвигало на шаг вперед всех изобретателей.

Эксперименты с электротоком начались сразу после его открытия. Уже в начале 19 века проводились опыты с накаливанием различных проводников. Целью применения данной методики для освещения задался в 1844 году изобретатель де-Молейн. Для накаливания он использовал платиновую проволоку, которую размещал внутри стеклянной колбы. Однако такая проволока быстро расплавлялась. В 1845 году английский ученый Кинг предложил заменить платину угольными стержнями.

[ads-pc-1][ads-mob-1]

Первую лампочку, подходящую для освещения и работающую около 200 часов, на всеобщее обозрение представил Г. Гебель. Для накаливания электротоком в вакуумную лампу устанавливалась бамбуковая нить. Вы, наверное, спросите, как в то время удалось получить вакуум? На самом деле все просто. Гебель использовал принцип, используемый для барометров: наливал в колбу ртуть, а после выливания в ней образуется вакуум. Но из-за отсутствия денег на патент, об этом вполне удачном эксперименте вскоре забыли.

После этого в Петербурге свои опыты в сфере электрического освещения начал великий ученый А.Лодыгин. Опыты начались в 1872 году, и завершились настоящим успехом: лампы, сконструированные Лодыгиным, начали применяться во многих сферах, а Петербургская Академия наук даже присудила автору премию – 1 тыс. рублей.

В 1875 В. Дидрихсон усовершенствовал лампу Лодыгина: откачал из колбы, где размещалась угольная нить воздух, а также придумал механизм для автоматической замены перегоревшей нити. В этом же году Дидрихсон изобрел абсолютно новый и уникальный на то время способ изготовления угольков для лампы: вакуумное обугливание с применением графита. Однако вскоре умер председатель товарищества, которое финансировало все изыскания, поэтому опыты и дальнейшее усовершенствование лампы прекратились.

В 1876 году идею подхватил и начал развивать Н. Булыгин. Он изобрел самовыдвигающийся механизм, который по мере прогорания угольных стержней, постепенно выдвигал их в вакуумную колбу для продолжения процесса свечения. Технология была сложной, поэтому дорогой в производстве.

К концу 19 века взятая за основу лампа Лодыгина была известна в России, Великобритании, Франции, Бельгии и других странах. В это же время в Америке над созданием устойчивого освещения от электричества занимался Т. Эдисон. В 1878 году в Северную Америку по служебным делам приехал Хотинский, у которого с собой имелось несколько ламп, привезенные из России. Сейчас уже точно неизвестно, была ли встреча Хотинского и Эдисона случайной, или нет, но они встретились, и Эдисон имел возможность изучить разработку Лодыгина.

После этого Эдисон усовершенствовал лампу: методом проб и ошибок подобрал наиболее подходящий материал для нити накаливания. Этим материалом, по мнению этого изобретателя, стала бамбуковая нить. В 1880 году Эдисон получил патент на свое изобретение и поставил его на потоковое производство. Кроме этого, именно он придумал аналог современного винтового цоколя, а также разработал и внедрил патрон к лампе. Так что первую электрическую лампу, производимую в промышленных масштабах, действительно, изобрел Томас Эдисон.

Примерно в это же время в Англии над аналогичным изобретением работал Дж. Сван. В качестве нити накаливания он использовал хлопковую нить, которая светилась в колбе с вакуумом. После получения патента в 1878 году, лампы Свана стали устанавливаться в домах Лондона. Развитие производства побудило английского изобретателя создать большую компанию по производству ламп накаливания. Позднее оба первых производителя объединили свои усилия и создали общую компанию по производству ламп накаливания.

Дальнейшее развитие

Естественно, на этом развитие и усовершенствование ламп накаливания не остановилось: они еще были довольно неэффективными. То есть, обладали низким КПД и служили очень непродолжительно. Попытки усовершенствовать свои изобретения предпринимали все разработчики и изобретатели.

Например, Лодыгин нашел решение и стал применять сплавы различных тугоплавких металлов в качестве нити накаливания. Он использовал вольфрам, иридий, молибден и другие металлы. В 1890 году он запатентовал такую нить накаливания, а на Парижской выставке 1900 года представил усовершенствованные светильники широкой публике.

Интересным фактом всей истории заочного противостояния и соревнования двух изобретателей – Лодыгина и Эдисона, является покупка патента у Лодыгина на его изобретение американской компанией General Electric. Интересен не сам факт покупки, а то, что учредитель этой компании – Томас Эдисон. Таким образом, можно сказать, что Эдисон монополизировал не только производство ламп накаливания, но всю славу от ее изобретения.

Но даже поставленные на потоковое производство электрические лампочки все время усовершенствовались, делались эффективнее и долговечней. Так, в 1909 году окончательно было принято решение об использовании вольфрамовой нити. Также с этого времени ее стали размещать зигзагообразно на нескольких изоляционных стержнях.

С развитием технологий и получением новых открытий, в колбы уже герметичных ламп стали закачивать сначала азот, затем инертный газ. Это позволило увеличить яркость и время свечения, что также стало технологическим прорывом начала века. Позже, примерно в 20-х годах 20 века, вольфрамовую нить заменили спиралью из этого же материала. Это уменьшило количество перегораний нити и увеличило срок службы. В последующем, с развитием технического потенциала, спираль усовершенствовали: сначала появилась биспираль, а затем – триспираль.

Подводим итоги

Как видите, в изобретении электрической лампочки принимали участие многие выдающиеся ученые и изобретатели 19 – 20 века. Однозначно ответить, когда придумали первую лампочку, не представляется возможным: все работы проводились параллельно и практически независимо друг от друга, ведь тогдашние средства коммуникации не позволяли оперативно делиться своими достижениями с широкой публикой. Иногда, чтобы о новом изобретении или открытии узнал весь мир, проходили годы.